Компьютер в школе

| Категория реферата: Рефераты по информатике, программированию
| Теги реферата: диплом купить, диплом шаблон
| Добавил(а) на сайт: Урсула.

Новые информационные технологии и обучение математике

Э. И. Кузнецов (Москва)

Появление вычислительной техники в школе активизировало исследования по проблеме ее использования в учебном процессе. Концепция базисного учебного плана, опубликованная в Учительской газете 28 декабря 1989 г., открывает такие направления исследований, которые связаны с интеграцией новых информационных технологий в учебный процесс по различным школьным предметам. Создание интегрированных курсов, в частности курса «Математика и информатика», целесообразно, по моему мнению, рассматривать не как объединение содержания школьных курсов математики и информатики, а как внедрение методов информатики в процесс обучения математике.
Плодотворное воздействие такой интеграции на математическое образование отмечал академик А. П. Ершов в своей статье «Компьютеризация школы и математическое образование» (Математика в школе. 1989. № 1).
Понятие о новых информационных технологиях (НИТ) появилось в связи с развитием информатизации общества, базирующейся на средствах вычислительной техники. Этим понятием обычно обозначают совокупность средств и методов обработки данных, обеспечивающих целенаправленную передачу, обработку, хранение и отображение информационного продукта (данных, идей, знаний). НИТ предполагают использование различных технических средств, центральное место среди которых принадлежит компьютеру.
А. П. Ершов предлагал различать следующие основные применения НИТ в системе образования:
Орудийное — компьютерная поддержка универсальных видов деятельности: письма, рисования, вычислений, поиска информации, коммуникации и др.
Учебное — использование компьютера как средства обучения конкретному учебному предмету с применением педагогических программных средств специального назначения.
Профориентационное и трудовое — применение компьютеров и информационных технологий для выработки трудовых навыков и ориентации в разного рода профессиях.
Дефектологическое — компьютерная поддержка обучения детей с дефектами и недостатками развития.
Досуговое — все виды использования компьютера, связанные с личными интересами (развлечения, ведение личного архива и т. п.).
Учительское — применение компьютера в различных видах организационно- педагогической и методической деятельности, включая организацию и контроль учебного процесса.
Организационное — использование компьютера для управления школой и другими учебными заведениями, для обеспечения работы региональных, республиканских и союзных учреждений управления народным образованием.
В настоящее время по целому ряду причин (отсутствие в школах достаточного количества комплектов учебной вычислительной техники, неподготовленность учителей, низкое качество педагогических программных средств) применение различных видов НИТ в учебном процессе носит преимущественно эпизодический характер. Однако развитие процесса информатизации сферы образования уже сейчас выдвигает на передний план задачу создания обоснованной и эффективной методики применения НИТ в учебном процессе. Исследования, разрабатывающие такую методику, должны опережать процесс оснащения школ вычислительной техникой и соответствующими педагогическими программными средствами. Краткий обзор особенностей применения некоторых видов НИТ в обучении математике, приводимый в этой статье, призван ориентировать учителей в возможных направлениях таких исследований.
Орудийное применение НИТ связано с использованием специальных программных средств: текстовых, графических и музыкальных редакторов, электронных таблиц, баз данных и др.
Универсальность этих программных средств позволяет их использовать в учебном процессе независимо от специфики изучаемого предмета.
Вместе с тем специфика предмета может наложить определенный отпечаток на особенности использования того или иного программного средства. Так, текстовые редакторы (текстовые процессоры) могут использоваться для оформления письменных работ по математике. Они превращают компьютер в эффективный инструмент для набора (ввода), визуализации (отображения на экране дисплея), редактирования (изменения), хранения и печати различных текстов. Кроме того, хорошие текстовые процессоры обеспечивают целый ряд дополнительных возможностей, облегчающих редактирование текста. Например: поиск нужного слова или комбинации слов, замена всюду в тексте одной комбинации символов на другую, форматирование текста, использование при распечатке различных типов шрифта (в частности, букв греческого алфавита) и т. д.
Текстовые редакторы облегчают оформление письменных работ, так как позволяют легко исправлять написанное, поэтому нет необходимости в черновике, а можно создавать сразу чистовой вариант, который будет выглядеть аккуратно. При этом окончательный вариант можно сохранить на магнитном диске и в любой момент распечатать в нужном количестве экземпляров.
Графические редакторы позволяют конструировать и изображать на экране разнообразные геометрические фигуры, схемы, графики и т. п. При этом возможны разнообразные зрительные эффекты, например изменение цвета, возникновение и исчезновение объектов, трансформация и превращение одних объектов в другие, оживление и движение объектов.
Ясно, что возможности машинной графики могут эффективно применяться при изучении математики.
Еще одна сфера орудийного использования ЭВМ — это обработка чисел с помощью электронных таблиц, которые являются естественным и простым инструментом, реализующим заданные вычислительные функции.
Электронные таблицы позволяют обрабатывать большие объемы информации, представленной в виде таблиц. Для различных расчетов можно применять разные виды таблиц, сохраняя их в памяти компьютера и используя по мере необходимости. С таблицей, даже достаточно большой, не умещающейся на экране, можно работать по частям, т. е. ее размеры не ограничиваются размерами экрана. Можно легко изменять таблицу, добавляя или удаляя строки и столбцы.
Форма и функции таблицы задаются так, что каждой ее клетке ставится в соответствие число, слово или формула. В определенные клетки таблицы заносятся исходные данные. Другие клетки предназначены для получения результатов, им ставятся в соответствие формулы. Компьютер выполняет вычисления по заданным формулам и записывает результаты в соответствующие клетки таблицы. Таблицу легко отредактировать, если, например, необходимо изменить формулы.

