Computer Using Educators Inc., Usa материалы
| Вид материала | Документы |
- Computer Using Educators Inc., Usa материалы, 5788.98kb.
- Computer Using Educators, Inc., Usa центр новых педагогических технологий Московский, 5685.88kb.
- Computer Using Educators, Inc., Usa федерация Интернет Образования Центр новых педагогических, 2693.99kb.
- Система Автоматизации Инженерного Труда cad computer Automation Design cam computer, 35.46kb.
- А. Н. Туполева утверждаю: Проректор по учебной и методической работе И. К. Насыров, 271.38kb.
- Задачи обработки изображения : Устранение дефектов изображения (напр., устранение снега, 98.28kb.
- Computer Logic Group Уважаемые гости нашего семинар, 51.71kb.
- Computer Science Students : Учеб пособие для вузов /Сост. Т. В. Смирнова, М. Ю. Юдельсон., 465.89kb.
- Институт Альберта Эйнштейна Издано в 2009 году в Соединенных Штатах Америки Авторское, 1202.95kb.
- A glossary of computer terms download to desktop…, 743.72kb.
Методика использования компьютерных технологий в процессе изучения математики
Подолян Е.В.
Лицей Новосибирского государственного технического университета
Одним из направлений развития средней школы является использование компьютерных технологий в учебном процессе, что принципиально меняет содержание деятельности как преподавателя, так и ученика.
В лицее Новосибирского государственного технического университета ( НГТУ), в котором обучаются учащиеся десятых и одиннадцатых классов, разработан учебно-методический комплекс. Он содержит адаптированную к вузу программу по алгебре и началам анализа, геометрии, пакет компьютерных программ, демонстрационные материалы к лекциям. В настоящее время преподавателями кафедры инженерной математики НГТУ созданы материалы, которые обеспечивают практически весь курс математики десятого и одиннадцатого классов старшей школы.
На лекциях изложение материала сопровождается использованием мультимедийной техники. Для этого разработаны демонстрационные материалы, в которых представлены:
• структуры изучаемых курсов,
• опорные задачи,
• формулировки теорем, доказательства, рисунки к ним,
• упражнения для тренировки и контроля.
Использование этих материалов позволяет пошагово подавать информацию, акцентируя внимание на более значимых моментах, легко работать с формулами, графиками, выражениями, анализировать условия задач, методы их решения, вернуться к уже рассмотренным вопросам.
Анкетирование показало, что у 74% опрошенных высокая мотивация к работе с использованием демонстрационных материалов. Для них характерен высокий уровень восприятия информации, обучение является более продуктивным, вызывает большой интерес.
На практических и семинарских занятиях работа проходит с использованием обучающих, контрольно - обучающих, контролирующих компьютерных программ. В программах основные тексты содержат теоретический материал, упражнения тренировочного и обобщающего характера, упражнения для самоконтроля и контроля. Весь процесс изучения материала, выполнения различных упражнений управляемый. В программах предусмотрены консультации по возможным ошибкам, способы их устранения и рекомендации для изучения того или другого теоретического материала.
Контрольно-обучающие программы используются в процессе изучения темы, чтобы корректировать обучение в зависимости от полученных результатов. Контролирующие программы считаем целесообразным применять при определении начального уровня знаний или итогового контроля, когда нужен результат, независимо от типа допускаемых ошибок.
Анкетный опрос показал, что ученики предпочитают такие занятия обычным, на которых проводится письменный опрос, их устраивает как организация занятия- небольшая группа учащихся в аудитории, так и своевременная оценка результатов работы, возможность получения консультаций с помощью компьютера и у преподавателя. Преподаватель имеет возможность наблюдать за работой учащихся, индивидуально консультировать и не тратить время на проверку.
В учебном процессе используется 20 компьютерных программ по алгебре и началам анализа, геометрии, педагогические сценарии которых разработаны преподавателями НГТУ, а программирование выполнено учащимися лицея НГТУ.
Таким образом, использование компьютерных технологий в процессе изучения математики учащимися десятых и одиннадцатых классов лицея повышает заинтересованность в работе, способствует формированию навыков самообразовательной деятельности, умению работать в коллективе, позволяет преподавателю учитывать индивидуальные особенности учащихся, развивать их творческие способности.
