Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Теоретические основы использования компьютерного сопровождения для развития обобщенных пространственных представлений 18
1 Целесообразность использования компьютера в процессе обучения 19
2 Психологические особенности формирования обобщенных пространственных представлений в процессе обучения 36
3 Уровни развития обобщенных пространственных представлений о геометрическом объекте 47
4 Особенности организации деятельности, направленной на формирование обобщенных пространственных представлений при изучении геометрического материала в 1-6 классах 59
Глава II. Методические особенности организации учебного процесса при использовании компьютерного сопровождения с целью формирования обобщенных пространственных представлений 73
5 Методика использования компьютерного сопровождения изучения геометрического материала при формировании образов геометрических объектов 74
6 Методика использования компьютерного сопровождения изучения геометрического материала при оперировании пространственными образами геометрических объектов 98
7 Методика использования компьютерного сопровождения изучения геометрического материала при изображении объемных геометрических объектов 133
8 Описание эксперимента и его результатов 146
Заключение 163
Библиография 166
Приложение 182
- Целесообразность использования компьютера в процессе обучения
- Психологические особенности формирования обобщенных пространственных представлений в процессе обучения
- Методика использования компьютерного сопровождения изучения геометрического материала при формировании образов геометрических объектов
Введение к работе
Общей тенденцией развития общества на современном этапе является постепенный переход к информационным и коммуникационным технологиям (ИКТ) в человеческой деятельности, что делает необходимой информатизацию образования. «Информатизация как информационный процесс состоит в обособлении и в представлении в форме, доступной для хранения, обработки и передачи электронными техническими средствами всей социально значимой информации, как накопленной столетиями, так и оперативной, возникающей в процессе деятельности общества, включая познавательные процесс отражения действительности» [63, с.70]. Техническим средством освоения информатизации выступают компьютеры. Включение компьютера в любую деятельность, в частности, в процесс обучения различным предметам, требует ее перестройки и разработки условий применения ИКТ.
В этом направлении проведено и ведется много исследований как в России, так и за рубежом. Различные аспекты использования компьютера в учебном процессе отражены в работах педагогов, психологов, методистов: В.А. Далингера, В.В. Лаптева, Е.И. Машбица, В.М. Монахова, И.В. Роберт, Э.Г. Скибицкого, В.А. Талызиной, O.K. Тихомирова и многих других. Анализ данных работ позволяет выделить ряд причин, обуславливающих необходимость использования компьютера в учебном процессе: тенденция развития общества; - возможность повышения эффективности процесса обучения; повышение мотивации учения.
В рамках идеи гуманизации образования, то есть направленности учебно-воспитательного процесса на развитие личности учащегося (с максимальным учетом интересов, склонностей и способностей ребенка) особенно актуальным является вопрос о мотивации учеников к процессу обучения. Ведь прочное усвоение предлагаемого материала происходит лишь в том случае, если у ученика есть желание его изучать. Таким образом, необходимость мотивации учебного материала предполагает организацию его изучения в соответствии с внутренними и внешними потребностями ребенка. Поэтому в процессе обучения должны использоваться все средства, которые бы способствовали возникновению у ученика желания приобретать новые знания. Компьютер является мощным мотивационным средством.
Рассматривая мотивацию ученика к изучению материала при помощи компьютера, можно выделить два основных направления: интерес к процессу обучения с использованием компьютера, возникающий в результате особенностей организованного учебного процесса. желание изучить и использовать компьютер, обусловленное социальными факторами, то есть социальная мотивация (ориентация на будущую профессию, желание комфортно себя чувствовать при общении со сверстниками, в котором компьютер в настоящее время играет значимую роль).
Конечно, компьютер имеет большие возможности для обучения [6, 8, 24, 29, 36, 48, 53, 62, 75, 78, 97, 141, 143, 153, 159, 172], но, говоря о целесообразности применения компьютера в учебном процессе, необходимо учитывать современные тенденции в системе образования.