Информационно-справочные системы позволяют организовать хранение и быстрый доступ к большим объемам информации. Быстрый доступ — важнейшее свойство системы, повышающее ценность знаний благодаря увеличению скорости их оборачиваемости. На школьных компьютерах могут быть созданы специфические информационно-справочные системы, например каталог книг школьной библиотеки, перечень важнейших исторических событий, электронный энциклопедический словарь, математический справочник и т. п. Кроме того, в перспективе должен быть обеспечен доступ со школьных компьютеров к мощным базам данных, которыми будут располагать глобальные сети ЭВМ. Это позволит получать от этих баз данных на школьный компьютер практически любую информацию, обрабатывать ее, хранить в памяти и отображать на экране дисплея или в виде «твердой» копии на бумаге.
Использование компьютера в качестве инструмента для решения задач и обработки информации связано с освоением концепций использования математических и информационных моделей. Такие модели могут быть достаточно сложными и поэтому должны создаваться профессионалами. При изучении математики важно понять принципы создания моделей, адекватно отображающих реальные явления или процессы, и научиться строить некоторые простейшие модели. Здесь важно подчеркнуть, что реализация на ЭВМ моделей природных явлений или процессов превращает компьютер в инструмент исследования и получения новых знаний об исследуемых процессах, т. е. делает компьютер инструментом познания. На основе построенных математических моделей возможно внедрение в процесс обучения математике вычислительного эксперимента, большую роль которого как нового метода познавательной деятельности подчеркивал А. П. Ершов.
Учебное применение НИТ требует специальных педагогических программных средств. Наиболее широко распространенные программные средства типа
«опросник» или «тренажер» обычно используются для контроля знаний учащихся или закрепления определенных учебных умений и навыков. В этом смысле компьютер является идеальным средством контроля тренировочных стадии учебного процесса. Другие программные средства соединяют функции обучения с одновременным контролем за усвоением нового материала.
Следует, однако, заметить: более чем 20-летний опыт применения подобных программных средств для целей обучения в целом ряде стран показал, что ожидаемого повышения эффективности учебного процесса не происходит. Это объясняют низким качеством большинства таких педагогических программных средств, которые изготовляются либо профессиональными программистами, не имеющими необходимых знаний в области педагогики и психологии, либо профессиональными педагогами, не обладающими программистскими умениями.
Для изготовления эффективных программных средств необходимо привлечь к работе и программиста, и педагога, и методиста, и психолога. В таком коллективе каждый мог бы заниматься своим делом: педагоги и методисты — разработкой и обоснованием сценария обучения, психологи — психологическими аспектами обучения с применением компьютера, программисты — программной реализацией разработанных педагогических сценариев.
Учитель математики может внести существенный вклад в создание педагогических программных средств путем разработки методически продуманного педагогического сценария по изучаемой теме.
Существующие педагогические программные средства, как правило, охватывают небольшие разделы учебного курса, в пределах одной темы. Это снижает эффективность их применения в учебном процессе. Сейчас надежды на серьезное повышение эффективности применения НИТ в обучении связывают с созданием так называемых компьютерных предметных сред, охватывающих крупные разделы учебного курса или даже несколько близких курсов (межпредметные компьютерные среды). В этом будущее новых информационных технологий обучения.
При создании компьютерных курсов по крупным разделам учебных предметов могут оказать определенную помощь так называемые инструментальные педагогические программные средства, ориентированные на непрофессиональных пользователей (учителей, методистов), позволяющие таким пользователям самостоятельно разрабатывать компьютерные учебные курсы и применять их в процессе обучения.
Типовой комплекс инструментальных педагогических программных средств в соответствии со своим назначением может включать подсистему автора курса, подсистему диалогового обучения и подсистему статистики (сбор и обработка результатов обучения).
Подсистема автора курса предназначена для создания и редактирования компьютерных учебных курсов. В общем виде компьютерный учебный курс включает вопросы и реакции на ответы обучаемого и представляет собой ориентированный граф, в вершинах которого находятся вопросы, а направление обхода графа задается реакциями на ответы обучаемого. Подготовка таких курсов в подсистеме автора осуществляется с помощью редактора, который делает работу по подготовке и редактированию курса удобной для преподавателя: диалог с редактором происходит на естественном языке, при этом автор видит содержание курса на экране практически в том виде, в каком оно предстанет затем перед обучаемым.
Созданный таким образом учебный курс реализуется благодаря подсистеме диалогового обучения, которая организует диалог с обучаемым путем интерпретации курса программой-интерпретатором. При работе в режиме обучения обучаемый не должен обязательно обладать развитыми навыками общения с компьютером. Всё, что от него требуется,— это элементарное умение пользоваться клавиатурой и следовать указаниям и подсказкам, имеющимся на экране. В процессе диалога с обучаемым компьютер строит протокол, представляющий «след» работы обучаемого с данным учебным курсом.
Подсистема статистики позволяет собрать и проанализировать результаты всех учащихся, охваченных сеансом обучения. Входными данными для этой подсистемы служат протоколы работы каждого обучаемого, а выходные данные — это имя обучаемого, номера вопросов и правильность ответа на каждый из них, тексты ответов, введенных обучаемыми, и т. п.
Дефектологическое применение компьютера в качестве средства обучения (в том числе и математике) может быть особенно эффективным, о чем имеется немало свидетельств в мировой практике. Такие возможности компьютера, как терпеливое повторение одного и того же материала, предоставление обучаемому индивидуального темпа продвижения в усвоении темы, мгновенная реакция компьютера на действия ученика, оказываются наиболее важными при обучении детей с дефектами развития.
Следует, однако, отметить, что внедрение компьютеров в процесс обучения школьников, страдающих физическими недостатками, сдерживается в настоящее время из-за отсутствия специальных устройств ввода-вывода информации: распознавателей и синтезаторов речи, специальных клавиатур, устройств печати, использующих шрифт Брайля, преобразователей текста в речь и т. п.
Учительское применение компьютера идет по трем направлениям. Во-первых, компьютер используется для обеспечения учебного процесса (все уже рассмотренные виды применения компьютера). Во-вторых, с помощью компьютера осуществляется контроль за учебным процессом (применение специальных программ, позволяющих судить о степени усвоения материала учащимися и оценивать учебную работу). В-третьих, компьютер применяется для подготовки необходимых учебных материалов (поурочное планирование, методические разработки, индивидуальные задания, контрольные работы и т. д.), для ведения личного архива учителя и т. д.
Очень важным моментом является развитие у учителей умений и навыков критической оценки педагогических программных средств. Учителя должны самостоятельно определять место программных средств в учебном процессе и их педагогическую эффективность, оценивать результаты их применения и корректировать в зависимости от этого процесс обучения. С перечисленными вопросами тесно связаны проблемы отбора материала, при работе с которым компьютер будет наиболее полезен. Одновременно следует выявить и темы, более эффективно изучаемые традиционными методами, без компьютера.

