Методика проведения интегрированных уроков по математике и информатике

Методика проведения интегрированных уроков по математике и информатике

• Введение
• 1. Роль информационных технологий в повышении эффективности обучения математики
• 1.1 Понятие новой информационной технологии обучения математики
• 1.1.1 Идея интеграции математики и информатики
• 1.1.2 Проблемы и достижения информатизации
• 1.1.3 Достижения информатизации
• 1.2 Методика применения программных средств к интерактивным урокам
• 1.2.1 Применение информационных технологий для повышения эффективности в обучении математики
• 1.2.2 Требования к программно прикладным средствам
• 1.2.3 Создание обучающих курсов в среде мультимедиа
• 2. Основные направления интеграции школьного курса математики и информатики
• 2.1 Отбор содержания учебного материала необходимого для электронного обучения математики и информатики в средней школе
• 2.2 Обучающие траектории, содержащие элементы обучения электронного учебного издания по алгебре
• 2.3 Проведение интегрированных уроков геометрии и информатики в начальной школе (на примере серии уроков «геометрия превращения квадрата»)
• 2.4 Методическая разработка серий задач по информатике и математике
• 2.5 Межпредметные интегрированные уроки
• 2.5.1 Межпредметные связи в обучении предметам естественно-математического цикла
• 2.5.2 Осуществление связи с математикой в обучении физике
• 2.5.3 Связь математики с черчением
• 2.5.4 Связь информатики с геометрией
• 2.6 Практическое использование ППС в процессе обучения математики на примере программы «Живая Геометрия»
• Заключение

Интеграция информатики и математики в современной педагогике является главным направлением в повышении эффективности обучения в школе.

В дипломной работе рассмотрены теоретические и практические разработки по данной теме.

Анализ источников показал, что

1) методическая система обучения в современных условиях должна строиться на основе открытости и самоорганизации.

2) необходимость раскрепощения информационного пространства, перевода ученика в позицию субъекта информационной деятельности.

3) необходима более ранняя и углубленная информационная подготовка школьников, в связи низкой информационной компетентностью учителей, которая до сих пор не рассматривается как главный субъект информатизации образования.

4) Использование информационных технологий позволяет достичь свободы творчества участников педагогического процесса: ученика и учителя. Педагог учит, воспитывает, но и стимулирует ученика к развитию его задатков, развивает потребность к самостоятельной работе

Обзор передового методического опыта учителей математики позволили выделить полезные для учителей положения, по разным вопросам, например:

Методика использования программно-прикладных средств в обучении математики и информатики.

Педагогические требования к программно прикладным средствам

Педагогические цели использования программно-прикладных средств

Работа имела целью подготовить материал по методике интегрирования уроков математики с информатикой и другими дисциплинами с использованием межпредметных связей. Было найдено большое количество разработок. Мы их классифицировали по нескольким основаниям:

Осуществление связи с математикой в обучении физике

Связь математики с черчением

Связь информатики с геометрией

Считаем, что приведенный в дипломной работе материал будет полезен как начинающим учителям, так и опытным преподавателям математики, информатики и других дисциплин.

1. Роль информационных технологий в повышении эффективности обучения математики

1.1 Понятие новой информационной технологии обучения математики

1.1.1 Идея интеграции математики и информатики

Идея интеграции математики и информатики возникла почти одновременно с введением в школе курса информатики. Более того, долгое время математика и информатика рассматривались как элементы одной образовательной области. Однако на деле никакой интеграции информатики и математики не произошло. Абстрактная математика и информатика, понимаемая в аспекте конструктивной математики.

Однако и информатика, и математика — это многоплановые научные дисциплины: информатику можно рассматривать в технологическом аспекте — как дисциплину, близкую к computer science; как естественнонаучную дисциплину, наконец, как дисциплину языкового плана, изучающую различные формализованные и формальные языки.

Что касается математики, то здесь тоже можно говорить об абстрактной, теоретико-множественной, прикладной математике, об универсальном языке математики. Различие этих аспектов очень значительно. Например, прикладная математика — это вовсе не предметно ориентированная абстрактная математика, а область со своими принципами и методами, отличными от принципов и методов абстрактной математики.

Поэтому, если перейти на другие аспекты понимания как информатики, так и математики, например, на «языковой» аспект, можно увидеть значительные возможности для интеграции этих областей, а следовательно, для развития информационно-математической подготовки студентов различных специальностей.

математика информатика программное средство Однако фактом остается то, что во многих вузах курсы математики и информатики по-прежнему либо читаются отдельно, либо интегрируются лишь на основе использования различных программных средств при решении математических задач. Поэтому сегодня остается актуальной задача поиска нового содержания обучения в системе информационно-математической подготовки. Но эта задача не единственная: необходимо не только новое содержание, но и новая структура методической системы.

Качество обучения во многом определяется тем, на каких принципах построена методическая система обучения. Методическая система обучения как совокупность иерархически подчиненных компонентов — целей, содержания, методов, средств и форм обучения — относительно эффективно функционирует в стабильном окружении. В настоящее время методическая система обучения информатике находится под влиянием множества факторов. Анализируя тенденции развития современного общества и образования, мы видим, что на современном этапе образование из средства усвоения готовых общепризнанных знаний превращается в способ информационного обмена личности с окружающим миром, а образовательная среда трансформируется в многокомпонентную информационно-образовательную среду. Это приводит к необходимости рассматривать методическую систему в более широком контексте.