В настоящее время, по мнению Г.В. Дорофеева, «обучение математике ориентировано не столько на собственно математическое образование, в узком смысле слова, сколько на образование с помощью математики. В соответствии с этим принципом главной задачей обучения математике становится изучение не основ математической науки как таковой, а общеинтеллектуальное развитие -формирование у учащихся в процессе изучения математики качеств мышления, необходимых для полноценного функционирования человека в современном обществе» [51, с. 45]. Таким образом, в современной системе образования приоритетной является развивающая функция обучения по отношению к информативной.
Говоря о развитии при обучении математике, преимущественно выделяют логическую составляющую интеллекта. Использование компьютера, конечно, способствует развитию логического мышления, поэтому, по мнению И.Ф. Шарыгина, «не надо соревноваться с компьютером в тех видах мыслительной деятельности, где он особенно силен. Необходимо развивать образное мышление, т.е. те виды, где человек (пока) превосходит машину» [166, с.4].
Образная составляющая мышления играет большую роль в профессиональной деятельности математика, инженера, художника, закройщика, токаря, да и вообще, в интеллектуальном развитии каждого человека. Поэтому неслучайно в качестве одной из основных задач обучения многих школьных дисциплин (геометрия, черчение, рисование, география, физика и др.) выделяется задача развития образного мышления.
В этой области проведен ряд исследований такими учеными-методистами как Г.Д. Глейзер, В.А. Далингер, И.Я. Каплунович, Е.И. Лященко, Д.М. Нурмагомедов, Н.С. Подходова, A.M. Пышкало, Н.Ф. Четверухин, И.С. Якиманская и др. Однако, несмотря на существующие разработки, в настоящее время, как замечают педагоги и методисты (В.А. Дашшнгер, И.Я. Каплунович, И.Ф. Шарыгин и др.), учащиеся испытывают значительные трудности в оперировании пространственными образами при решении различного рода учебных задач. Также отмечается снижение геометрической подготовки учащихся, что в первую очередь проявляется в низком уровне развития пространственных представлений учащихся. По мнению И.Я. Каплуновича это связано с тем, что учитель до сих пор не располагает арсеналом конкретных эффективных средств развития пространственных представлений. В свою очередь, использование технических возможностей компьютера в учебном процессе может оказать влияние на эффективность деятельности, направленной на формирование пространственных образов на уроках геометрии. Проведенный нами анализ компьютерных программ по геометрии показал, что большинство из них направлены на развитие логической составляющей мышления. Программ, направленных на развитие образного мышления немного, и в них практически не учтены особенности развития пространственного мышления.
Таким образом, необходимость использования компьютера на современном этапе, его возможности и неразработанность программного обеспечения показывают, что проблема поиска путей использования компьютера для развития образной составляющей мышления, в частности, пространственных образов, является актуальной.
Геометрия посредством содержания самого предмета обучает созданию пространственных образов и оперированию ими. Поэтому одной из основных задач обучения геометрическому материалу в школе является развитие пространственного мышления, то есть «умственной деятельности, обеспечивающей создание и оперирование пространственными образами в процессе решения различных практических и теоретических задач» [177, с,25], как специфической разновидности образного.
Но развитие определенных компонентов мышления, в частности образных, предполагает учет в процессе обучения периодов, наиболее чувствительных (сензитивных) к развитию определенных компонентов мышления. Сензитивным периодом развития образных компонентов мышления психологами признается школьный возраст до 11-12 лет (И.С. Якиманская и др.). Поэтому в 1-6 классах школы «целесообразно целенаправленное развитие образных компонентов мышления» [121, с. 208], а значит, и развитие пространственных представлений, как особого вида образов. Этому должно способствовать содержание учебного материала по геометрии и методика его изучения. Исходя из вышесказанного, мы выделили объект исследования - процесс изучения геометрического материала в 1-6 классах.
В силу того, что пространственное мышление является видовым по отношению к образному мышлению, в этом возрасте его следует активно развивать.
Развитие образного мышления важно и само по себе, и в качестве базовой ступени для формирования понятийных компонентов мышления (высшая ступень развития теоретического мышления). Овладение понятиями - одна из главных задач обучения в школе. В силу того, что развитие мышления, в том числе и понятийного, - предмет, в первую очередь, психологии, при рассмотрении термина «понятие» необходимо обратиться к его психологической трактовке.
