В числе одной из основных причин является неготовность большинства практикующих педагогов к внедрению ИТ в учебно-воспитательный процесс общеобразовательной школы. Бурно развивающая область информационных технологий определяет особенности процесса формирования профессиональной компетентности педагогов в области применения (ИТ) в учебном процессе. Существует необходимость непрерывного повышения квалификации учителей к использованию ИТ в профессиональной педагогической деятельности в условиях информатизации школы. Первостепенную роль и значение в системе организации непрерывного обучения педагога информационным технологиям необходимо отводить созданию необходимых педагогических условий, способствующих совершенствованию педагогического мастерства педагога, включение его в активную деятельность на основе использования ИТ в профессиональной деятельности. Необходимыми организационно-педагогическими условиями формирования готовности учителей к использованию ИТ в педагогической деятельности являются:
развитие единого информационно-образовательного пространства школы на основе системной интеграции ИТ во все звенья учебно-воспитательного процесса;
модернизация системы методической работы в школе как основы организации процесса обучения педагогов школы к использованию ИТ в профессиональной деятельности;
система непрерывного обучения как основное условие формирования готовности педагогов школы к использованию информационных технологий в профессиональной деятельности, предполагающая не только овладение методикой применения ИТ в профессиональной деятельности педагога, но и развития навыков самообразования в области ИТ. Рисунок 2.2 — Виды деятельности педагогов с использованием информационных технологий.
Возможности информационных технологий в реорганизации образовательно-воспитательного процесса заслуживают особого внимания, поскольку они предоставляют огромное поле деятельности для педагога. Мы согласны с мнением многих специалистов в области информатизации, педагогов, психологов, что именно информатизация образования призвана устранить многие проблемы развития системы образования, а педагог, являясь ключевой фигурой этого процесса, должен не только понимать возможности ИТ, но и воспитать в себе потребность непрерывного повышения квалификации в вопросах использования ИТ в образовательной деятельности.
2.4. Конструирование электронных учебных материалов средствами системы MathCAD2.
4.1 Разработка теоретического материала.
Ранее в пункте 1.3 были рассмотрены основные возможности среды MachCAD по созданию учебных материалов. Рассмотрим процесс разработки электронных учебных материалов в среде MathCAD более подробно. Электронныеучебные материалы сочетает в себе текст, рисунки и примеры вычислений в Mathcad. Большое количество ссылок обеспечивает быстрое и удобное перемещение по материалу, поиск нужного фрагмента. Все приведенные далее примеры работают, допускают изменение параметров с мгновенным пересчетом документа. Система Mathcad предоставляет широкие возможности по работе с данными различных типов, например, с текстом, что является необходимым условием для создания учебных материалов. При выполнении команды Insert/TextRegion (Добавить/Текстовую область) в открытом документе появляется область для ввода текста (Рисунок 2.5). Также область ввода переключается на текстовый формат, если после введенного первого слова нажимается клавиша пробела. Рисунок 2.5 — Ввод текстовой области.
Работа с текстовым форматом позволяет вводить в документ MathCADтеоретические данные учебного материала. Для акцентирования внимания учащегося на определённых фрагментах текста необходимый сегмент текста может быть выделен другим цветом или шрифтом, другого начертания.(рисунок 2.6).Рисунок 2.6 — Ввод текстовых данных в учебный материал.
Для визуализации данных в среде Mathcadприсутствуют широкие возможности от ввода с документ статических рисунков до создания графиков и анимации. Добавление рисунков выполняется командой Insert/Picture (Добавить/Рисунок)(Рисунок 2.7)Рисунок 2.7 — Добавления графических данных в учебное пособие.
Рисунок 2.8 — Совмещение текстового и графического материала с использованием различных типов выделения.
Одним из важнейших компонентов учебных материалов являются различные примеры и вопросы для самопроверки. Данная составная часть учебного материала необходима для периодического контроля учащимся степени понимания и усвоения изучаемого материала. Так, внедрение проверочных вопросов в структуру изучаемого материала позволяет:
1. выявить плохо усвоенный материал в процессе изучения;
2. оценить наличие эффекта обучения и запоминание материала;
3. оперативно провести проверку рассмотренного материала и закрепить его. В среде MathCADблоки самопроверки можно выполнить несколькими способами. В первом случае возможно использование скрытых областей в документе. Область позволяет показывать или скрывать некоторую информацию по желанию учащегося или преподавателя. Для добавления области в документ необходимо выполнить команду: Insert/Area (Вставка/Область). После выполнения команды в документе появляется новая область, данные в которой могут быть скрыты или открыты для просмотра (рисунок 2.9).Рисунок 2.9 — Примеры скрытой и открытой областей.