В современных условиях важной характеристикой методической системы обучения является открытость, которая проявляется через внутреннюю динамику ее компонентов — целей, содержания, методов, средств и форм обучения, а также информационных связей между ними. Обеспечение в таких условиях качества подготовки специалистов требует модернизации всей системы обучения.

Традиционная «жесткая» структура методической системы не учитывает возможные изменения других ее компонентов в процессе реализации. Происходит нарушение основного принципа эффективного функционирования системы — адекватности условиям функционирования, а именно условиям быстро изменяющейся информационной среды. Таким образом, методическая система обучения в современных условиях должна строиться на основе открытости и самоорганизации.

1.1.2 Проблемы и достижения информатизации

Анализ практики информатизации школы ставит перед нами ряд задач:

необходима более ранняя и углубленная информационная подготовка школьников, в связи низкой информационной компетентностью учителей, которая до сих пор не рассматривается как главный субъект информатизации образования;

недостаточность использования в практике начального образования обучающими и развивающими возможностями компьютеризации обучения;

необходимость раскрепощения информационного пространства, перевода ученика в позицию субъекта информационной деятельности.

Проблемы обучения учителей использованию средств информационных технологий (ИТ) на уроках математики позволяет выделить следующие основные направления этого обучения:

Учитель должен усвоить, что применение средств ИТ в процессе изучения математики способствует формированию у учащихся определенных знаний, умений, навыков в результате осуществления информационной деятельности со средствами ИТ; поддержанию мотивации; применения ИТ в учебной деятельности путем предъявления заданий, требующих применения математических информационных систем; развитию наглядно-действенного, наглядно-образного, интуитивного, творческого, теоретического типов мышления; развитию эстетического восприятия математических объектов; развитию коммуникативных способностей обучаемых; формированию умений принимать оптимальное решение или находить варианты решения в сложной ситуации; развитию умений осуществлять экспериментальную деятельность; развитию пространственного воображения и пространственных представлений учащихся.

Учителям необходимо представлять основные функции единого информационного образовательного пространства, функционирующего на базе корпоративной информационной сети с выходом в Интернет, обеспечивающего использование распределенного информационного ресурса на базе локальных и глобальной сетей и осуществление информационного взаимодействия между участниками учебно-воспитательного процесса. При этом учитель должен иметь представление об информационной базе учебно-методических и научно-педагогических разработок, ведущихся в школах, инструктивных, нормативно-правовых документах в области образования, возможности обеспечения к ним прямого доступа каждой школе и органам управления образованием. Кроме того, учителю следует разбираться в информационной базе мониторинга учебно-методических и научно-педагогических разработок, ведущихся в школах, их планирования и управления выполнением. Не менее важным является формирование у учителя представлений об автоматизации процессов координационно-организационной деятельности администрации школ и органов управления образованием; целостного представления о результатах образовательного процесса, вариативности поиска и использования информационного ресурса образовательного назначения, автоматизации процессов оптимального планирования учебно-методических, организационно-управленческих и культурно-просветительных мероприятий.

Учителю необходимо знать основные положения, касающиеся реализации информационно-прикладной направленности изучения всех содержательных линий математики с использованием средств информационных технологий. При этом предполагается определить возможные области применения ИТ в процессе изучения математики и соотнести их с использованием конкретных математических информационных систем, функционирующих на базе средств ИТ.

Обучение учителей в области владения математическими информационными системами (МИС) должно опираться на следующие особенности реализации методов и средств информатики и использование современных ИКТ: интерактивный характер содержания информационных ресурсов, используемых в современном обществе, реализованных на базе современных МИС; комплексность содержательных, программно-технических, физиолого-гигиенических и эргономических проблем использования современных МИС, в том числе программных средств и систем, инструментальных средств и систем, а также организации рабочих мест, оснащенных средствами вычислительной техники; необходимость сохранения и развития единого информационного образовательного пространства. При обучении учителей математики их внимание следует акцентировать на практическом применении ИТ, подразумевающих формирований умений применения МИС в преподавании. Это осуществляется при следующих видах деятельности: решении учебных задач для совершенствования учебной деятельности за счет использования МИС; осуществлении экспериментальной деятельности с реализацией возможностей компьютерного моделирования, проводимого средствами математических информационных систем; осуществлении деятельности по оформлению результатов работы в виде отчета, презентации, учебного проекта, выполненных средствами ИТ; осуществлении деятельности по созданию мультимедийных приложений, в том числе в сетях.

В системе современного образования главная цель заключается в овладении каждым учащимся совокупностью компетентностей как результатов образования с учетом особенностей личности.

Информационная компетентность позволяет:

самостоятельное принятие осознанного решения на основе критически осмысленной информации;

самостоятельно ставить и обосновывать цель, планировать и осуществлять познавательную деятельность для достижения этой цели;

самостоятельно находить, анализировать, интерпретировать, производить отбор, преобразовывать, сохранять и осуществлять перенос информации, в том числе при помощи современных информационно-коммуникационных технологий;

самостоятельно обрабатывать информацию. Применение логических операций (анализа, синтеза, обобщения, моделирования, структурирования, доказательства по аналогии, прямого и косвенного доказательства, систематизации материалов, мысленного эксперимента);

использование информации для планирования и осуществления различных сфер деятельности.