Процесс формирования понятия проходит несколько этапов от развития перцептивного образа (перцепта) как одноуровневой структуры и далее через ее развитие к понятию как многоуровневой иерархически организованной структуре [121, с. 108], включающей образы разной степени обобщенности (Л.М. Веккер) (Схема 1). Каждый из этапов подчиняется определенным психологическим закономерностям.
Схема 1.
ПОНЯТИЕ
Перцепт в своем развитии проходит несколько ступеней, на которых информация, поступающая в мозг через различные анализаторы, «воплощается» в образ. Процесс создания образов и оперирование ими обеспечивают накопление представлений, которые интегрируют в себе свойства объектов, отраженных в единичных образах. Образы, в которых выделены пространственные характеристики, являются пространственными образами. Именно ими оперирует ребенок при изучении геометрического материала, что ведет к постепенному формированию у него пространственных представлений (ПП).
Владение умением выделять существенные для понятия свойства объекта на основе сформированных представлений означает сформирован ность у ученика следующей ступени развития понятия - обобщенных представлений (ОП) или предпонятий. Причем количество выделенных существенных для понятия свойств на данной стадии формировании понятия должно быть шире набора свойств, каждое из которых необходимо, а все вместе достаточны, для определения соответствующего понятия. Предпонятие, то есть обобщенное представление есть переходная ступень от мышления в образах к мышлению в понятиях. На уроках геометрии рассматриваются пространственные свойства геометрических объектов и соответственно у учащихся формируются обобщенные пространственные представления (ОПП).
Предпонятие представляет собой концепт-образ (картинка + существенные для понятия свойства), а значит, является базой формирования понятия, важной ступенью в процессе формирования понятия. В 1-6 классах у учеников происходит формирование ОПП, а не понятия. Это объясняется возрастными особенностями учеников (развиты образные компоненты мышления) [121]. Но, несмотря на важность формирования ОПП именно в этом возрасте, исследований, направленных на разработку данного вопроса фактически нет.
Таким образом, развитие обобщенных пространственных представлений и использование компьютера требуют особой организации содержания и изучения учебного материала. Поэтому предметом исследования являются особенности использования компьютера для организации процесса развития обобщенных пространственных представлений при изучении геометрии.
Учет особенностей развития обобщенных пространственных представлений у учащихся необходим при внедрении информационных и коммуникационных технологий в процесс обучения, где компьютер используется в качестве помощника или сопровождения, направленного на развития обобщенных пространственных представлений.
Этимологически понятие сопровождение близко таким понятиям, как содействие, совместное передвижение, помощь одного человека другому в преодолении трудностей (Д. Ушаков, В. Даль). В самом общем значении сопровождать — значить проходить с кем-либо часть его пути в качестве спутника или провожатого. Условно можно сказать, что в процессе компьютерного сопровождения специалист (учитель) создает условия и оказывает необходимую и достаточную (но ни в коем случае не избыточную) поддержку при помощи компьютера для успешного выполнения учебной задачи. Мы будем понимать под компьютерным сопровождением организацию процесса обучения с использованием компьютера, требующую корректировки содержания на основе учета условий использования компьютера, выделенных в соответствии с поставленными целями учебного процесса.
Поэтому организация компьютерного сопровождения предполагает выделение условий, при которых использование компьютера будет способствовать формированию обобщенных пространственных представлений.
Для отслеживания продвижения ученика в плане развития обобщенных пространственных представлений необходимо выделить уровни, в основу которых должны быть положены их характеристики.
Основными составляющими мыслительной деятельности на этапе формирования обобщенных пространственных представлений являются процесс создания оперативной единицы (образа), процесс мысленного изменения ее (оперирование образом) и умение выделять существенные свойства изучаемого объекта. Диагностика развития обобщенных пространственных представлений должна проводиться с учетом этих критериев (умение создавать пространственные образы, умение оперировать ими и умение выделять существенные свойства геометрических объектов).
На основе вышесказанного была определена цель исследования, которая состоит 1) в разработке условий использования компьютерного сопровождения процесса изучения геометрического материала, способствующего развитию обобщенных пространственных представлений; 2) в выделении уровней развития обобщенных пространственных представлений и разработке соответствующих диагностических задач.
