Кафедра естественнонаучных и математических дисциплин современные проблемы естественнонаучных и математических дисциплин материалы межкафедрального семинара ббк 20 Рецензенты: Канн К. Б

Вид материала

Семинар

Содержание Редакционная коллегия Телицына Г.В. Ответственный за выпуск Канн К.Б., д.т.н., профессор Направление 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРЕПОДАВАНИИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН Багрова З.Г., учитель Педагогические условия формирования компьютерной грамотности студентов-менеджеров Бурмистрова Н.А., ассистент Метод учебного проекта при изучении информатики Винникова О.Е., учитель Гранкина Т. Н., учитель Основная цель Задачи обучения информатики Основной подход Применение информационных технологий Казанцева Т.В., ассистент Карнаухова М.В., ст. преподаватель СОФ ГОУВПО «БелГУ» К вопросу о формировании компьютерной грамотности младших школьников СОФ ГОУВПО «БелГУ» Обучение младших школьников с компьютерной поддержкой регулируется сейчас двумя требованиями – гигиеническими и учебными. ... Полное содержание

Подобный материал:

• Факультет экономики и финансов кафедра общих математических и естественнонаучных дисциплин, 212.99kb.
• Факультет экономики и финансов кафедра общих математических и естественнонаучных дисциплин, 212.78kb.
• В г. Брянске кафедра гумантарных, естественнонаучных и математических дисциплин бирюлина Е., 406.42kb.
• В г. Брянске кафедра гумантарных, естественнонаучных и математических дисциплин бирюлина Е., 108.51kb.
• Факультет экономики и финансов кафедра общих математических и естественнонаучных дисциплин, 90.82kb.
• В г. Брянске кафедра гумантарных, естественнонаучных и математических дисциплин бирюлина Е., 147.54kb.
• В г. Брянске кафедра гуманитарных, естественнонаучных и математических дисциплин миронова, 195.11kb.
• В г. Брянске кафедра гуманитарных, естественнонаучных и математических дисциплин миронова, 271.06kb.
• Развития и торговли, 112.91kb.
• В г. Брянске кафедра гуманитарных, естественнонаучных и математических дисциплин гессе, 68.52kb.

Федеральное агентство по образованию

Старооскольский филиал

государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра естественнонаучных и математических дисциплин


СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ И МАТЕМАТИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН


Материалы межкафедрального семинара


ББК 20


Рецензенты:

Канн К.Б., доктор технических наук, профессор

Палашева И.И., кандидат педагогических наук


Редакционная коллегия:

Беликова Т.П., кандидат социологических наук, Заслуженный учитель школы Российской Федерации, директор СОФ ГОУВПО «БелГУ»

Пак Д.Н., кандидат геолого-минералогических наук, доцент кафедры Информатики и вычислительной техники ГОУВПО «БелГУ»

Телицына Г.В., кандидат педагогических наук, доцент кафедры естественнонаучных и математических дисциплин СОФ ГОУВПО «БелГУ»

Боева А.В., заведующая кафедрой естественнонаучных и математических дисциплин СОФ ГОУВПО «БелГУ»


Ответственный за выпуск:

Боева А.В., заведующая кафедрой естественнонаучных и математических дисциплин СОФ ГОУВПО «БелГУ»


В сборнике представлены статьи по актуальным проблемам методики преподавания предметов естественнонаучного и математического цикла в школе и вузе. Рассматриваются вопросы использования современных и педагогических технологий в процессе преподавания естественнонаучных и математических дисциплин в общеобразовательных учреждениях и в высшей школе, в обобщенном виде приводятся интересные примеры из опыта работы учителей-практиков по совершенствованию методики обучения физике, химии, биологии, географии, математике и информатике.


Материалы сборника могут быть использованы преподавателями естественнонаучных и математических дисциплин, студентами, молодыми специалистами при подготовке учебных занятий, внеклассных и внеаудиторных занятий.


СОДЕРЖАНИЕ


КАНН К.Б. Проблемы естественнонаучных и математических дисциплин.


Направление 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРЕПОДАВАНИИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН

1. БАГРОВА З.Г. Использование информационных технологий в процессе обучения химии.
   
2. БОЕВА А.В. Педагогические условия формирования компьютерной грамотности студентов-менеджеров.
   
3. БУРМИСТРОВА Н.А. Проблемы компьютеризации обучения.
   
4. ВИННИКОВА О.Е. Метод учебного проекта при изучении информатики в профильных классах.
   
5. ГРАНКИНА Т.Н. Развитие абстрактного мышления у младших школьников на уроках информатики с использованием машинного варианта обучения.
   