1.1.3 Достижения информатизации

С возникшими новыми общественно-политическими и социально-экономическими условиями, в Казахстане появилась необходимость коренного преобразования в системе среднего образования, отвечающим требованиям демократического государства и современным мировым тенденциям.

Наша республика, как и развитые страны мира, встала на путь развития информатизации системы среднего образования — создание единого информационно-образовательного пространства, основанного на единой информационно-образовательной сети. Принятие в 1997 году Государственной программы Президента Республики Казахстан об информатизации системы среднего образования стало началом процесса информатизации всей системы образования в государственном масштабе, и здесь информатизация системы образования рассматривается как стратегически важное направление развития системы образования в целом.

Создание и разработка информационных ресурсов стало творческим процессом союза учителей, ученых, программистов, дизайнеров, который стал возможным в результате осмысления педагогической технологии и конструирования, как открытой развивающейся системы. В результате наметилась прогрессивная тенденция, когда учитель сам должен дополнять готовые электронные учебники собственными разработками. Это существенно меняет роль и статус учителя.

С 2005 года началась работа по поставке лингафонных мультимедийных кабинетов. Более 1000 школ были обеспечены современной техникой, мультимедийными оборудованиями, специальными программными обеспечениями, помогающих детям закрепить свои языковые знания. Начиная с 2008 года, государство начало обеспечивать школы интерактивными досками. Электронная интерактивная доска — это сенсорная панель, работающая в комплексе с компьютером и проектором. Электронные интерактивные доски обогащают возможности компьютерных технологий, предоставляя большой экран для работы с мультимедийными материалами. Этот экран, который могут видеть все учащиеся в классе, выводит взаимодействие учащихся с преподавателем на новый уровень. Все эти новые технологии позволят повысить качество и эффективность проводимого урока, сформировать информационную культуру не только учеников, но и самих учителей.

Важным компонентом обучения учителей является использование программных средств автоматизации оценивание хода выполнения и результатов тестирования. Учителя должны знать математические методы в системах тестирования, использование инструментальных математических программных систем для статистической проверки гипотез.

Учителя математики следует ознакомить с инструментальными программными системами для разработки тестовых заданий для психолого-педагогической диагностики и с требованиями к формированию тестовых заданий, реализуемых на компьютере. Особую роль играют при этом компьютерные тесты в открытых образовательных системах телекоммуникационного доступа на базе потенциала распределенного информационного ресурса.

Педагогическая целесообразность реализации возможностей средств ИТ в процессе преподавания математики определяется такими факторами, как незамедлительная обратная связь между пользователем и средствами ИТ; компьютерная визуализация учебной информации об объектах или закономерностях процессов, явлений; автоматизация процессов вычислительной, информационно-поисковой деятельности, операций по сбору, обработке, передаче, тиражированию информации, а также архивному хранению достаточно больших объемов информации с возможностью легкого доступа и обращения пользователя к распределенному информационному ресурсу; автоматизация процессов обработки результатов учебного эксперимента (как реально протекающего, так и виртуального) с возможностью многократного повторения любого фрагмента или самого эксперимента; автоматизация процессов информационно-методического обеспечения, организационного управления учебной деятельностью и контроля результатов усвоения и продвижения в учении.

Информационное взаимодействие в условиях функционирования локальных и глобальной компьютерных сетей, реализации потенциала распределенного информационного ресурса.

Современный период информатизации общества и образования предопределяет соответствующий уровень решения вопросов информационного обеспечения учебно-воспитательного процесса на базе использования ресурса локальных и глобальной информационных сетей. Потенциал распределенного информационного ресурса Интернета оказывает значительное влияние на содержание, методы, организационные формы и качество научно-педагогической деятельности. Особую значимость при этом приобретают применение глобальных информационных сетей, корпоративных сетей науки и образования, реализация удаленного доступа к информационным ресурсам Интернета, являющиеся основой для образовательного пространства региона, района, школы.

Особенности учебно-воспитательного процесса в условиях информатизации образования, в том числе педагогическая практика использования средств ИТ (в частности, современных математических информационных систем) в процессе преподавания математики, к которым можно отнести организацию различных видов учебной деятельности на уроках математики по обработке, хранению, передаче учебной информации, а также при реализации информационного взаимодействия между участниками образовательного процесса с использованием средств обучения (или электронных изданий общеобразовательного назначения), реализованных на базе технологии мультимедиа (на CD-ROM) и ресурсов телекоммуникационных сетей (веб-приложения); осуществление имитации и моделирования различных математических закономерностей, объектов и их отношений; создание схем, графиков, диаграмм, моделей, представляющих динамику изучаемых закономерностей с последующим анализом и выявлением тенденций их изменения или развития; автоматизацию процесса установления уровня знаний, умений и навыков в области осуществления основных видов учебной деятельности, соответствующих возрастной категории учащихся.

Одним из ключевых и актуальных вопросов для Казахстана с его обширной территорией и низкой плотностью населения является дистанционное обучение. Как самостоятельная форма, дистанционное обучение закреплено в Законе «Об образовании». Как инновационная технология, дистанционное обучение интенсивно исследуется учеными-педагогами и широко внедряется на практике. Сегодня школы большинства областей активно внедряют технологию дистанционного обучения.