В основу выделения условий использования компьютерного сопровождения, с одной стороны, должны быть положены факторы, обусловленные возможностями использования компьютера. Это обусловлено тем, что компьютер обладает техническими возможностями, которые могут способствовать повышению качества процесса обучения (например, такими как динамические возможности компьютера, возможность переключения режимов просмотра изображения и т.п.).
С другой стороны, при выделении условий организации компьютерного сопровождения, направленного на развитие ОПП, должны учитываться психологические особенности развития пространственного мышления (и в частности ОПП), среди которых основными являются: привлечение кинестетического анализатора на начальном этапе формирования ОПП; использование субъектного опыта ученика; организация работы с «воздушной моделью» изучаемого геометрического объекта; применение наглядности после, а не до мысленного выполнения заданий на оперирование пространственными образами; переход к организации работы с изображениями геометрических объектов после того, как первичное представление об этом объекте уже сформировано; организация работы с изображениями геометрических объектов при помощи их материальных моделей; осуществление работы на осознание ребенком неоднозначности изображения.
Данные особенности организации деятельности указывают на необходимость анализа условий использования компьютера на различных этапах процесса обучения.
Технические возможности компьютера и психологические особенности развития пространственного мышления — основа выделения условий использования компьютерного сопровождения с целью развития ОПП при изучении геометрического материала. На основе этого на каждом этапе формирования ОПП нами выделены три направления использования компьютерного сопровождения: использование компьютера необходимо; использование компьютера целесообразно; использование компьютера нецелесообразно или невозможно. Говоря о целесообразности, мы имеем ввиду ситуации, когда компьютер необязателен, но его использование позволит рационально организовать процесс обучения за счет экономии времени и расходных материалов, энергетических затрат учителя и учащихся (то есть ситуации, когда возможно обойтись без компьютера). Эти ситуации также бьши учтены при разработке условий использования компьютерного сопровождения.
В процессе исследования нами бьши определены следующие основные условия использования компьютерного сопровождения:
Компьютерное сопровождение может быть использовано только при рассмотрении объектов, первичный образ которых уже сформирован;
Компьютерное сопровождение необходимо использовать: при осуществлении перехода от материальных моделей к мысленным образам; при установлении связи между моделью объекта и его изображением; при ознакомлении с разнообразными материальными моделями; при осуществлении проверки правильности мысленно выполненного задания; при выполнении заданий, рассмотрение которых затруднено на материальных моделях.
На основе сформулированных условий мы определили гипотезу исследования: использование при обучении геометрии компьютерного сопровождения с соблюдением выделенных условий будет способствовать развитию обобщенных пространственных представлений учащихся.
В процессе исследования проблемы и проверки достоверности сформулированной гипотезы необходимо было решить следующие задачи: 1. На основе анализа философской, математической, психолого-педагогической, научно-методической литературы, содержания курсов геометрии, изучения опыта работы учителей средних школ выяснить: а) психологические особенности развития обобщенных пространственных представлений при изучении геометрического материала в 1-6 классах; б) возможности использования компьютера в учебном процессе.
Определить уровни и критерии сформированности обобщенных пространственных представлений.
Выделить условия использования компьютерного сопровождения для развития обобщенных пространственных представлений на уроках геометрии.
Осуществить экспериментальную проверку эффективности учета выделенных условий в процессе обучения.
При решении поставленных задач были использованы методы исследования: анализ и систематизация данных математической, психолого-педагогической, методической и учебной литературы по теме исследования; анализ уроков, собственного опыта работы в школе; построение учебных материалов с учетом выделенных условий использования компьютерного сопровождения; организация и проведение экспериментального обучения с целью практического подтверждения эффективности теоретически разработанной методики; тестирование, анкетирование, беседы, контрольные срезы с целью сбора эмпирических данных; количественная и качественная обработка данных, полученных в процессе апробации.
Исследование проводилось с 2001 по 2004 г.г. и включало в себя следующие три этапа.
На первом этапе исследования (2001 - 2002 г.г.) проводился анализ математической, психолого-педагогической и методической литературы, анализ компьютерных обучающих программ по геометрии с целью определения степени разработанности проблемы исследования. Были определены объект и предмет исследования, сформулированы цель, гипотеза, задачи исследования и методы их решения.