COMPUTER SUPPORT OF CREATIVE PROCESS AND «CTE» (CONSTRUCT, TEST, EXPLORE) COMPETITION AS AN EXAMPLE
Pozdnyakov S.N. (pozdnkov@mail.ru), Entina S.B. (entina@ipo.spb.ru)
St. Petersburg State electrotechnic university
Abstract
Computer support of creative process and its applications are discussed . A new approach to designing of such systems is proposed.
КОМПЬЮТЕРНАЯ ПОДДЕРЖКА ПРИ РЕШЕНИИ КОНСТРУКТИВНО – ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ НА ПРИМЕРЕ КОНКУРСА «КИО»
(КОНСТРУИРУЙ, ИССЛЕДУЙ, ОПТИМИЗИРУЙ)
Поздняков С.Н.(pozdnkov@mail.ru), Энтина С.Б. (entina@ipo.spb.ru)
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
Информатизация различных видов человеческой деятельности все шире входит в нашу повседневную жизнь. Чудеса информационных технологий, о которых еще несколько лет назад можно было прочесть разве лишь в научно-фантастической литературе, теперь стали доступны любому специалисту. Но, к сожалению, образовательного процесса все эти новшества коснулись в малой степени. Современные эффективные и технологичные средства обучения по-прежнему недостаточно востребованы учителями и методистами, хотя они необходимы для организации и проведения учебного процесса на современном уровне, для подготовки учащихся к жизни в современном информационном обществе. И хотя в настоящее время создано много компьютерных инструментов для различных видов научной, учебной, информационной и т.д. деятельности, в школах мало что изменилось. Учебный процесс и возможности информационных технологий существуют раздельно, не составляя единую учебную ткань. В то же время постоянная нехватка времени для неспешного изучения и закрепления материала, невозможность индивидуального подхода к учащимся приводит к тому, что среднестатистический даже хорошо обученный ученик более или менее прилично владеет алгоритмическими навыками, но абсолютно не приучен к анализу и исследовательской работе, пасует перед нестандартными формулировками, не может оценить свои возможности в решении поставленных задач.
Система образования в школе отвергает путь, которым дети учатся в процессе естественного развития. Школа отвергает «ошибочные теории» детей и открытия, основанные на их оценке, анализе и опровержении. В современном школьном обучении присутствует тенденция пресекать инициативу и эксперимент – как с материальными объектами, так и с логическими рассуждениями. В школе в условиях массового обучения это вынужденная мера. Традиционная система оценки результатов обучения, в которой проверяется только результат, а не характер действия, дает недостаточно информации о развитии ученика. Одинаковые показатели могут быть как результатом интеллектуальной деятельности ученика, так и результатом бездумного воспроизведения шаблона. Становится актуальным внедрение таких компьютерных средств обучения, которые были бы ориентированы на конструктивную, созидательную деятельность учащихся. Это создаст сильную дополнительную мотивацию и приведет к пониманию изучаемого предмета в противовес формальному «натаскиванию».
Компьютерная поддержка особенно эффективна при решении конструктивно-исследовательских задач. Конструктивные задачи понятнее школьникам по своей формулировке, а исследовательские задачи позволяют каждому перемещаться в своем темпе, а иногда – в своем направлении. При этом появляется возможность широкого выбора и разнообразия заданий и тестов, снабженных указаниями, механизмами автоматической проверки и оценки, развитой и простой в использовании системой поиска и сортировки.
Появляется также возможность организовать сетевое сообщество его пользователей, в том числе различные заочные соревнования, конкурсы и т.п.
В конструктивно-исследовательских задачах можно широко использовать манипуляторы, под которыми мы понимаем инструментальные средства более узкого назначения, построенные специально для того, чтобы выделить сущность или структуру того иного понятия, либо того или иного метода. Они позволяют автоматизировать действия, как правило, технического характера, которые не имеют отношения к изучаемой проблеме и в то же время оставляют свободу в выборе действий, которые объективно необходимы для овладения новым понятием или методом.