6. ДУБОВИЦКАЯ Н.В. Применение информационных технологий на уроках экономики.
   
7. КАЗАНЦЕВА Т.В. Некоторые проблемы внедрения непрерывного курса информатики в общеобразовательную школу.
   
8. КАРНАУХОВА М.В. Современные информационные и мультимедийные средства в обучении.
   
9. КАРНАУХОВА М. В., ДЕМЕНКО А. Ю. К вопросу о формировании компьютерной грамотности младших школьников.
   
10. КОСИЧКИНА В.Л. Организация самостоятельной поисково-исследовательской деятельности школьников с использованием базовых информационных технологий.
    
11. КРАВЦОВА О.С., ЛАРИН Г.В., ЛАРИН С.В. Формирование творческой индивидуальности будущего учителя.
    
12. КРАВЦОВА О.С., ПУХОВА Д.Е., ПОПОВА Ю.Ю. Формирование творческой индивидуальности в процессе педагогической практики.
    
13. ЛЕБЕДЕВА Н.Н. Элективные курсы в информатике.
    
14. ЛИКИНЦЕВА И.В., ГРИЩЕНКО Л.И. Эстетическое воспитание на интегрированных уроках информатики, музыки и изобразительного искусства.
    
15. МИШУСТИНА С.И. Применение информационных технологий на уроке естествознания в начальной школе.
    
16. НЕЗДОРОВИН В.И. О выравнивающем обучение по дисциплинам информационного цикла.
    
17. СТЕПУЧЕВА Г.А., КОТОВ В. А. Использование современных компьютерных технологий в обучении.
    
18. ТРУБИНА Л.А. Проблема внедрения новых образовательных технологий в преподавании естественных дисциплин.
    
19. ФЛЕГЛЕР Д.Э. Основные принципы электронного справочника.
    

Направление 2. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО, БИОЛОГИЧЕСКОГО И ГЕОГРАФИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ.

1. БОКАРЕВА Е.Е., БОКАРЕВА Е.Г. Экскурсия как форма экологического образования младших школьников.
   
2. КОНОНОВА Г.В. Организация проектной деятельности учащихся в рамках элективных курсов профильного обучения.
   
3. МУРОГОВА И.Н. Использование технологии проблемного обучения на уроках биологии.
   
4. МУРОМЦЕВА Н.А. Социальные аспекты изучения демографии в курсе географии.
   
5. МУСИНА А.В. Проблема изучения концепции современного естествознания.
   
6. ТЕЛИЦЫНА Г.В. Аксиологическое содержание образования как одна из проблем преподавания естественнонаучных дисциплин.
   
7. ТОЛСТЫХ Л.И. Использование модульной технологии обучения на уроках биологии.
   
8. ЮГАТОВА О.Н. Экскурсии как метод развития эмоционально-образного мышления школьников в естественнонаучном образовании.
   

Направление 3. ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИКЕ И ФИЗИКЕ В ШКОЛЕ И ВУЗЕ.

1. АБАПОЛОВА Е.А., БРЮХАНОВ А, ЩЕРБАКОВ А. Математизация гуманитарных дисциплин и гуманизация математики.
   
2. АБАПОЛОВА Е.А., КОМАРОВ А., СЕЛЮТИНА О. Некоторые философские проблемы в математике.
   
3. АГАПОВА А.Л. Актуальные проблемы обучения физике в школе: традиции и новации.
   
4. ГРИНЕВА Л.Д. Активизация познавательной деятельности обучающихся на уроках математики.
   
5. КОЗНОВ В.В. О проблеме поступательно-вращательного движения твердых тел.
   
6. МААС Т.И. Развитие математических способностей в процессе преподавания математики.
   
7. РУСАНОВА О.А. Научные экспедиции школьников как одна из форм организации и проведения исследовательской работы по физике.
   
8. ШКОЛОБЕРДА Н.В. Решение текстовых задач на сплавы и смеси с использованием табличной схематизации условий.
   

ПРОБЛЕМЫ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ

И МАТЕМАТИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

Канн К.Б., д.т.н., профессор

ГОУВПО «БелГУ»

г. Белгород


Научная специализация автора не лежит на «переднем крае» физической науки, каковым сегодня является физика микромира и макрокосмоса. Тем более автор не вправе считать себя специалистом по математическим дисциплинам. Проблемы, о которых речь пойдет ниже, относятся скорее к диалектике взаимодействия естественнонаучных и математических дисциплин.