Сегодня государством предпринимаются все меры для того, чтобы учащийся получил образование, конкурентоспособное на мировом рынке. Все это, в конечном счете, создаст новые условия для формирования личности, способной работать в условиях открытого информационного общества, где существенным является доля интеллектуальной сферы и современных технологий.

1.2 Методика применения программных средств к интерактивным урокам

1.2.1 Применение информационных технологий для повышения эффективности в обучении математики

В педагогической практике наряду с традиционными методами, нужно использовать информационные технологии обучения с целью создания условий выбора индивидуальной образовательной траектории каждым учащимся, нужно стремиться вдохновлять учеников на удовлетворение их познавательного интереса, поэтому главной задачей считается создание условий для формирования мотивации у учащихся, развитие их способностей, повышение эффективности обучения.

Процесс организации обучения школьников с использованием ИТ позволяет

сделать этот процесс интересным, с одной стороны, за счет новизны и необычности такой формы работы для учащихся, а с другой, сделать его увлекательным и ярким, разнообразным по форме за счет использования мультимедийных возможностей современных компьютеров;

эффективно решать проблему наглядности обучения, расширить возможности визуализации учебного материала, делая его более понятным и доступным для учащихся свободно осуществлять поиск необходимого школьникам учебного материала в удаленных базах данных благодаря использованию средств телекоммуникаций, что в дальнейшем будет способствовать формированию у учащихся потребности в поисковых действиях;

индивидуализировать процесс обучения за счет наличия разно уровневых заданий, за счет погружения и усвоения учебного материала в индивидуальном темпе, самостоятельно, используя удобные способы восприятия информации, что вызывает у учащихся положительные эмоции и формирует положительные учебные мотивы;

раскрепостить учеников при ответе на вопросы, т.к. компьютер позволяет фиксировать результаты (в т. ч. без выставления оценки), корректно реагирует на ошибки;

самостоятельно анализировать и исправлять допущенные ошибки, корректировать свою деятельность благодаря наличию обратной связи, в результате чего совершенствуются навыки самоконтроля;

осуществлять самостоятельную учебно-исследовательскую деятельность (моделирование, метод проектов, разработка презентаций, публикаций и т. д.), развивая тем самым у школьников творческую активность.

Итак, использование информационных технологий повышает мотивацию обучения, в частности, обучения математике. Компьютерные технологии отличаются направленностью на личность школьника. В их основе отсутствует принуждение, оно заменяется уважением к самостоятельности учащегося.

Использование информационных технологий позволяет достичь свободы творчества участников педагогического процесса: ученика и учителя. Педагог учит, воспитывает, но и стимулирует ученика к развитию его задатков, развивает потребность к самостоятельной работе.

Урок — это основная форма организации обучения. Поэтому он должен быть продуман во всех деталях, чтобы они следовали одна за другой, чтобы учащиеся понимали, почему, что и зачем они делают на уроке.

ИТ могут применяться на уроках математики различных типов, а также на различных этапах урока, хотя невозможно каждый урок математики проводить с использованием ИТ.

На этапе организации работы с любым программным средством учитель должен обучить умению владеть им своих учеников.

Привлечение учащихся к самостоятельному приобретению знаний, овладению умениями и навыками, творческому применению их на практике должно сочетаться с постановкой перед учащимися целей и задач каждого урока, показа практической значимости изучаемого материала.

На этапе подготовки учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала в качестве одного из способов повышения познавательного интереса у учащихся я использую Интернет-ресурсы.

При проведении уроков математики используются мультимедийные презентации. На таких уроках реализуются принципы доступности, наглядности. Уроки эффективны своей эстетической привлекательностью, Урок-презентация тоже обеспечивает получение большего объема информации и заданий за короткий период. Всегда можно вернуться к предыдущему слайду (обычная школьная доска не может вместить тот объем, который можно поставить на слайд).

При изучении новой темы можно провести урок-лекцию с применением мультимедийной презентации. Это позволяет акцентировать внимание учащихся на значимых моментах излагаемой информации. При изучении нового материала учащимся можно предложить исследовательскую работу. Например, при прохождении темы «график квадратичной функции «учащиеся выдвигают гипотезы о виде графика, а затем проводят вычислительный эксперимент, результаты которого подтверждают или опровергают выдвинутые гипотезы.

Можно использовать презентацию для систематической проверки правильности выполнения домашнего задания всеми учениками класса. При проверке домашнего задания обычно очень много времени уходит на воспроизведение чертежей на доске, объяснение тех фрагментов, которые вызвали затруднения.

Используя, презентацию для устных упражнений по готовому чертежу способствует развитию конструктивных способностей, отработке навыков культуры речи, логике и последовательности рассуждений, учит составлению устных планов решения задач различной сложности. Особенно хорошо это применять в старших классах на уроках геометрии. Можно предложить учащимся образцы оформления решений, записи условия задачи, повторить демонстрацию некоторых фрагментов построений, организовать устное решение сложных по содержанию и формулировке задач.

Презентации удобно использовать и во внеклассной работе при проведении различных конкурсов, игр. Это и демонстрация портретов математиков, и рассказ об их открытиях, и иллюстрация практического применения теорем в жизни.

Использование ИТ дает возможность для:

повышения мотивации обучения;

индивидуальной активности;

направленности на личность школьника;

формирования информационной компетенции;

свободы творчества;

интерактивности обучения.