Покажем, как были осуществлены эти идеи на примере конкурса КИО (Конструируй – Исследуй – Оптимизируй). Конкурс организован журналом «Компьютерные инструменты в образовании» и Центром «Информатизация образования» ИПО РАО и прошел в феврале - марте этого года уже во второй раз. Как и в прошлом году, всем участникам конкурса было предложено программное обеспечение для проведения компьютерных экспериментов с предложенными моделями задач. Задачи имели исследовательский характер, и в привычном смысле слова каждая задача имела множество решений, но требовалось найти самое лучшее из них по указанному в задаче признаку. Победители определялись по тому, насколько найденные ими решения лучше решений, присланных другими участниками. Предлагаемые задачи допускали много частных решений, которые сравнивались по параметрам, объявленным всем участникам. Пакет учебных материалов представлял собой набор манипуляторов (инструментов-моделей), создающих учебную среду для проведения экспериментов. Инструменты создавались так, чтобы сконцентрировать усилия участников на организации экспериментов, направить их работу на выдвижение и проверку гипотез.
Регистрация, отбор лучших решений, компоновка результатов производились автоматически, файл для отправки результатов, включающий анкетные данные и решения задач также компоновался автоматически. Регистрация осуществлялась двумя способами: на сайте конкурса и через электронную почту. Всем зарегистрированным высылался пароль доступа к материалам и результатам конкурса, на выполнение работы отводилось три дня, включая субботу и воскресенье. Итоговые файлы, генерируемые единственной (!) программой, с которой общались участники (учителя отмечали удобство такого подхода к сбору результатов), высылались по почте в оргкомитет, либо выкладывались на сайт самими участниками. Высланные по почте решения также выкладывались на сайт, но уже членами оргкомитета. Анализ и опубликование решений осуществлялось автоматически. Таким образом, результаты становились известны сразу по окончании их сбора.
Создание электронных инструментальных моделей – еще очень молодая область педагогической деятельности, но каждый интерфейс такой программы по своей роли в обучении равносилен хорошо написанной главе учебника. Результаты решения исследовательской задачи очень разнообразны, один только просмотр решений иногда показывает оригинальный ход мысли участников одних, изменение постановки задачи другими или упущенные возможности третьих. В газете «Информатика» (№5,2005г.) был опубликован разбор заданий, предлагавшихся на конкурсе «КИО» в 2004 году, в журнале «Компьютерные инструменты в образовании» начинает публиковаться разбор задач, предлагавшихся в 2005 году.
Естественно, что для создания программного обеспечения такой конструктивно-исследовательской деятельности требуются усилия специалистов многих направлений: авторов задач, методистов, организаторов и т.п. Но, как показали два проведенных конкурса, самым сложным оказалось довести сведения о конкурсе до тех, кому он был предназначен.
Содержание образования и методы внедрения системы MathCAD в персонализированное обучение математике в школе
Попадьина С.Ю.
г.Рязань
Преобразование содержания школьного математического образования, при использовании системы MathCAD, соответствует основным задачам модернизации российского образования – повышение его доступности, качества и эффективности.
В результате освоения содержания основного общего образования учащийся получает возможность совершенствовать и расширить круг общих учебных умений, навыков и способов деятельности. Иcпользование в преподавании школьной математики системы MathCAD упрощает и переводит на качественно новый уровень овладение деятельностями, которые должны быть выработаны у учащихся в процессе освоения содержания математического образования: познавательная, информационно-коммуникативная, рефлексивная деятельность.
В стандарте основного общего и среднего (полного) образования по математике, который определяет минимум содержания математического образования в 5-9 и 10-11 классах отсутствует рассмотрение каких-либо систем компьютерной алгебры, но есть задача по выработке информационно-коммуникативной деятельности учащихся, которая наилучшим образом может быть представлена при использовании в преподавании математики информационно-вычислительных систем (например, MathCAD)
В стандарте основного общего и среднего (полного) образования по информатике одной из целей является выработка учащимися навыков применения средств ИКТ в повседневной жизни, при выполнении индивидуальных и коллективных проектов, в учебной деятельности, при дальнейшем освоении профессий, востребованных на рынке труда. Минимум содержания общего образования по информатике содержит тему "математические инструменты, динамические таблицы", в рамках которой можно познакомить учащихся с системой MathCAD, а минимум содержания среднего (полного) образования по информатике содержит тему "средства и технологии создания и преобразования информационных объектов", в рамках которой также можно организовать работу с системами компьютерной алгебры. В соответствии с выше сказанным можно провести преобразование содержания математического образования с учетом применения систем компьютерной математики (MathCAD). При изучении темы по математике необходимо знакомить учащихся с существующими в системе MathCAD функциями, операторами и способами решения этих задач.
