Использование мультимедийных технологий при изучении первообразной и интеграла в общеобразовательной школе

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

По теме: Использование мультимедийных технологий при изучении первообразной и интеграла в общеобразовательной школе

Содержание

Введение

Глава 1. Психолого-педагогические основы использования компьютерных изображений как средства наглядности в процессе обучения

§1 Основы мыслительной деятельности на уроке математики

§2 Опора на визуальное мышление при реализации принципа наглядности в обучении

1. Роль наглядности в обучении

2. Визуальное мышление

§3 Технические средства обучения в учебно-воспитательном процессе

1. Основные виды технических средств обучения и их характеристика

2. Использование программных средств автоматизации хода выполнения и обработки результатов тестирования

3. Психологические особенности использования ТСО

4. Дидактические основы использования технических средств обучения и воспитания

5. Подготовка учителя к использованию технических средств обучения в учебно-воспитательном процессе

6. Использование Flash-технологий в обучении

7. Научно-педагогические требования к компьютерным учебным пособиям

§4 Методика изучения темы «Первообразная и интеграл»

1. Анализ учебников по теме «Первообразная и интеграл»

2. Методические основы изучения темы «Первообразная и интеграл» в школе

Глава 2. Мультимедийное пособие по теме «Первообразная и интеграл»

§1 Основные характеристики пособия

§2 Методические пояснения к содержанию и использованию пособия (по сценам)

§3 Апробация пособия

Заключение

Библиография

Приложение - CD, содержащий Flash плеер и мультимедийное пособие по теме «Первообразная и интеграл»

Введение

Курс алгебры и начал математического анализа достаточно сложный и абстрактный, для большей части ребят он тяжел для восприятия и использование наглядности может помочь более глубокому усвоению материала. А компьютерная наглядность дает дополнительные возможности при обучении школьников, ведь при условии систематического использования электронных мультимедиа обучающих программ в учебном процессе в сочетании с традиционными методами обучения и педагогическими инновациями значительно повышается эффективность обучения детей с разноуровневой подготовкой. При этом происходит и качественное усиление результата образования вследствие одновременного воздействия нескольких технологий.

Одними из центральных понятий курса математического анализа являются понятия первообразной и интеграла. Цель дипломной работы заключается в создании мультимедийного пособия по теме “Первообразная и интеграл”, содержащего динамические иллюстрации, промежуточный и итоговый контроль. Благодаря этому пособию учащиеся 11 классов общеобразовательных школ смогут получить более глубокое представление о понятиях криволинейной трапеции и способах нахождения ее площади как предела интегральных сумм, а также проверить свои знания по изученной теме благодаря имеющимся в пособии тестам. Для достижения данной цели, были поставлены следующие задачи:

Изучить психолого-педагогические основы использования компьютерных изображений как средства наглядности в процессе обучения. В частности, установить роль наглядности в обучении, виды мышления, на которые следует опираться при компьютерном обучении, наиболее полезные типы компьютерных средств обучения и научно-педагогические требования к ним;

Проанализировать материал по теме дипломной работы школьных учебников по Алгебре и началам математического анализа;

Разработать мультимедийное методическое пособие по теме “Первообразная и интеграл”.

Разработать методические рекомендации по использованию мультимедийного пособия.

Решение поставленных задач определило структуру дипломной работы. Она состоит из двух частей, введения, заключения, списка литературы и приложения. Первая часть посвящена изучению психолого-педагогических основ использования компьютерных изображений в процессе обучения.

Рассматривается:

- целесообразность использования компьютерной наглядности, учитывая различия типов мышления;

- роль наглядности при обучении, а также визуальное мышление как одну из форм мышления;

- классификацию технических средств обучения, дидактические и психологические основы работы с ними;

- изучение возможностей использования программных средств автоматизации хода выполнения и обработки результатов тестирования, как наиболее распространенного способа контроля за знаниями школьников.

- возможности использования Flash-технологий в обучении;

- анализ учебников по Алгебре и началам математического анализа для учащихся общеобразовательных школ по теме “Первообразная и интеграл ”, а так же анализ методических основ изучения данной темы в школе.

Во второй части описывается мультимедийное пособие по теме “Первообразная и интеграл”, задача которого состоит в визуализации учебного материала, связанного с введением понятий первообразной, криволинейной трапеции и интеграла. Приведены основные характеристики пособия: описаны технические и дидактические возможности предложенного пособия, время и место его использования, методические пояснения, касающиеся структуры и порядка просмотра сцен ролика, ответы для тренировочных (без оценки, при переходе от одного раздела к другому) и итогового тестов. Также в этой главе содержатся методические пояснения по сценам, так как каждая сцена ролика отличается обучающими целями, структурой и содержанием, и предполагает конкретные формы работ, в особенности сцены итогового тестирования.

К работе прилагается компакт-диск, содержащий FlashPlayer7, предназначенный для воспроизведения мультимедийных роликов, и само мультимедийное пособие по теме «Первообразная и интеграл», предлагаемое в трех видах файлов: для воспроизведения без использования FlashPlayer7, стандартной программой Microsoft Windows; для воспроизведения без использования FlashPlayer7, стандартной программой Macintosh; для воспроизведения с использованием FlashPlayer7. Благодаря этому на любом школьном компьютере учитель без труда сможет воспроизвести разработанное пособие.