Об окружающей природе Человек Разумный задумывался всегда. Но лишь 2-3 тысячи лет назад первоначальные мистические представления подверглись философскому осмыслению. Эту умозрительную эквилибристику трудно еще назвать наукой. Для большинства людей эти усилия были непонятными и… ненужными. А схоластические споры о том, сколько ангелов может уместиться на кончике иголки, вряд ли могли претендовать на научный метод. Вместе с тем величайшие мыслители древности – Аристотель, Архимед, Пифагор и др. - достигли таких высот предвидения будущих открытий, которые делают человеческую мысль одной из величайших загадок природы. Например, еще 2,5 тысячи лет назад Демокрит предсказал молекулярное строение вещества и бесчисленность миров во Вселенной.

Наука возникла тогда, когда люди начали измерять и сопоставлять свойства различных объектов, т.е. когда появилась математика. С первых попыток измерить и посчитать математика стала абстрактным отражением объективной реальности в человеческом сознании. Окружающая нас природа (а тем более – сам человек) чрезвычайно сложна в своем бесконечном разнообразии и бесчисленных взаимосвязях. Для ее познания исследователи прибегают к анализу упрощенных моделей, пренебрегая реальными, но несущественными для данного рассмотрения связями. Только такие (абстрактные, упрощенные) модели могут быть описаны математическими формулами и уравнениями. Метод математического моделирования реальных природных процессов стал могучим инструментом научного познания окружающего мира.

Известно изречение: «Физика без математики слепа…». Но столь же справедливо и продолжение этой фразы: «…но математика без физики мертва». Здесь под «физикой» следует понимать всю совокупность естественнонаучных представлений об окружающем нас мире. Если природа – это объект научных исследований, то математика – это инструмент таких исследований. Как невозможно построить прочное и надежное здание без строительных материалов, так невозможно сделать это и без соответствующих инструментов.

Физические знания и математические «инструменты» росли и развивались одновременно, питая и обогащая друг друга. Можно привести много примеров, когда теория делала открытия «на кончике пера», и лишь потом эксперимент подтверждал (или опровергал!) этот результат. Так Леверье в 1846 году математическим расчетом предсказал существование новой планеты (Нептун) за орбитой Урана. Потребовалось всего три дня, чтобы обнаружить новую планету на указанном Леверье участке небосвода. Часто математика позволяла обобщить совокупность большого числа экспериментальных фактов. Ярким примером такого высшего математического творчества может служить знаменитая теория электромагнитного поля Дж. Максвелла (1865 г.), объединившая в системе из семи дифференциальных уравнений все многообразие электрических и магнитных явлений.

Познание – не самоцель. Полученные научные представления об окружающем мире Человек всегда использовал для улучшения условий своего существования. Технические устройства – от колеса до космических кораблей – впитали в себя весь объем человеческих знаний. Но при реализации технических проектов проявилось, пожалуй, первое противоречие между действительностью и ее абстрактным (математическим) представлением. Для каждой задачи математический расчет давал точный результат, тогда как техническое решение допускало некоторую область значений, в которой реальное устройство было нечувствительным к внешним условиям. Причина этого противоречия понятна: математика отражает абстрактную модель, не учитывающую несущественные (но реально существующие) связи. С другой стороны – к середине 20-го века аналитическая (формульная) математика достигла высочайшего развития. Она описывала множество природных процессов сложными дифференциальными уравнениями, которые решались все труднее или … не решались вовсе. Практика требовала от математики пусть и менее точных, но конкретных решений.

Это противоречие проявилось особенно остро, когда люди попытались управлять сложными техническими процессами в режиме «реального времени». В середине 20-го века родилась наука о процессах управления техническими системами – кибернетика, автором которой считается Норберт Винер (1948 г.). Кибернетика оперирует новым понятием – информация, численное представление которой предложил К.Шеннон. Быстро начала развиваться информатика – наука о процессах хранения и передачи информации. Разрешение отмеченного выше противоречия выразилось в том, что громоздкие точные методы аналитической математики в технической сфере уступили место приближенным (численным) методам решения технических задач. Для реализации этих методов была создана мощная электронно-вычислительная техника.

Усложнение задач, решаемых численно, требовало от ЭВМ значительного ускорения вычислительных процессов. За короткий период быстродействие ЭВМ возросло в миллионы раз и продолжает расти, а миниатюризация вычислительных элементов позволила цифровой технике проникнуть во все области человеческой жизни, заняв заметное место даже в нашем быту.