Представим материал, выделенный зеленым цветом в виде контрольных вопросов с использованием данных областей (Рисунок 2.10). Скрытые изначально области могут быть открыты при помощи двойного щелчка для проверки правильности данного ответа. Параметры области могут быть настроены с помощью выполнения команды Format/ Properties или контекстного меню. Аналогично данную задачу можно выполнить при помощи гипертекстовых вставок. В этом случае необходимо сохранить ответы на вопросы в отдельном файле, связь с которым будет установлена при помощи гипертекстовой ссылки (рисунок 2.11). Рисунок 2.10 — Контрольные вопросы по изученной теме.
Рисунок 2.11 — Создание гипертекстовой ссылки.
Параметр #A1 указывает метку в файле, на который указывает ссылка, это позволяет открывать только требуемую часть файла, сразу переходя к указанному месту. Установка флажка Display as pop-up Document (Отображать как всплывающий документ) позволяет открывать новый документ во всплывающем окне (Рисунок 2.12).Рисунок 2.12 — Вопросы для самопроверки с использование гипертекстовых ссылок. Аналогично могут быть созданы учебные материалы и по другим темам. Далее необходимо рассмотреть методы тестирования, которые могут быть реализованы в среде MathCAD. Как было показано выше, проверка знаний является неотъемлемой частью процесса обучения.
2.4. 2 Разработка материала для проверки.
Одним из достоинств среды Mathcadявляется возможность генерирования тестовых заданий с различными исходными данными. Возможность генерирования случайных исходных данных может быть реализована применением функции rnd (х).Данная функциявозвращает псевдослучайное число в некотором заданном диапазоне от 0 до х. При необходимости получения в результате выполнения функции только целых чисел необходимо использовать функцию round. Данная функция округляет полученное значение до целого значения. round (a + rnd (b-a)).Структура тестового задания может быть задана с использованием областей данных (Area)(Рисунок 2.13). Уплотнение учебной информации, обеспечивающееся использованием блочной структуры документа MathCAD на основе встраиваемых областей (Area), которые позволяют варьировать вид документа — в более подробном виде — с открытыми областями или в более кратком — с закрытыми, а также использованием гиперссылок[34]. Далее, в карточке задания присутствует возможность проверить свой вариант ответа, сравнив его с расчетным. Вид карточки с закрытыми областями представлен на рисунке 2.
14.Рисунок 2.13 — Полный вид карточки проверки.
Рисунок 2.14 — Вид карточки с сокрытыми областями для выдачи ученику.
Индивидуальные задания могут быть построены с использованием возможностей пакета MathCADпо построению графиков. Рассмотрим следующее задание для учащегося:
Рисунок 2.15 — Индивидуальное здание для учащегося.
Зададим исходные данные в виде случайно генерируемых значений в указанном диапазоне при помощи функций round и rnd. В этом случае переменные aи bбудут являться случайно генерируемыми числами в диапазоне от 0 до 10 [0:10]Далее необходимо указать функцию заданного квадратичного вида:
Как можно видеть, при раскрытии скобок функция примет вид: А искомые коэффициенты могут быть найдены по следующим выражениям:
Общий вид файла представлен на рисунке 2.16Рисунок 2.16 — Задание исходных данных.
В этом случае исходные данные для ученика будут представлены в графическом виде с помощью графика сгенерированной функции (рисунок 2.17).Рисунок 2.17 — График заданной функции.
При выдаче карточки с заданием ученику блоки с определением данных и проверкой ответа целесообразно помести в раскрываемые области. При этом область с определением параметров функции можно дополнительно защитить от раскрытия и изменения параметров с помощью пароля. Тогда у учащегося не будет доступа к данной области. Область же с проверкой ответа, напротив, должна иметь возможность раскрытия для проверки правильности решения задания. Полностью вид карточки представлен на рисунке 2.
18.Рисунок 2.18 — Полностью вид карточки задания.