На втором этапе (2002 - 2003 г.г.) были определены критерии и уровни сформированное ОПП, обоснована необходимость использования компьютера в учебном процессе, выделены условия использования компьютерного сопровождения для формирования ОПП на уроках геометрии. Проводилась экспериментальная работа, включающая в себя исследование контрольных и экспериментальных групп школьников с целью оперативной оценки самочувствия, активности и настроения на уроках геометрии, определения уровней развития пространственного мышления, определения уровней развития ОПП об изученных фигурах. Началась разработка методики обучения математике, направленной на развитие ОПП, проводился формирующий эксперимент с целью подбора заданий, апробировались отдельные методические требования к организации процесса изучения геометрического материала с использованием компьютерного сопровождения в 5-6 классах.
На третьем этапе исследования (2003 - 2004 г.г.) была доработана методика обучения математики и на ее основе проведен формирующий эксперимент при изучении темы «Призма» и «Пирамида» в пятых классах. Эксперимент проводился с использованием различных дидактических материалов, в том числе разработанных при помощи технологии трехмерной графики 3 DS МАХ 5.0. По завершении эксперимента была осуществлена количественная и качественная обработка материалов апробации, сформулированы общие выводы по проведенному исследованию.
Научная новизна исследования заключается в постановке и решении проблемы использования компьютерного сопровождения с целью развития обобщенных пространственных представлений при изучении геометрии.
Теоретическая значимость работы состоит в том, что; обоснована эффективность использования компьютера в процессе обучения для развития образной составляющей мышления; выделены критерии и уровни развития обобщенных пространственных представлений о геометрических объектах; разработаны условия использования компьютерного сопровождения с целью развития обобщенных пространственных представлений на уроках геометрии.
Практическая значимость исследования заключается в том, что: разработаны учебные материалы, направленные на формирование обобщенных пространственных представлений о геометрических объектах при помощи компьютерного сопровождения; разработаны задачи, направленные на выявление уровня развития обобщенных пространственных представлений о геометрических объектах.
Рекомендации. Материалы могут быть использованы учителями математики в процессе работы в начальной и средней школе; программистами при создании программных продуктов.
Достоверность результатов исследования обеспечивают: теоретический анализ проблемы, результат экспериментальной проверки, подтвердившей справедливость основных положений диссертации.
Апробация основных результатов исследования.
Результаты исследования докладывались на международной научной конференции «57 Герценовские чтения» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.); на Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика -
2004 (РИ-2004)» (г.Санкт-Петербург, 2004 г); на методологических и научно-методических семинарах кафедры методики обучения математике РГПУ им. А,И. Герцена (2003,2004 гг.).
На защиту выносятся следующие положения:
1) При разработке условий использования компьютерного сопровождения, направленного на развитие обобщенных пространственных представлений, должны во взаимосвязи учитываться; психологические закономерности развития пространственного мышления (и в частности, ОПП); технические возможности компьютера.
2) В основу использования компьютерного сопровождения с учетом необходимости, целесообразности, невозможности (или нецелесообразности) использования компьютера должны быть положены следующие условия:
Компьютерное сопровождение может быть использовано только при рассмотрении объектов, первичный образ которых уже сформирован;
Компьютерное сопровождение необходимо использовать: при осуществлении перехода от материальных моделей к мысленным образам; при установлении связи между моделью объекта и его изображением; при ознакомлении с разнообразными материальными моделями; при осуществлении проверки правильности мысленно выполненного задания; при выполнении заданий, рассмотрение которых затруднено на материальных моделях.
3) Использование в процессе обучения геометрии компьютерного сопровождения, разработанного с учетом вьщеленных условий, способствует развитию обобщенных пространственных представлений о геометрических объектах. Диагностика должна проводиться с учетом критериев формирования обобщенных пространственных представлений (умение создавать пространственные образы, умение оперировать ими и умение выделять существенные свойства геометрических объектов), на основе которых были выделены уровни развития обобщенных пространственных представлений.
Первый уровень включает в себя два подуровня: образный и аналитический.
1 уровень (образный) характеризуется умениями: свободно оперировать единичными образами памяти изучаемой фигуры и создавать новые образы без наглядной основы; «читать изображение»; применять ранее полученные знания к новому материалу.