В процессе персонализированного обучения математике, согласно периодизации А.В. Петровского, личность, развиваясь в относительно стабильных группах, проходит три стадии: адаптации, индивидуализации, интеграции. [Психология развивающейся личности, 1987] В концепции персонализированного обучения термин «индивидуализация» заменен А.Г. Солониной на термин «лабилизация» как более подходящий по сути, и включающий в себя понятие индивидуализации. [Солонина А.Г., Концепция персонализированного обучения, 1997]
В 5 – 6 классах школы персонализированное обучение математике направлено на адаптацию (учащиеся адаптируются к нескольким учителям, их требованиям, различным школьным кабинетам и др.), поэтому, с точки зрения сложности математического содержания, и с психологической точки зрения применять систему MathCAD более логично с 6 класса.
Например: в соответствии с математическим содержанием, изучаемым в 6 классе, учащиеся знакомятся с возможностями MathCAD: функциями gsd и lcm – соответственно нахождение НОД и НОК, со способами разложения чисел на простые множители, сложением и вычитанием дробей с разными знаменателями, упрощением выражений, построением координат точек и графиков на координатной плоскости и др.
В 7 - 9 классах персонализированное обучение направлено на утверждение учащимися своей индивидуальности, потребности в переменах, непосредственности, гибкости, и в 10 - 11 классах обучение направлено на интеграцию личностей, участвующих в педагогическом процессе и их взаимное обогащение - стадия интеграции.
Для 7 - 11, параллельно с изучаемым математическим содержанием, предлагается программа для индивидуальной и групповой исследовательской деятельности учащихся, направленная на достижение целей персонализированного математического обучения в школе.
Многообразие методов использования системы MathCAD в преподавании математики можно определить следующими рекомендациями:
- рассмотрение функций и способов решения задач при помощи MathCAD более рационально проводить после изучения темы или в процессе ее итогового закрепления.
- способы решения задач при помощи MathCAD необходимо рассматривать параллельно со стандартными математическими способами и непременно проводить анализ эффективности решения одной задачи всеми найденными способами.
- использовать систему для ускорения вычислений на уроках с аналитическим акцентом
- явно и неявно приводить учащихся к мысли о том, что они не смогут верно, решить задачу по математике даже при помощи компьютера, если не будут иметь представления о ее математической сущности.
Литература
1. Психология развивающейся личности / Под ред. А.В. Петровского; Науч.-исслед. Ин-т общей и педагогической психологии Акад. Пед. Наук СССР. – М.: Педагогика, 1987.
2. Солонина А.Г. Концепция персонализированного обучения. – М., 1997.
THE USING OF PROJECT METHODS IN STUDENTS INDIVIDUAL WORK
Pushkaryeva T. (a_tatianka@mail.ru), Tregubova T.
Krasnoyarsk State Pedagogical University
Abstract
One of the methods for individual students work in mathematics studying is considered. It is a participation in the lections working out on the base of project – researching methods with the using of computer technologies.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОЕКТНОЙ МЕТОДИКИ В САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ
Пушкарева Т.П. (a_tatianka@mail.ru), Трегубова Т.И.
Красноярский Государственный Технический Университет (КГТУ)
Перед лектором, читающим курс высшей математики, ограниченным рамками времени и программы, стоит вопрос: что изучать в отведенные немногие часы? Исключить трудные или редко используемые вопросы нельзя. Если просто предлагать самостоятельно изучить какой-то раздел, указав только литературу, то большинство студентов с таким заданием не справляются, особенно на первом курсе. Для самостоятельной работы студентов нет методического обеспечения, нет соответствующих норм для расчета руководства самостоятельной работы студентов. Учебные планы не предусматривают каких-либо форм самостоятельной работы учащихся при изучении математики, кроме обычных домашних заданий. Необходимо пересмотреть методику обучения высшей математики. Формы и методы обучения в вузе должны стать более активными и способствовать активизации познавательной деятельности студентов.