Сценарий программы по теме «Подобие треугольников»

М. Н. Смола (г. Химки Московской обл.)

Одним из условий успешного применения ПЭВМ на уроках математики является соответствующее программное обеспечение. Особенно перспективным представляется использование ПЭВМ при изучении курса геометрии, где большую пользу окажут графические возможности компьютеров.
Автором статьи была разработана контролирующая программа по теме «Подобие треугольников» Основные технические требования, которые учитывались при ее создании,— это простота, удобство и надежность, возможность рассылки программы по локальной сети, использование функциональных клавиш в их естественном назначении. Программа написана на языке Бейсик для ПЭВМ
«Ямаха» Ее вызов с диска и рассылка по локальной сети • происходят обычным образом и занимают 2—3 мин.
Программа работает по следующему сценарию. Вначале идет красочная заставка, сообщающая тему занятия. Далее ПЭВМ дает краткую инструкцию
Учащимся разъясняется, как работать в режиме диалога с данной программой
Эта инструкция набрана ниже более мелким шрифтом.
ВНИМАНИЕ!!
Для работы с программой необходимо запомнить
1. При наборе своего ответа Вы можете стирать неправильно набранные символы с помощью клавиши «BS».
2. В конце ответа нажмите клавишу «возврат каретки» (большая клавиша со стрелкой).
3 Дробные ответы записывайте в виде десятичной дроби с точностью до третьего знака после запятой Запомнили Нажмите клавишу «возврат каретки».
Затем ПЭВМ напоминает некоторые важнейшие геометрические сведения по теме. После этого сценарий программы фактически делится на два последовательных этапа.
Первый этап — это два первых задания, которые предлагаются каждому учащемуся. Они достаточно просты и требуют немного времени для выполнения, что позволяет учителю в случае неправильных действий учащегося в режиме диалога или попыток угадать правильный ответ вернуть данного ученика к началу. Это, однако, не повлияет на окончательный результат.
На экране высвечиваются чертежи подобных треугольников, значения величин двух сторон одного треугольника и одной из соответствующих им сторон другого треугольника Требуется найти величину четвертой стороны и k — коэффициент подобия Ответ учащегося высвечивается на экране. Если ответ неверен, то компьютер демонстрирует свою реакцию: «Ответ неверный» — и дает подсказку, подводящую учащегося к правильному рассуждению Например, компьютер продемонстрировал рисунок и дал следующие значения АС = 3, ВС =
2, А'С' = 6. Требовалось найти В'С' и k. Ученик не нашел верного ответа, и компьютер реагировал так: «Ответ неверный. Подсказываю: А'С' · АC = В'С'
·ВC = k» В случае верного ответа ЭВМ сообщает. «Молодец» — и высвечивает полученное значение на экране.