1 уровень (аналитический) характеризуется умениями: выделять существенные для понятия свойства рассматриваемой геометрической фигуры; определять, какая из моделей геометрических фигур обладает перечисленными существенными свойствами; объяснять, почему предложенная материальная модель является моделью той или иной геометрической фигуры, опираясь на знание существенных для понятия свойств; создавать обобщенный пространственный образ фигуры через выделение ее существенных свойств.
2 уровень характеризуется умениями: создавать новый образ путем оперирования уже имеющимися, и оперировать вновь созданным образом; выделять существенные для понятия свойства объекта на основе образов при рассмотрении чертежа; оперировать образом воображения; изображать фигуру в соответствии с заданными условиями.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, двух глав (8 параграфов), заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений.
Целесообразность использования компьютера в процессе обучения
В настоящее время все больше говорят о грамотном, рациональном сочетании использования компьютерных технологий и классической системы обучения, то есть о компьютерном сопровождении процесса обучения. Но целесообразно ли использование компьютерных технологий при изучении различных предметов в школе и если да, то каким оно должно быть? Эти вопросы мы и рассмотрим в данном параграфе.
В настоящее время в литературе можно встретить как положительные, так и отрицательные отзывы на использование компьютерных технологий в процессе обучения.
Среди отрицательных моментов влияния компьютера особо подчеркивается нежелательное воздействие его на физиологию ребенка. Есть несколько причин ухудшения здоровья человека, работающего с компьютером [43, с. 76]:
- неправильная организация рабочего места;
- электромагнитные и рентгеновские излучения электронно-лучевой трубкой монитора;
- физические, умственные и визуальные нагрузки в совокупности.
Действительно, в различных исследованиях [18, 19, 43, 46, 47, 89, 106] говорится о ряде заболеваний, которые являются следствиями влияния на организм компьютера. Это заболевания позвоночника (остеохондроз, искривление позвоночника), туннельный синдром, затрудненное дыхание (астма, развитие кашля), заболевания аллергического характера, сильные головные боли (мигрень), головокружение, снижение остроты зрения (близорукость), быстрая усталость глаз, снижение иммунитета, расстройство сердечно-сосудистой системы, пониженное/повышенное давление, расстройство желудка, снижение память, расстройство нервной системы.
Так, по общим данным, у людей, работающих за монитором от 2 до 6 часов в сутки, функциональные нарушения центральной нервной системы происходят в среднем в 4,6 раза чаще, чем у людей, не связанных с работой на ТЖ, болезни сердечно-сосудистой системы - в 2 раза чаще, болезни верхних дыхательных путей - в 1,9 раза чаще, болезни опорно-двигательного аппарата - в 3,1 раза чаще [56, 111]. С увеличением продолжительности работы на компьютере эти соотношения резко возрастают. Для избежания данных осложнений учеными рекомендуется выполнять санитарные нормы и правила работы за компьютером [39], одним из которых является ограничение во времени. Например, ребенку 10-12 лет не рекомендуется проводить за компьютером непрерывно более 15 мин, а в день более 1,5 часов. Также необходимо обращать особое внимание на организацию рабочего места.
Однако, использование новых моделей ПК в учебном процессе, переключение деятельности с одного вида на другой, психоэмоциональные разгрузки, наконец, полноценный отдых и наблюдение за своим самочувствием помогут избежать недугов и сохранить хорошую работоспособность.
Серьезные опасения возникают и при рассмотрении психолого-педагогической стороны использования компьютера в учебном процессе. Так «многие обучающие программы далеки от совершенства как раз в силу незнания или недостаточного понимания их разработчиками психологии обучения и ее возрастных особенностей, их слабой педагогической подготовки» [76, с. 141]. При составлении обучающей программы трудно учесть все психолого-педагогические аспекты решения той или иной дидактической задачи.