Итак, при выполнении командыTools/Calculate/CalculateWorkSheet (Инструменты/Вычисления/Вычисления рабочей области) можно генерировать различные исходные данные и виды графиков соответственно. При этом в каждом варианте будут созданы разные данные для построения графика, что в свою очередь позволяет легко генерировать большое число однотипных вариантов одного задания с разными исходными данными. Пример генерации заданий представлен на рисунке 2.19 Рисунок 2.19 — Примеры генерации различных вариантов задания.
Аналогичным образом могут быть разработаны проверочные задания для других тем в рамках данного предмета.
2.4. 3 Разработка структуры учебного материала.
Электронные учебные материалы отличаются от традиционных используемыми возможностями вычислительной техники:
системой гипертекстовых связей, для быстрого перемещения между нужными разделами;
системой поиска, для оперативного нахождения нужной информации;
удобное использование содержания;
ВсистемаMathcadреализована возможность упорядочить структуру электронных документов с приведением ее к виду электронной книги. Рассмотрим данные возможности более подробно. Все файлы, включаемые в электронный учебный материал, должны быть помещены в одну папку, имеющую то же название, что и электронное пособие. Наличие вложенных папок допускается, но не рекомендуется так, как при этом некоторые функции электронной книги станут недоступными. Если в тексте предполагается появление всплывающих окон со вспомогательным материалом, то содержание этих окон как раз и надо размещать во вложенной папке под именем Popups. Полезно перед началом подготовки электронных материалов создать свои пользовательские стили, отличающиеся от стандартных цветом, шрифтом и т. д. Это удобно для придания единообразия всем создаваемым документам. На экране компьютера люди читают текст значительно медленнее, чем на листах обычной книги, поэтому для облегчения чтения целесообразно следовать следующим правилам [36]: текст на экране должен быть сравнительно крупный и четкий, черный на белом фоне. Ключевые слова лучше выделить другим шрифтом или цветом;
обычный текст лучше печатать полужирным шрифтом размером 12 пунктов. Жирный текст читать тяжелее, поэтому его следует использовать для акцентирования ключевых слов. Ссылки должны быть выделены цветом и подчеркиванием;
математические области в документе должны быть упорядочены, выровнены, снабжены краткими текстовыми комментариями. Желательно, чтобы на экране можно было видеть одновременно весь законченный по смыслу фрагмент вычислений. Основные уравнения, а также исходные данные, которые можно менять, следует выделить цветом.
целесообразно включать в текст больше структурных элементов (заголовков), разделяя ими разные по смыслу фрагменты вычислений или пояснений.
при вводе текста в Mathcad-документ не следует использовать клавишуEnter для перехода на другую строку. Текст следует набирать подряд, а затем, подведя курсор к краю рамки, установите нужный размер текстовой области. В этом случае достигается наилучшая видимость на мониторах различных размеров. Созданиеэлектронного учебного материалапредусматриваетследующиедействия:
создание необходимыхMathcad-файлов;
подготовку содержания учебного материала;
добавление электронных ссылок из содержания на соответствующие файлы;
создание НВК-файла, определяющего порядок следования файлов в электронном учебном материале;
создание индексов для поиска нужного фрагмента книги;
проверку правильности индексов, НВК-файла и Mathcad-файлов, включенных в учебный материал. HBK-файл определяет структуру разрабатываемого учебного материала. Он устанавливает порядок следования файлов, а также гипертекстовые связи между отдельными документами.Строки.
НВК-файла, начинающиесясточкисзапятой, игнорируютсяMathcadимогутиспользоватьсякаккомментарии. КаждыйMathcad-файлвнутри.
НВК-файлазаписываетсявтристолбца:
впервомстолбцепишетсяимяфайлабезрасширения;
вовторомстолбце-имяфайласрасширением .mcd;втретьемстолбцепишетсядвоеточие (:), пробелизаголовокфайла, которыйдолженпоявитьсявобластизаголовкаприпросмотреэлектроннойкниги.Присохранении.
НВК-файлуприсваиваетсяимя, совпадающеесназваниемпапки, вкоторойхранятсявсе Mathcad-файлы. Посленегонужновписатьрасширение .hbk. Есливэлектроннойкнигеоченьмногофайлов, томожноиспользоватьвложенныепапки. Вэтомслучаевверхнейчасти.
НВК-файланужноуказатьпутьккаждойпапкенижезаголовкаиверсии.На рисунке 2.20представлен редактируемый НВК-файл.Рисунок 2.20 — Cоздание файла. hbkУказаны следующие параметры:.version14- заголовок для указания версии программы и книги. title- Название учебного материалаTOC -определяет файл, который будет играть роль содержания учебного материала. Line — название файла-раздела без расширенияLine. mcd — название файла с расширением"Прямые на координатной плоскости" - название раздела.