Одним из решений данного вопроса является привлечение студентов к разработке и ведению избранных лекций, содержащих материал, предназначенный для самостоятельного изучения, с помощью проектно-исследовательской методики.
Для подготовки лекции формируется группа из 3 ─ 4 студентов, которая будет заниматься построением проекта. Выполнение проекта состоит из следующих этапов:
1. Выбирается тема для самостоятельного изучения, формулируется основополагающий вопрос, который охватывает темы нескольких предметных областей.
2. Тема лекции разбивается на несколько, от 3 до 6, предметных областей. К каждой их них строится направляющий вопрос, на который ищут ответ студенты в результате участия в проекте.
3. Студенты изучают заданную тему, используя учебники, журналы, статьи, Интернет, с целью получить ответ на направляющий вопрос.
4. Полученные выводы оформляются с помощью компьютерных технологий в виде презентации, публикации (буклета, статьи) или веб-сайта. При этом используются такие программные продукты как Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft Publisher, Microsoft PowerPoint.
5. Студент выступает в роли лектора и демонстрирует другим изученный самостоятельно и обработанный с помощью педагога материал в виде презентации.
После таких лекций даются задания, выполнение которых требует проработки материала по теме прослушанной лекции.
В качестве эксперимента данная методика использовалась при изучении раздела высшей математики – векторная алгебра – студентами первого курса факультета естествознания заочного отделения Красноярского государственного педагогического университета.
Проведенный эксперимент показал, что подготовленная и проведенная таким образом лекция повышает эффективность понимания материала и способствует активизации познавательной деятельности студентов. Применение компьютерных технологий позволяет воспринимать и усваивать большие объемы информации.
COMPUTER ADDED SIMULATION AND MODELING OF PHYSICAL SYSTEMS AS THE TOOL TO FORM THE MIND OF THE HIGH SCHOOL STUDENTS
Revinskaya O. (ogr@tpu.ru), Starodubtsev V. (sva@ido.tpu.edu.ru),
Fedorov A. (faf@ido.tpu.edu.ru)
Tomsk Polytechnic University, Tomsk
Abstract
Scientific-oriented style of the mind can be formed as a result of computer added simulation and modeling of physical systems. In this purpose the emergent properties of different systems must be the subject to investigate for students. Also the relations between direct and indirect visualization forms are important.
КОМПЬЮТЕРНОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКИХ СИСТЕМ КАК СРЕДСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИСТЕМНОГО МЫШЛЕНИЯ СТУДЕНТОВ ВУЗОВ
Ревинская О.Г. (ogr@tpu.ru), Стародубцев В.А. (sva@ido.tpu.edu.ru),
Федоров А.Ф. (faf@ido.tpu.edu.ru)
Томский политехнический университет (ГОУ ВПО ТомПУ)
Основой физического образования является физический эксперимент и описывающая его фундаментальная теория. После освоения технических средств и методов реального физического экспериментирования в учебных лабораториях (практические действия с материальными объектами и т.д.), студенты физико-математических факультетов (а также многих технических) могут перейти к исследованию компьютерных моделей физических явлений, эффектов и процессов взаимодействия, развивая свое предметно-образное мышление и осваивая методы исследовательской деятельности. Затем должен быть этап конструирования компьютерных моделей взаимодействия объектов, доступных в рамках компьютерных конструкторов (типа Интерактивной физики, Стратум 2000 или авторских разработок). Следующим шагом на пути формирования знаний, умений и навыков применения компьютеров будет математическое моделирование физических процессов на уровне разработки математических моделей и их исследования адекватными средствами (MathCAD, Mathematica и т.п.). На завершающей стадии подготовки бакалавров они должны освоить на уровне пользователей современное программное обеспечение (Lab View, например), предназначенное для компьютеризации физического эксперимента (учебно-исследовательского и научного). Таким образом, цикл подготовки будет завершен возвратом к основам, но на более высоком уровне освоения теории и практики.