Можно отметить следующие отрицательные моменты воздействия компьютера на процесс обучения (Коджаспирова Г.М., Петров К.В. и др.):
1) отсутствие моторного подкрепления (работы руками) при изучении нового материала;
2) отсутствие позитивной обратной связи между учителем и учеником (непосредственное воздействие);
3) ограничение реализации творческих возможностей и их развития (компьютерным обучающим программам свойственно приспособление мышления человека к определенным правилам и моделям, ориентация на формальные логические структуры);
4) отсутствие прямого исследования действительности (ученик получает знания, опосредованные сознанием разработчиков программ);
5) ограничение межличностного общения (понижается количество и качество личных контактов);
6) опасность снижения роли устной и письменной речи, так как в новых информационных технологиях во многом преобладают звук и изображение.
А значит, использование компьютера может не только не принести пользу, а даже оказать отрицательное воздействие на процесс обучения и привести к ошибкам, которые трудно исправить. Так, например, если формировать образ новой геометрической фигуры с использованием компьютера без опоры на материальные модели, то у ученика может быть сформировано неправильной представление об изучаемом объекте, корректировка которого в последствии будет затруднена. Причиной этого является специфика процесса восприятия и работы зрительного анализатора, что обуславливает необходимость моторного подкрепления при формировании нового образа.
Психологические особенности формирования обобщенных пространственных представлений в процессе обучения
Современное общество ставит перед школой задачу, которая состоит не только в том, чтобы дать учащимся ту или иную сумму знаний, но и научить их самостоятельно ориентироваться в потоке информации. Поэтому школа должна учить мыслить, т.е. развивать у учащихся основы современного мышления.
Таким образом, в современной системе образования значительное место уделяют развивающей функции под которой понимают зачастую логическую составляющую интеллекта. При этом забывается о другой ее составляющей -образной, которая играет большую роль в профессиональной деятельности математика, инженера, художника, закройщика, токаря, да и вообще, в интеллектуальном развитии каждого человека.
В процессе изучения геометрического материала в 1-6 классах учащиеся решают задачи и рассматривают объекты, в которых отражены их пространственные характеристики: форма, величина, взаимное расположение объектов и их элементов, положение их на плоскости и в пространстве относительно любой заданной точки отсчета. Геометрия посредством содержания самого предмета обучает созданию пространственных образов и оперированию ими, что оказывает прямое влияние на успех в математической деятельности, начиная с овладения первыми понятиями и кончая решением сложных задач теоретического и прикладного характера. Поэтому одной из основных задач обучения геометрии в школе является развитие пространственного мышления, то есть «умственной деятельности, обеспечивающей создание и оперирование пространственными образами в процессе решения различных практических и теоретических задач» [176, с.25], как специфической разновидности образного.
Пространственное мышление является важной частью интеллекта. Оно служит средством познания самых разнообразных предметов и явлений действительности, а так же необходимым условием успешного осуществления трудовой деятельности, развития трудовых умений и навыков.
Целесообразность и возможность формирования пространственного мышления младших школьников подтверждается психологическими и педагогическими исследованиями С Л. Рубинштейна [136], Е.И.КорнеевоЙ [83], О.И. Галкиной [64, с.70-72], Н.Ф. Четверухина [163, 164, 165], И.С. Якиманской [173, 174, 175, 176, 177], Д.М. Нурмагомедова [ПО], Ж. Пиаже [115], Л.М. Веккер [25], Н.С. Подходовой [117, 118, 119, 120, 121, 122] и т.д. В них отмечается, что в возрасте 6-Ю лет, когда мозг оптимально «готов» к восприятию образной информации, а понятийное мышление еще не сформировано, пространственное мышление можно рассматривать как разновидность образного мышления. Образное мышление активно развивается в 6-12 лет.
Ввиду важности образных компонентов мышления в развитии личности необходимо учитывать сензитивные периоды их развития. В психологии "сензитивными периодами называют фазы развития, в которых организм отличается повышенной чувствительностью к определенным внешним и внутренним факторам. Воздействие этих факторов именно в данной (и никакой другой) точке развития имеет особенно важные, необратимые последствия. Если по тем или иным причинам (имеющим, как правило, педагогическую природу) это сенситивное время упущено, то дальнейшее формирование конкретных особенностей будет затруднено и психическое развитие ребенка по сравнению с возможностями его хронологического возраста задержится" [128, с.216].
В силу того, что понятие пространственного мышления является видовым по отношению к понятию образного мышления, его следует активно развивать именно в этот период.