Глава 1. Психолого-педагогические основы использования компьютерных изображений как средства наглядности в процессе обучения

§1 Основы мыслительной деятельности на уроке математики

В психологии мышление понимается как познавательная теоретическая деятельность, теснейшим образом связанная с действием. Человек познает действительность, воздействуя на нее, понимает мир, изменяя его. Мышление не просто сопровождается действием или действие - мышлением; С.Л. Рубинштейн считал, что «действие - это первичная форма существования мышления. Первичный вид мышления - это мышление в действии и действие в мышлении, которое совершается в действии и в действии выявляется». Гусев В.А. Психолого-педагогические основы обучения математике. - М.: Вербум-М, Академия, 2003. - С. 42

Опосредованность мышления заключается в том, что оно опирается на чувственное познание, содержанием которого являются ощущения, восприятия, представления. Исходя из данных, полученных с помощью ощущений и восприятий, мысля, человек сопоставляет их друг с другом, анализирует, делает выводы и приходит к обобщениям, к познанию наиболее существенных сторон действительности.

С.Л. Рубинштейн считал, что «мышление - это не совокупность реакций, а система сознательных операций, направленных на разрешение задачи посредством раскрытия объективных связей и отношений». С точки зрения СЛ. Рубинштейна, источником мышления служит проблемная ситуация, то есть конфликт между тем, что дано, и тем, чего необходимо достигнуть. [17]

Рассмотрим наиболее важные виды мышления. Существует две классификации видов мышления: по статистическому принципу и по генетическому принципу.

По статистическому принципу мышление делится на: теоретическое и практическое, продуктивное (творческое) и репродуктивное (нетворческое), интуитивное (чувственное) и логическое, аутистическое и реалистическое.

По генетическому принципу мышление делится на наглядно-действенное, наглядно-образное, словесно-логическое и абстрактное. [28]

Рассмотрим подробнее классификацию мышления по генетическому принципу, как наиболее распространенную в современной психологии.

На первом этапе развития мышления оно неотделимо от реальной действительности и практических действий. При наличии проблемы ребенку необходимо непосредственно преобразовывать имеющуюся ситуацию в заданную. При этом внутренние, умственные действия практически сведены к минимуму или полностью отсутствуют, а задача, в основном, решается за счет практических манипуляций с предметами, перемежающихся восприятием и оценками того, что в результате этого получается. Здесь формируются такие мыслительные операции, как постановка цели, анализ данных условий, соотнесение результатов преобразований с поставленными целями и т. п. Таким образом, можно говорить о формировании и развитии наглядно-действенного мышления. Его основная особенность заключается в том, что объектом непосредственных мысленных преобразований служит реальная ситуация. Эта форма мышления является основной и первой ступенью для развития других форм мыслительной деятельности.

В дальнейшем, когда встающие перед ребенком проблемы становятся все более сложными, оказывается, что непосредственно оперировать реальными объектами не всегда возможно и безопасно. Теперь в процессе решения задачи роль преобразуемого объекта должен играть образ проблемной ситуации, который складывается либо на стадии проб и ошибок, либо в процессе планомерно осуществляющейся ориентировочно-исследовательской перцептивной деятельности (то есть в процессе целенаправленного осматривания, ощупывания, слушания и т. п.). Возникает новая форма мыслительной деятельности - наглядно-образное мышление, характеризуемое способностью манипулировать образами без практических действий.

Мышление в образах есть сложный психический процесс, в котором представлены результаты непосредственно чувственного восприятия реального мира (его наглядного изображения), их понятийной обработки и мысленного преобразования этих результатов под влиянием требований задачи, субъективных установок личности, особенностей прошлого опыта, профессиональных интересов и намерений.

А. Пуанкаре, анализируя особенности образного (геометрического) мышления, подчеркивал, что оно является наиболее существенным свойством мышления человека вообще. [17]

С течением времени ребенок осознает наличие внутренних, скрытых связей между различными явлениями, и на основе наглядно-образного мышления у него начинает формироваться и развиваться логическое мышление, которое выступает, прежде всего, в форме абстрактных понятий и суждений. Данный вид мышления характеризуется несколькими особенностями. Во-первых, такое мышление имеет дело с понятиями о предметах и явлениях, а не с самими предметами и явлениями или их образами. Во-вторых, этот вид мышления полностью протекает во внутреннем, умственном плане. В-третьих, для него не является обязательной опора на наглядно воспринимаемую ситуацию. Часто наоборот, для того чтобы использовать тот или иной вид мышления, человек должен отвлечься от восприятия реальной ситуации. В-четвертых, такое мышление осуществляется по определенным законам, строгое следование которым приводит к истинным выводам или правильным решениям обсуждаемых задач. В качестве таких законов чаще всего выступают известные правила логики мышления.[28]

Но развитие логического мышления не означает, что наглядно-действенное и образное мышление не способны к дальнейшему развитию. [25]

Далее формируется абстрактное мышление учащихся, без которого невозможно говорить об усвоении математических знаний. Абстрактное мышление - это умение переводить информацию о реальных объектах в символы, манипулировать этими символами, находить какое-то решение и это решение опять применять к объектам на практике.