Формирование ориентированного на науку мышления, в частности – системного стиля мышления, рассматривается нами как важный компонент фундаментального физического образования. Учитывая неразрывную связь внутреннего и внешнего планов деятельности, при выполнении лабораторных работ по курсу физики необходимо использовать системные объекты исследования и систему деятельности по их исследованию. В этом плане большие возможности представляет компьютерное моделирование физических процессов как способ создания (конструирования) систем взаимодействующих объектов. Модели отдельных объектов (модель 1, …., N) могут быть заданы компьютером (программным обеспечением), тогда как модель системы взаимодействующих объектов должна быть создана пользователем – активным участником, принимающим решения и управляющим компьютером.
Исходным пунктом будет математическая модель (описание свойств) отдельных объектов. Цель компьютерного эксперимента, по нашему мнению, заключается в получении субъективно-нового (для студента) знания о динамике поведения (закономерностях движения) системы взаимодействующих объектов, выявление и описание новых качеств, свойств, которых нет у изолированных объектов (отдельных элементов). Задачей компьютерного эксперимента (как средства достижения цели) становится исследование вариантов состава и структуры системы - параллельного и последовательного соединения элементов, сонаправленного и перпендикулярного движения и т.д. в воспроизводимых граничных условиях и установление общих, специфических и частных закономерностей, тенденций, функциональных зависимостей, свойств. Определение конкретных характеристик (свойств, параметров) одного из элементов собранной модели системы может быть реализовано «попутно», в связи с выявлением свойств системы (общих и специфичных для отдельных объектов). Главное, по нашему мнению, – отойти от стереотипа определения частных свойств объектов (коэффициентов жесткости, модулей упругости, плотности, силы тяжести и т.д.), выражаемых числом (тензором), и перейти к установлению закономерных связей, к функциям, к тенденциям и развитию, к появлению эмерджентных свойств системы. Опора на выявление системных свойств будет формировать и системное мышление студентов. В методическом обеспечении здесь может быть использована идея содержательного конфликта: теория отдельных объектов дана, а теории поведения системы – нет. Она должна быть обоснована (ее элементы, по крайней мере) в результате исследовательской (учебно-исследовательской) деятельности студентов при выполнении компьютерного эксперимента и анализа его результатов.
Важным дидактическим требованием к проектированию компьютерных лабораторных работ, по нашему мнению, является сохранение непосредственной наглядности при выполнении компьютерного эксперимента, создающей связь виртуального процесса с реальным. Образно и просто, в движении должны быть представлены материализованные объекты и собранная из них система. Это создает эмоциональное восприятие конструктов, способствует наглядно-образному мышлению. Вместе с тем, параллельно должна вводиться опосредствованная наглядность – предъявление динамики системы в виде более абстрагированного образа графических функциональных зависимостей. Комплексность представления информации позволит практически использовать и закрепить приемы предметно-образного и абстрактно-логического мышления (сопоставление, сравнение, отождествление, анализ, формализация, поиск аналогии, обобщение и т.д). Таким путем может быть реализована развивающая функция компьютерных лабораторных работ как новых средств и условий приобретения знаний.
На представленной выше основе спроектированы и введены в учебный процесс компьютерные лабораторные работы по разделу Механика. В том числе предлагается исследование колебаний системы, содержащей материальную точку и две невесомые пружины. Состав системы изменяется путем выбора объектов, различающихся по упругим свойствам и массе, структура системы изменяется от последовательного соединения частей к взаимно перпендикулярному расположению пружин. В процессе выполнения лабораторных работ внимание студентов обращается на появление кооперативных свойств, которые отсутствовали у отдельных объектов: биения, модуляция амплитуды результирующего движения, увеличение степеней свободы (повышение размерности траектории движения), затухание колебательного процесса и т.д. Несмотря на простоту исследуемой системы (а может быть – благодаря ей), наглядно и в разнообразии проявляются эмерджентные свойства физической системы. Это показывает необходимость учета системных эффектов и в других процессах (биологических, экономических, социальных и т.д.). В цикл компьютерных лабораторных работ входит также исследование распада системы на отдельные части, сохраняющие в совокупности фундаментальные свойства (сохранение импульса и полной механической энергии), и исследование свойств системы с большим числом взаимодействующих частиц.