Итак, образные компоненты мышления интенсивнее развиваются в 6-12 лет, поэтому в 1-6 классах целесообразнее целенаправленно развивать образную составляющую мышления. Для создания условий для развития пространственного мышления в учебном процессе необходимы знания его основных характеристик, особенностей его становления. Они в значительной степени определяют содержание, учебный материал курса геометрии, организацию его изучения, методику обучения геометрии.
Основной оперативной единицей пространственного мышления является образ. В нем представлены пространственные характеристики объекта: форма, величина, взаимоположения составляющих его элементов, расположение на плоскости и в пространстве относительно любой заданной точки отсчета.
Методика использования компьютерного сопровождения изучения геометрического материала при формировании образов геометрических объектов
Формирование образа геометрического объекта осуществляется через создание материальных моделей данного объекта и рассмотрение на них существенных свойств. При этом необходимо учитывать субъектный опыт учеников. Переход на уровень представлений осуществляется при работе с «воздушной моделью».
В связи с этим можно выделить две группы заданий: создание образа изучаемого геометрического объекта и осуществление перехода от первичного образа к представлению. Рассмотрим организацию учебного процесса при использовании компьютерного сопровождения при выполнении заданий из каждой группы.
1) Задания, направленные на создание образа изучаемого геометрического объекта.
Первый этап: Создание материальных моделей изучаемого объекта на основе субъектного опыта.
1. Работа с субъектным опытом, направленная на создание материальных моделей, может быть организована в двух направлениях:
Первое направление: Если термин изучаемого объекта знаком ребенку, то необходимо организовывать:
Актуализацию соответствующих представлений детей и проверку адекватности представлений об этом объекте математическому понятию.
Компьютер используется в роли демонстратора (его использование целесообразно): на экране предъявляются изображения знакомых предметов, адекватных представлению об этом объекте. Использование компьютера направлено на формирование объема понятия, создание учащимися геометрической картины мира.
Создание при помощи учителя (используя пластилин, подручные средства: конструктор, картон, деревянные палочки и т.п.) модели рассматриваемого объекта с целью активизации первой сигнальной системы.
Компьютер использовать нецелесообразно. Это определяется особенностями и ролью зрительного анализатора (глава I, параграф 2).
Второе направление: Если термин не знаком ребенку, то необходимо организовывать:
Актуализацию представлений об объектах, которые являются родовыми понятиями по отношению к изучаемому.
Компьютер используется в роли демонстратора (его использование целесообразно): на экране появляются изображения моделей родового понятия. Использование компьютера направлено на формирование объема понятия.
Создание (используя пластилин, подручные средства: конструктор, картон, деревянные палочки и т.п.) модели родового понятия с целью активизации первой сигнальной системы.
Компьютер использовать нецелесообразно. Это определяется особенностями и ролью зрительного анализатора (глава I, параграф 2). о Получение модели изучаемого объекта из модели родового представления.
Рассмотрение демонстрируемого учителем процесса получения нового объекта из родового с организацией практической деятельности руками.
Компьютер используется в роли демонстратора (его использование целесообразно): на экране демонстрируется процесс получения модели в различных вариантах (с различных сторон, в различных положениях). Использование компьютера направлено на развитие пространственного мышления (1 и 2 уровень), формирование объема понятия, формирование вариативности мышления.
о Создание модели изучаемого объекта из модели родового понятия, на основе ранее продемонстрированного процесса с целью активизации первой сигнальной системы.
Компьютер использовать нецелесообразно. Это определяется особенностями и ролью зрительного анализатора (глава I, параграф 2). 2. Самостоятельное создание учащимися различных моделей изучаемого объекта в практической деятельности руками (используя пластилин, подручные средства: конструктор, картон, деревянные палочки и т.п.). о Рассмотрение различных моделей изучаемого понятия.
Компьютер используется в роли демонстратора (его использование целесообразно) , на экране предъявляются изображения знакомых предметов, адекватных понятию об изучаемом объекте, модель которого необходимо создать. Использование компьютера направленно на формирование объема понятия, познание окружающего ребенка мира с геометрических позиций, о Создание различных моделей изучаемого объекта с целью активизации первой сигнальной системы.