Далее создаем файл оглавления с расстановкой гипертекстовых ссылок на указанные выше файлы (Рисунок 2.20). Содержания следует сохранить в файл под названием TOC.mcd. Оглавление должно быть как можно более подробным. Рекомендуется делать вложенные оглавления, тогда основное оглавление не будет чрезмерно большим. Почти каждому крупному пункту основного оглавления будет соответствовать связанное с ним ссылкой вложенное оглавление. Рисунок 2.21 — Содержание учебного материала.
При возникновении ошибок имеет смысл проверить корректность ссылок средствами Mathcad, правильность составления НВК-файла. Для этого необходимо включить встроенный режим отладки. Для доступа к нему следует выполнить следующие действия: запустить созданный ранее файл .hbkс параметром /hbkmode. После того, как загрузится Mathcad, появится окно с предложением выбора режима работы. Рисунок 2.22 — Выбор режима работы программы проверки.
В появившемся диалоговом окне следует указать требуемый hbk-файл. Нужно выбрать первый пункт: «Проверка Handbook», после чего нажать на «ОК». В случае наличия ошибок внутри файла высветится окошко со списком выявленных неполадок. Рисунок 2.23 — Открытый файл учебного материала.
Изменения в электронных учебных материалах нельзя сохранить в книге, но любой фрагмент книги можно скопировать в другой файл Mathcad и сохранить там.
Заключение
.
В настоящей работе были рассмотрены возможности программной среды MathCAD по созданию учебных материалов в процессе обученияшкольников математике. Был выполнен анализ литературы по теме исследования, изучены дидактические возможности математического пакета MathCAD и их реализация при создании электронных учебных материалов. В работе рассмотрены методы автоматической генерации тестовых заданий в среде MathCAD. Данный метод обладает многими преимуществами по сравнению с классическими способами контроля: получение оперативных данных для корректировки учебного процесса;
высвобождение времени преподавателя для научной работы и повышения своей квалификации;
увеличение числа контролируемых процедур и более полный охват контролируемых знаний;
активизация самостоятельной работы школьников. Разработанные нами учебные материалы содержат как теоретическую часть, позволяющую изучить данную тему, так и практическую, предназначенную для проверки уровня усвоения знаний. Они объединены в электронную книгу MathCAD.
Список использованных источников
.
Амелин Д. В. Средства компьютерной поддержки процесса обучения математике в школе // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. &# 171;59 Герценовские чтения". СПб., 2006. ;
С. 251−254.Алейников В. В. Подготовка студентов к использованию компьютерных технологий в профессиональной деятельности: Дис.. канд.&# 160;пед. наук. — Брянск, 1998.-242 с. Анисимова Н. С., НиренбургT.Л. Компьютерная среда Derive на факультативе по алгебре и геометрии в старших классах средней школы // Информатика и образование. 1997.
-№ 8, с. 60−63.Подласый.
И.П. Педагогика: Учебник для студентов высших пед. учеб.
заведений. — М.: Просвещение: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2006.
— 432 с. Качествознаний учащихся и пути его совершенствования. / Под ред. М. Н. Скаткина, В. В. Краевского. — М.: Педагогика, 2008.
— 208 с. Контрольза качеством знаний и умений учащихся в процессе теоретического обучения как средство повышения качества обучения: Методические рекомендации. — М.: Высшая школа, 1996, 14 с. Грушевский С. П., Попова Г. И. Конструирование электронных дидактических документов в среде MathCAD: Учеб.
метод. пособие — Краснодар: Куб.
ГУ, 2005. — 72 с. Попова Г. И. Конструирование электронных учебных материалов в профессиональной подготовке учителей. Автореф.
дисс… к.п.н. Краснодар, 2006. — 23 с.
Архипова А.И., Грушевский С. П., Карманова А. В. Конструирование профильных компонентов курса математики с применением новых технологий обучения. Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2004, 62 с. Построениенетрадиционных систем оценивания качества зданий: Методические рекомендации. — Саранск: Мордовский ун-т, 2003.