1.2.2 Требования к программно прикладным средствам

В середине 80-х годов предпринимались попытки внедрения обучения с помощью компьютерных программ. Они потерпели неудачу в связи с тем, что несовершенство программных средств не получило явное преимущество компьютерных технологий по сравнению с традиционными формами обучения.

Разработка учебно-методических программ, дающих возможность решать важные педагогические задачи, требуют серьезных совместных усилий педагогов и программистов. Сложность в создание ППС (программно-прикладные средства) в том, что к ним предъявляются с одной стороны, психолого-педагогические требования, а с другой — чисто технические, «и если технические требования носят чисто технический характер, то и психолого-педагогические требования должны быть, не менее строгими, поскольку от этого зависит здоровье и духовное развитие детей».

Формулировка критерия полезности применения учебных программ для каждой возрастной группы учащихся на уроках математики, а именно, та или иная учебная программа целесообразна, если она позволяет получить такие результаты обучения, какие нельзя получить без применения этой технологии.

Например, если программа позволяет быстро выработать технический навык построения симметричных фигур на плоскости — такая программа нужна. Без компьютера эта работа будет перегружена массой дополнительными и рутинными действиями. Из-за обилия вспомогательных действий при построение симметричных фигур на плоскости, учителю становится трудно сформировать и проконтролировать формирование нужных умений и навыков у учащихся. Применение же, компьютера со специально разработанной учебной программой, помогает решить проблему без серьезных затруднений. Однако позже полученные умения учащимися необходимо закрепить реальными построениями, иначе настоящие навыки не разовьются.

Примером ненужных учебных программ может служить множество тестов типа «выбери правильный ответ» или длинных лекций, которые нужно проматывать на экране.

Учебная программа не должна быть «книжкой на экране». Она дополняет учебники, используя все возможности современных компьютеров. Хорошая программа должна не столько разъяснять учебную ситуацию, сколько моделировать ее, давая простор для воображения учащегося. Если программа предлагает какой-то круг задач, то она должна предоставлять учащемуся все доступные ему средства решения этих задач. Программа должна представлять материал в естественном виде. Не должно вводиться обозначений, не общепринятых форм записи, предназначенных только для облегчения программирования. Иными словами, работа с программой должна быть минимально нагружена компьютерной спецификой и условностями. Напротив, общение учащегося с программой должно быть максимально приближено к традиционным методам обучения, продиктованным спецификой урока математики.

Программа не должна категорически оценивать работу учащегося. Оценка человека — прерогатива человека. Во всяком случае, учитель должен иметь возможность изменения уровня требований, предъявляемых учащемуся программой.

И, наконец, в учебно-программном средстве должны учитываться традиции школьного образования. Методические приемы обучения разрабатывались на протяжении тысячелетий.

Из рассмотренных выше программных средств наиболее удовлетворяет педагогическим требованиям программа «Живая геометрия».

Эта компьютерная среда является электронным аналогом готовальни с дополнительными динамическими возможностями и со стандартными компьютерными функциями. Позволяет создавать красочные, варьируемые и редактируемые чертежи, осуществлять операции над ними, проводить все необходимые измерения.

Программа обеспечивает деятельность учащихся в области анализа, исследования, построений, доказательств, решения задач, головоломок и даже рисования; позволяет обнаруживать закономерности в наблюдаемых геометрических явлениях, формулировать теоремы для последующих доказательств, подтверждать уже доказанные теоремы и развивать их понимание.

Программу «Живая геометрия» можно эффективно использовать при решении широкого круга задач различных разделов геометрии. Она обладает хорошими графическими возможностями. Овладеть основными операциями достаточно просто. Программа не требует больших ресурсов памяти ПК, требуется минимальная оперативная память.

Рекомендуется для использования на уроках математики в V — IX классах, для внеклассной и внешкольной работы.

1.2.3 Создание обучающих курсов в среде мультимедиа

Эпоха стремительных перемен в информационно-коммуникационной инфраструктуре заставляет искать новые пути приобретения и передачи знаний. Обучение с использованием компьютерных технологий постепенно становится новым образовательным стандартом, который внедряется во все структуры, проводящие подготовку специалистов. Компьютерные обучающие системы обладают мощными возможностями и разрабатываются с помощью мультимедиа-технологии. Они позволяют слушателям прямо включиться в интересующую их тему, и снабжены эффективными средствами оценки усвоения знаний.

Создание обучающих мультимедиа-курсов является длительным процессом, который состоит их нескольких основных этапов. На предварительном этапе осуществляется выбор курса для его представления в среде мультимедиа. Это один из самых ответственных этапов работы. Должны быть выявлены уже существующие курсы по данной проблематике, определены предполагаемые затраты и время, необходимые для создания курса, и аудитория, которой адресован курс. После того, как выбраны курс и аудитория, для которой он адресован, определяются цели обучения и степень сложности материала, который будет представлен в обучающей системе.