Вторую половину XX-го века можно назвать временем триумфального шествия кибернетики. За короткий период пройден большой путь от автоматизированных промышленных комплексов до искусственных спутников. Венцом этой победной поступи можно считать космические аппараты, многие годы передающие бесценную информацию из дальнего космоса и с других планет. Эти успехи породили – с одной стороны – эйфорию всесилия человеческого разума, воплощенного в кибернетические устройства, а с другой стороны – опасения, что будет создан «искусственный интеллект», превосходящий интеллект самого создателя. Писатели-фантасты описывали космические экспедиции на другие планеты, в которых (на равных!) участвовали исследователи и «киберы». Появились леденящие душу фантастические описания беспощадных войн между вышедшим из повиновения «искусственным разумом» и создавшим его человечеством.

Возможно ли создание «мыслящей машины», «искусственного интеллекта», который воспроизведет (а, возможно, – и превзойдет!) мыслительные способности человека (не говоря уже о его чувственных проявлениях)? Хотя с развитием практической кибернетики эйфория «всесилия кибернетики» поутихла, но этот вопрос поднимается и обсуждается до сих пор. Сторонники положительного ответа на этот вопрос ссылаются на создание «умной» ЭВМ, которая успешно «выигрывает» у мировых шахматных чемпионов. При этом упускается из вида, что любая машина (и «шахматная» – в том числе) лишь ускоряет процесс решения задач в соответствие с алгоритмами, заданными ей человеком. Создатель может передать машине лишь те знания, которыми обладает сам, а эти знания ограничены. Возможности же человеческого мозга не ограничены, как безграничны связи в любом природном объекте. Говоря математическим языком, объем памяти ЭВМ и перечень доступных ей процессов, как бы велики они не были, представляют лишь счетное множество, тогда как возможности человеческого мозга можно сопоставить несчетному множеству. Поэтому мой ответ на поставленный вопрос – однозначный: создать «искусственный интеллект» в таком понимании – нельзя; возможности любого кибернетического устройства ограничены возможностями человека. Как всякая машина, такое устройство может давать сбои, может поломаться, но не может «выйти из повиновения». Тем более невозможно моделировать чувства и более высокие проявления человеческого интеллекта.

Основным свойством, позволившим вычислительной математике потеснить традиционную, является быстродействие вычислительных средств. Но быстродействие существующих (и создаваемых) ЭВМ ограничено. Оно уже приближается к пределу, определяемому фундаментальными законами природы. Что же дальше? Прогноз, как известно, – дело неблагодарное. Но, с другой стороны, и безответственное! С учетом последнего попробую сделать некоторые предсказания будущего развития математических методов.

Ограничение возможностей вычислительной математики рано или поздно станет тормозом дальнейшего развития объектной базы – естественнонаучных исследований. Это будет вторым кризисом во взаимодействии физики и математики. Исторические аналогии заставляют предположить, что выход из этого «познавательного тупика» будет заключаться в возникновении (создании) новой математики. Сегодня невозможно указать конкретное содержание «новой математики», но диалектика развития познания позволяет предсказать ее основные особенности. Прежде всего можно предположить, что новая математика снова обратится к непрерывным («дифференцируемым») понятиям, но потеряет свойство строгости (точности), присущее современной формульной математике. Скорость «счета» возрастет многократно благодаря новым методам обработки информации. Такую математику, которая в значительно большей степени будет использовать неограниченные возможности мыслительного аппарата человека, можно (условно) назвать интуитивной математикой. Таким образом, интуитивная математика будет свободна как от громоздкости современной аналитической математики, так и от ограничений, налагаемых законами природы на быстродействие технических вычислительных средств.

Одним из фундаментальных положений диалектики развития является утверждение, что новое (в виде зародышей) всегда присутствует в старом, как в зернах прошлогоднего урожая присутствуют ростки урожая будущего. Значит, черточки новой математики уже существуют! Возможно, мы даже знакомы с ними, но не можем (или не решаемся?) признать их существование? Сколько необъяснимых вопросов предлагает нам загадочное человеческое сознание:

Что такое «телепатия»? Существует ли она?

Как можно «видеть» внутренние органы человека? А «видеть» пальцами?

В чем тайна предвидений Нострадамуса, Ванги?

В чем секрет уникальных способностей Ури Геллера?

А как удается (уже сегодня!) некоторым людям мгновенно перемножать в уме многозначные числа и извлекать из них корни высоких степеней?

Сегодня эти уникальные проявления человеческого Разума кажутся нам «противоестественными», попросту – чудесами. Но, может быть, в ответах на эти вопросы и заключается смысл завтрашнего абстрактного мышления, нового этапа математических методов познания природы – «интуитивной математики»?


Направление 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРЕПОДАВАНИИ ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫХ ДИСЦИПЛИН


Использование информационных технологий в процессе обучения химии