— 46 с. Визуальная среда математического моделирования MathCAD/ Электронный ресурс:
http://bourabai.ru/einf/mathcad/.Психодиагностика: Теория и практика. Пер. с нем. / Под ред. Талызиной Н. Ф. — М.: Прогресс, 2006. ;
208 с. Роберт И. В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы; перспективы использования. — М.: Школа — Пресс, 2004. — 205 с. Построениенетрадиционных систем оценивания качества зданий: Методические рекомендации. — Саранск: Мордовский ун-т, 2003. ;
46 с. Воронова Л. М., Шульгина Е. В., Крамской И. С., Воронова Н. М. Технология тестирования учащихся // Труды научно-практической конференции «Телематика — 2012». — Спб., 2012, с. 253−254.Батура М. П., Сташевская Л. А. и др. Проект системы автоматизированного рейтингового контроля успеваемости. // Материалы научно-методической конференции Новые информационные технологии в учебном процессе, — Минск, 2004, — 89−90с.Люсин Д.
Основы разработки и применения критериально-ориентированных педагогических тестов: Учебное пособие /Госкомитет РФ по высшему образованию, Исслед. центр проблем качества подготовки специалистов. — М., 2003. — 51 с.Воронин.
А.А., Козлов В. Н., Морозов Б. И. Серый С.А., Чулин С. Л. Методологические аспекты применения компьютерно-телекоммуникационных технологий в дистанционном обучении // Международная научная конференция «Интеллектуальные технологии и дистанционное обучение на рубеже XXI века»: Тез. докладов, СПб/ - СПбГУАП. СПб., 2009 — с. 51−53.Макарова.
Н.В., Макаров В. М. Новая концепция проектирования компьютерных тестов контроля знаний студентов // Известия СанктПетербургского Университета Экономики и Финансов.- 2006. — № 1. — с. 133−145.Самылкина Н. Н. Современные средства оценивания результатов обучения: М., 2007 г. Бакмаев А. Ш. Профессионализация информационно-технологической подготовки будущих учителей математики в процессе применения компьютерных математических систем. Дис. канд. пед. наук: 13.
00.08 -Махачкала, 2005. 148 с. Башмаков А. И., Башмаков И. А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2003. -616с.Беленкова И. В. Методика использования математических пакетов в профессиональной подготовке студентов вуза: Дисс.. канд. пед. наук. -Екатеринбург, 2004. 261 с. Андреев А. Б. Компьютерное тестирование: системный подход к оценке качества знаний школьников: М., 2010 г. Родионов Б. У., Татур А. О. Стандарты и тесты в образовании: М., 2004 г. Челышкова М. Б. Теория и практика конструирования педагогических тестов: М., 2010 г. Макарова.
Н.В., Макаров В. М. Новая концепция проектирования компьютерных тестов контроля знаний студентов // Известия СанктПетербургского Университета Экономики и Финансов.- 2006. — № 1. — с. 133−145.Самылкина Н. Н. Современные средства оценивания результатов обучения: М., 2007 г. Зубрилин А. А. Виды и средства контроля знаний, умений и навыков обучаемых, применяемые на элективных курсах по информатике / А. А. Зубрилин, Е. М. Юртанова // ИНФО. — 2006.
— № 10.Информатика для 10—11 классов: сборник элективных курсов / авт.-сост. А. А. Чернов, А. Ф. Чернов. — Волгоград: Учитель, 2007.
Русаков А. А., Чернецкая Т. А. Об организации и принципах проектирования системы электронного тестирования / Материалы ХХ международной конференции. Братчиков И. Л. Генерация тестовых заданий в экспертно-обучающих системах. Журнал «Вестник РУДН», серия «Информатизация образования», 2012, № 2.Генерация и проверка заданий в среде MathCAD [Текст] / Г. И. Попова, О. А.
Астанина, Н. Н. Недилько // Школьные технологии. — 2013. — № 4. ;
С. 140. Попова Г. И. Системы генерации индивидуальных заданий в среде MathCAD. Журнал «Образовательные технологии», № 4, 2013 г., с. 96−104.Поляков К. Ю. Материалы для подготовки к ЕГЭ по информатике Электронный ресурс. URL:
http://kpolyakov.narod.ru/school/ege/retro.htm.Пащенко О. И. К вопросу о формировании профессиональной готовности будущих учителей начальных классов к преподаванию пропедевтического курса информатики // Среднее профессиональное образование. — 2007.
— № 10. — С. 24−26.Макаров Е. Инженерные расчеты в MathCAD 15: учебный курс.-СПб.:Питер.- 2011, 400 с.