Подготовительный этап предполагает написание текста курса, создание сценария обучающей системы, эскизов интерфейса и анимации, сбор иллюстраций для сканирования. Учебный текст представляет собой главный компонент учебного курса. Он должен быть связан с относящимися к данному курсу компонентами: тестовой системой, словарем и базой знаний. Для построения учебного курса необходимо, чтобы эксперт-профессионал отобрал несколько хорошо зарекомендовавших себя, новейших по датам изданий и изданных в престижных вузах Казахстана или за рубежом учебников: один в качестве основного, другие в качестве вспомогательных. Затем выделяется точный перечень всех необходимых тем, которые должны быть изложены в данном курсе. Иерархическая структура курса должна состоять из частей, глав и параграфов. Их число которых должно быть невелико. Каждой части, каждой главе, каждому параграфу присваивается наименование, таким образом, чтобы их можно было изобразить в виде иерархической схемы: высший уровень — части, второй уровень — главы, третий уровень — параграфы.

Процесс декомпозиции является наиболее ответственным. Он проводится главным экспертом и консультантами. Из отобранных источников выделяются фрагменты, относящиеся к соответспующим структурным элементам учебного текста (частям, главам и параграфам) с указанием, к каким именно параграфам, какой главы и какой части каждый отрывок относится. Эти фрагменты должны содержать определения, разъяснения, аргументы, иллюстрации, примеры. После того, как все параграфы учебного текста оказываются заполненными фрагментами из исходных источников, лекционных курсов, справочников, книг, пособий и т. д., их необходимо выстроить в определенной логической последовательности.

Далее осуществляется процесс рекомпозиции, когда после объединения соответствующих фрагментов параграфа, части нужно встроить последовательно в готовый текст каждого параграфа, а параграфы объединить в главы, а главы в части.

Затем проводится редактирование текста, осуществляемое экспертами и консультантами, чтобы придать ему стилистическое единообразие. Окончательно отредактированный текст передается программисту для преобразования его в гипертекст.

Контрольный этап заключается в том, что эксперт вместе с консультантами просматривает текст, чтобы определить, не нарушены ли общие требования к тексту, не пропущены какие-либо темы.

После того, как текст окончательно подготовлен, подписан его создателями, редактором, программистом и консультантами, он представляется на экспертизу. Экспертиза осуществляется группой экспертов, состоящих из высококвалифицированных специалистов в данной области. После того, как экспертиза признает курс удовлетворительным, он считается готовым и продолжается создание следующих компонентов.

Параллельно с написанием текста курса проводится работа над сценарием мультимедиа-курса. Сценарий курса подразумевает подробный перечень компонентов и тем курса, а также предварительное описание структуры курса, которая будет реализовываться в дальнейшем. Сюда относятся: описание анимационных и видеофрагментов, иллюстраций, связи между тематическими разделами, гипертекстовые ссылки. Написание сценария производится с учетом возможностей выбранного программного обеспечения, имеющихся исходных материалов (видеофрагментов, различных картинок, звуков и т. д.). Разработка сценария обучающей системы подразумевает реализацию отдельных задач, позволяющих сформировать последовательность видеостраниц. Каждая видеостраниц включает определенное сочетание элементов мультимедиа (графики, схемы, изображения, звуки, видео). Соотношение текста (гипертекста) и медиаэлементов на видеостранице определяется назначением и уровнем сложности курса.

На основном этапе выполняются работы по непосредственному созданию медиаэлементов. Наиболее часто встречающийся медиаэлемент, сопровождающий текст, — изображение. Среди элементов мультимедиа анимация играет особую роль. Анимация предоставляет практически неограниченные возможности по имитации ситуаций и демонстрации движения объектов, позволяющие передать зрителю визуальное выражение фрагментов текста или звука. Динамичность происходящего на экране делает для пользователя осязаемыми и понятными процессы или взаимосвязи процессов.

Одним из медиаэлементов, активно влияющих на восприятие материала, является звук и музыкальное сопровождение. Звук может присутствовать в виде фраз, произносимых диктором. Музыка обычно используется в качестве фона приложения. Фоновая музыка должна быть спокойной, мелодичной. Если неправильно подобрать музыку, появляется опасность, что продукт при всей визуальной привлекательности может вызывать неприятные эмоции.

По типу организации интерфейса можно выделить обучающие мультимедиа-курсы с обратной связью с пользователем (интерактивные) и без нее. Курсы без обратной связи предназначены только для изложения материала определенными способами по предусмотренным сценариям. Интерактивные курсы предполагают учебный процесс, основанный на взаимодействии с обучаемым. Реализация интерфейс конкретного курса зависит от множества параметров. Большие объемы информации, характерные для учебных мультимедиа-курсов, станут доступными только при наличии продуманного интерфейса и системы навигации.

Обычная постраничная навигация в тексте курса (страница вперед/назад, в начало текущей темы) дополнена системой «закладок», по которым возможно быстрое обращение к нужным фрагментам. При чтении текста курса можно перейти к связанным фрагментам по горячим словам, выделенным цветом.

Организован также глоссарий, расшифровывающий отдельные понятия, встречающиеся в тексте курса. Обращение к нему происходит непосредственно из текста курса или из главного меню. Вся последовательность тем, просмотренных в одном сеансе работы с курсом, запоминается.

На завершающем этапе медиаэлементы должны быть собраны, так как они производятся в разнообразных программных средствах компьютерной графики, и создана последовательность видеостраниц курса. Монтаж осуществляется в так называемой авторской программной системе. Это комплекс программного обеспечения для создания обучающих мультимедиа-курсов. В Павлодарском университете на кафедре «Автоматизированные системы обработки информации и управления» разрабатывается программная система для создания мультимедиа-курсов. Достоинство данной программной системы заключается в простоте освоения операций по созданию гипертекста и объединению медиаэлементов в видеостраницы курса. Компоновка курса не требует изучения специального языка программирования. Курс распределяется на темы, формируется сеть гипертекстовых ссылок. Обработанные исходные материалы компилируются и формируется специальный файл, который представляет собой готовый мультимедиа-курс.