[pic]
Второй этап — это несколько индивидуальных заданий. Высокая степень индивидуализации достигается автоматической генерацией задач для каждого ученика (из восьми возможных задач ПЭВМ выбирает четыре для каждого варианта). Задачи соответствуют определенному уровню сложности, отвечающему
Дидактическим требованиям к контрольным работам по данной теме.
Каждый задаваемый учащемуся вопрос, как и в предыдущих заданиях, сопровождается соответствующей реакцией ПЭВМ. После третьего обращения к подсказке в одном вопросе программа останавливается и учащемуся предлагается еще раз почитать учебник.
Программа заканчивается после того, как учащийся благополучно выполнил все 6 заданий. В таком случае на экране появляется итоговая оценка
Приведем одно из индивидуальных заданий «АВС — прямоугольный треугольник,
(ACВ = 90°, CM — высота, АМ = 4 см, АС = 6 см. Найти АВ и MN»
В программе, работающей в режиме активного диалога, предусмотрен вывод на экран всей вводимой информации. Если учащийся случайно или неверно, по его мнению, ввел ответ, предусмотрена возможность стирания этой информации.
Окончательный ответ на каждый вопрос воспринимается и оценивается компьютером только после нажатия определенной клавиши («возврат каретки»), о чем учащемуся сообщается в инструкции.
Разработан строгий критерий оценки работы учащегося, учитывающий и сложность заданий, и то, обращался ли ученик к подсказке и сколько раз.
Например, два первых правильно выполненных задания оцениваются в 0, 5 балла, а каждая из следующих четырех верно решенных задач — в 1 балл.
Естественно, если ученик допускал ошибки и, значит, обращался к подсказке, то часть баллов вычитается. В окончательный результат суммируются промежуточный оценки, и в конце работы ПЭВМ сама ставит ученику оценку.
Отметим два возможных варианта использования данной программы: 1) задействуются только первые два примера для 10—15-минутной работы, закрепляющей новый материал; 2) программа используется целиком для проведения контрольной работы. Первый из предлагаемых вариантов позволяет после объяснения нового материала сразу же проиллюстрировать его с применением графических возможностей ПЭВМ. Максимальному запоминанию учащимися теоретической информации способствует весь комплекс факторов: объяснение учителя, коллективная работа с примерами, задания, получаемые от
ПЭВМ, и выдаваемые компьютером подсказки. Использование второго варианта отличается четкой целенаправленностью Программа осуществляет пошаговый контроль и оценку работы каждого ученика, предоставляя учителю возможность контроля за итоговой оценкой по конечному результату. А результат контрольной работы виден уже на данном уроке, а не отсрочен на неделю- другую. Причем на оценку не влияет такой распространенный в школе фактор, как неточности и описки.
Экспериментальная проверка программа «Подобие треугольников» проводилась в 1987/88 учебном году в средней школе № 52 Москвы. Программа применялась как на уроках, так и во внеурочное время на дополнительных занятиях Занятия проводились с учащимися как обычных, так и математических классов.
Эксперимент показал, что все учащиеся проявили большой интерес к контролю с помощью ЭВМ и хорошо усвоили тему.

Литература

1. Проблемы компьютеризации обучения. «Математика в школе». 1986г. №1. с.

69

2. Из опыта компьютеризации в школах Болгарии. «Математика в школе».

1987г. №3. с. 70

3. Информатика и преподавание математики. «Математика в школе». 1989г. №

4. с. 86

4. Новые информационные технологии и обучение математики. «Математика в школе». 1990г. №5. с. 5

5. Сценарий программы по теме “Подобие треугольников”. «Математика в школе». 1993г. №2. с. 31