Эксперты по маркетингу выявили зависимость между методом усвоения материала и способностью восстановить полученные знания некоторое время спустя. Если материал был звуковым, то человек запоминал около ¼. Если информация была представлена визуально — около 1/3. При комбинировании воздействия (зрительного и слухового) запоминание повышалось до половины, а если человек вовлекался в активные действия в процессе изучения, то усвояемость материала повышалась до 75%.

Таким образом, можно надеяться, что применение технологии мультимедиа способно значительно повысить эффективность обучения.

2. Основные направления интеграции школьного курса математики и информатики

Обсуждая этот вопрос: «Какова роль урока информатики и положение его среди других общеобразовательных предметов в процессе интеграции учебных предметов в средней школе?», можно выделить основные базовые сценарии — это взаимодействие через экспансию, взаимодействие через уточнение и размежевание предметных областей, взаимодействие через интеграцию.

Экспансия — превратить курс информатики в сквозной обязательный курс с 1 по 11 класс и поддерживать с помощью него преподавание других учебных предметов (включая, русский и иностранные языки, математику, различные дисциплины естественно — научного цикла). Здесь информатика выступает в роли интегрирующей дисциплины.

Размежевание — освободить курс информатики от несвойственных ему составляющих, передав все специальные вопросы в смежные учебные предметы (например, в технологию). Оставшееся ядро и будет составлять содержание курса.

Интеграция — включиться в интеграцию учебных дисциплин, начать разработку модульных курсов «с информатическими составляющими», стимулировать коллективное педагогическое действие, направленное на постоянное создание «гибких учебных планов» в школе.

Теоретической основой исследования являются фундаментальные работы в области теории и методики обучения математике, связанные с проблемой формирования и развития пространственного мышления учащихся и выработкой новых концептуальных подходов к изучению геометрии в школе.

Анализируя, отечественный и зарубежный опыт использования компьютера в качестве средства обучения геометрии, ученые сделали следующие выводы:

в мире идет интенсивный поиск новых форм обучения геометрии на основе компьютерных технологий;

разработаны программные средства учебного назначения, которые могут быть использованы при изучении отдельных разделов школьного и вузовского курсов геометрии.

При исследовании роли компьютерных технологий при изучении базового курса геометрии мы исходим из того, что каждая образовательная система определяет свои технологии, и компьютерные технологии в частности. В наших исследованиях мы ориентируемся, прежде всего на новые подходы к построению базового курса геометрии в школе, основанные на принципах отказа от раннего введения дедуктивного метода и фузионизма. В настоящее время ведутся интенсивные исследования в области реализации принципа фузионизма на различных этапах обучения геометрии. Построение базового курса геометрии на принципах фузионизма и наглядности позволяет начать формирование и развитие пространственного мышления учащихся в том возрасте, когда они имеют ярко выраженные способности к восприятию пространственных форм окружающего мира. Использование компьютерных технологий при изучении базового курса геометрии позволяет решить проблему формирования и развития пространственного мышления учащихся на качественно новом уровне.

2.1 Отбор содержания учебного материала необходимого для электронного обучения математики и информатики в средней школе

В последнее время тема создания учебных электронных изданий не только привлекает внимание разработчиков, педагогов и школьников, но и становится обсуждаемой и востребованной на государственном уровне. Объявляются конкурсы на разработку электронных учебников по всем основным школьным предметам для различных классов и уровней изучения.

В связи с этим хотелось бы показать свое видение создание электронного учебника, в частности, процесс отбора содержания учебного материала предмета информатики для базового курса.

Для организации эффективного усвоения учебного материала необходима четкая структура электронного учебника, которая находит в себе аналогию с этапами учебного процесса: объяснение, закрепление материала, проверка знаний и умений. Электронный учебник состоит из следующих блоков: теория, задания, тесты. Основная задача для создания учебника заключается в отборе содержания, как теории, так и задании, и тестовых вопросов.

Во-первых, при отборе содержания нужно иметь при себе Госстандарт по предмету «Информатика» в средней школе, в которой перечислены цели, основные темы изучения предмета, умения учащихся. Информатика изучается как базовый курс в 7−9 классах, как профильный в 10 — 11 классах.

Отбор содержания предмета целесообразно начинать с цели изучения предмета информатики:

1) формирование научных основ мировоззрения учащихся;

2) развитие мышления и способностей учащихся;

3) овладение учащимися средствами информатизации, информационными технологиями;

4) подготовка учащихся к жизни, труду и продолжению образования.

Главными задачами изучения информатики являются:

1) формирование представления об информации как одном из трех основополагающих понятий науки: веществе, энергии и информации, на основе которых строится современная картина мира;

2) рассмотрение области информационных процессов в живой природе, обществе, технике, формирующей новый — информационный подход к изучению окружающей действительности;

3) раскрытие роли новых информационных технологий в развитии общества, изменении характера и содержания труда человека, предпосылок и условий перехода общества к постиндустриальному, информационному этапу его развития;

1) развитие у учащихся теоретического, творческого мышления;

2) формирование нового типа мышления — операционного мышления, направленного на выбор оптимальных решений;

3) формирование и развитие знаний, умений и навыков в области средств информатизации, информационных технологий;

4) овладение современными методами научного познания, такими, как формализация, моделирование, компьютерный эксперимент и т. д.;

5) подготовка учащихся к труду, профессиональному самоопределению.

Цели определяют основные направления при отборе содержания учебного материала. Можно использовать материал готовых школьных учебников по информатике, но не все учебники отвечают основным положениям Госстандарта по предмету «Информатика» .

Российские ученые Кузнецов А. А., Бешенков С. А. предлагают концепцию непрерывного курса информатики, в котором выдвигают основные положения отбора содержания учебного материала, используемые в данной работе.

При выявлении структуры содержания курса информатики будем принимать во внимание следующие положения:

6) фундаментальное положение B. C. Леднева о двойном вхождении образовательной области в содержание образования, которое вполне справедливо и для отдельного учебного курса: основные содержательные линии должны быть представлены как отдельные самостоятельные модули (объекты изучения), так и на уровне «вкреплений» в другие модули (аспект изучения);

7) разделение содержания обучения информатике на два основных компонента — знания и способы деятельности — требует учет и реализации уже на этапе определения содержательных линий;

8) в содержании и способе построения учебного предмета должны отражаться не только понятия, законы, теории и факты соответствующей науки, но и способы мышления, присущие данному этапу ее развития, и те методы познания, которыми она пользуется, в соответствии с которым в фундамент учебной дисциплины закладывается системная основа предмета и логика системного развития этого предмета; при отборе содержания и разработке методики следует учитывать, что понять изучаемое можно тогда, когда оно в дидактическом плане представляет собой триединство собственно науки, изучающей явление, истории этого явления и науки, его рассматривающей, и философии этой науки или явления при циклической организации всего процесса.

Согласно В. С. Лебедеву, объектом учебной дисциплины является предмет базовой наук, однако предмет изучения учебной дисциплины не имеет аналога в науке. Он характеризуется, во-первых, учебным объектом, т. е. предметом науки, а во-вторых, особенностями изучения этой области действительности, предопределяемыми целями общего образования.

Объектом изучения в информатике являются информация, информационная модель, алгоритм исполнитель, средства автоматизации, компьютер, информационный процесс, информационная технология, информационная система, информационный продукт, информационный объект и др. Обобщающим, т. е. так или иначе отражающим существенные аспекты содержания всех остальных понятий и отраженным в них, понятием в этом перечне является понятие «информационный процесс» .

Информация и информационная система, и алгоритм выступают либо как источник, либо как результат, либо как описание того или иного информационного процесса. Компьютер в информатике рассматривается также как универсальный исполнитель информационных процессов. Информационная технология — способ выполнения информационного процесса или их совокупности. Информационный объект и информационный продукт — это либо результат, либо непосредственный «участник» информационных процессов.

Важным свойством информационных процессов, протекающих в социотехнических системах, является их деятельностный характер: реализация любого информационного процесса — это всегда некоторая деятельность, последовательность вполне конкретных действий.

Основным объектом изучения в курсе информатики являются информационные процессы, протекающие в системах различной природы.

В соответствии с традиционной классификацией наиболее общими видами изучаемых наукой систем являются:

9) системы неживой природы;

10) системы живой природы;

11) технические системы;

12) социотехнические системы;

13) общественные системы;

14) абстрактные системы;

15) человек как система качеств.

Поскольку в курсе информатики велика роль мировоззренческого аспекта и межпредметных связей, было бы целесообразным относительно «равноправное», сбалансированное представлению всех перечисленных видов систем в содержании курса. Таким образом, одной из задач при отборе содержания курса информатики выступает задача выявления общего и особенного в протекании информационных процессов в системах самой разной природы.

Приоритетная задача базового курса — получить представление о современной информационной картине мира, научиться осмысленно использовать компьютер в учебной и практической деятельности.

Это предполагает, что школьник научится:

16) выделять в окружающем мире объекты и процессы, содержащие информационный компонент,

17) строить и оценивать информационные модели этих объектов и процессов;

18) применять компьютер и информационные технологии для обработки построенных моделей;

19) оценивать и использовать полученные результаты.

Все компоненты этой цепочки являются обязательными. Изъятие любого звена нарушает логику осмысленной информационной деятельности и ведет к формальному освоению компьютера.

Приоритетность основных содержательных линий в базовом курсе информатики относительна, поскольку курс призван дать представление обо всех основных вопросах информатики как отрасли науки и сферы деятельности.

От 11 до 14 лет, согласно Ж. Пиаже, ребенок находится в фазе «абстрактного мышления», поэтому целесообразно использование компьютера как средства исследования абстракций в различных предметных областях.

В базовом курсе целесообразно достаточно подробное знакомство с алгоритмизацией. Информационное моделирование целесообразно изучать, делая акцент на формализацию в самом широком смысле этого слова. Психологические исследования подтверждают, что школьники испытывают значительные затруднения при работе с информацией, представленной в формализованной и формальном видах: не воспринимают формул, не умеют читать графики, не видят закономерностей, осаженных в таблицах, испытывают трудности при заполнении формуляров. Курс информатики может стать в этом отношении систематизатором подобного рода знаний.