Также необходимо отметить, что среди видов мышления, рассматриваемых в психологии, интерес представляет так называемое дивергентное мышление, которое предполагает, что на один и тот же вопрос может быть множество одинаково правильных и равноправных ответов (в отличие от конвергентного мышления, ориентирующего на однозначное решение, снимающее проблему как таковую).[17]

Говоря о мышлении, нельзя не затронуть такое понятие как «интеллект». Приведем данные, полученные психологами: примерно до 12 лет, заканчивается наглядно-интуитивное изучение математики, а в период с 12 до 16 лет и далее изучается систематический курс математики, построенный в той или иной степени на дедуктивной основе. Этот период (12-16 лет) по Пиаже совпадает со стадией завершения развития мышления.

В психологии принята трактовка механизма мышления, выдвинутая С.Л. Рубинштейном: «Процесс мышления это, прежде всего, анализирование и синтезирование того, что выделяется анализом; это, затем, абстракция и обобщение, являющиеся производными от них. Закономерности этих процессов и их взаимоотношения друг с другом суть основные внутренние закономерности мышления» [17].

Анализ (греч. analysis - разложение, расчленение, разбор) процедура мысленного, а часто также и реального расчленения предмета (явления, процесса), свойства предмета (предметов) на составляющие его части, компоненты; выделение в предмете аспектов его изучения; вычленение в предметах их сторон, свойств, отношений между ними. Предметом анализа может быть все, даже любой психологический акт, ощущение, восприятие, представление, художественный образ, мысль, логический прием, любая научная теория.

Анализ часто представляется как многоступенчатый процесс. Нечто, достигнутое в результате первоначального анализа, становится затем предметом более глубокого анализа. Этот переход от одного уровня анализа к другому, более глубокому, определяется требованиями и характером новых задач, возникающих в ходе познания.

Синтез (греч. synthesis - соединение, составление, объединение) - мысленное соединение выделенных путем анализа частей, сторон в некоторое новое мысленное единство, в котором фиксируется типичное в анализируемом предмете. Синтез связан с упрощением анализируемого, с выявлением в нем существенных связей, конструирующих это мысленное единство, с получением нового результата в познании.

Синтетическая деятельность по обобщению и осмыслению результатов анализа совместно с аналогией и другими мыслительными приемами является мощным средством открытия новых истин, средством получения принципиально новых результатов. Синтез всегда воспроизводит проанализированный предмет, но при этом он всегда связан с уточнением, обогащением, углублением знаний о предмете в целом, которые имелись до анализа.

Таким образом, синтез является процедурой обратной анализу, но с которой анализ часто сочетается в практической или познавательной деятельности. Анализ и синтез как методы научного познания в математических исследованиях играют важную роль. Столь же велика их роль в обучении математике, где они выступают в самых разнообразных формах: как методы решения задач, доказательств теорем, изучения свойств математических понятий и т. д.

§2 Опора на визуальное мышление при реализации принципа наглядности в обучении

1. Роль наглядности в обучении

Что такое наглядное обучение? Да это такое ученье, которое строится не на отвлеченных представлениях и словах, а на конкретных образах...

К.Д. Ушинский

Важной составляющей процесса обучения является передача знаний, накопленных человечеством, в процессе чего учитель предъявляет некоторую информацию, существенные моменты которой ученику полагается понять, усвоить и запомнить.

Подобный процесс представляет собой упрощенную модель введения учителем и восприятия учеником учебной знаковой информации. Главным инструментом в этом процессе служит классная доска. Результаты обучения в школе, в значительной мере, зависят от знания и понимания учителем роли зрительного восприятия, от того, насколько умело и изобретательно он использует возможности доступной ему информационной (визуальной) среды.

Под визуальной средой обучения понимается совокупность условий обучения, в которых акцент ставится на использование и развитие визуального мышления ученика. Эти условия предполагают наличие как традиционных наглядных, так и специальных средств и приемов, позволяющих активизировать работу зрения.

Наглядность в обучении способствует тому, что у школьников, благодаря восприятию предметов и процессов окружающего мира, формируются представления, правильно отображающие объективную действительность, и, вместе с тем, воспринимаемые явления анализируются и обобщаются в связи с учебными задачами.

Использование наглядных средств не только для создания у школьников образных представлений, но и для формирования понятий, для понимания отвлеченных связей и зависимостей -- одно из важнейших положений дидактики. Ощущение и понятие -- различные ступени единого процесса познания.

Еще Я. А. Коменский выдвинул «золотое правило»: «все, что ...можно, предоставлять для восприятия чувствам...». Подласый И.П. Педагогика - М.: ВЛАДОС, 1999.- С. 54. Он полагал, что наглядность является одним из важнейших инструментов процесса обучения. Выступая за разгрузку учащихся, великий дидакт боролся не с количеством наук, а с методами их освоения.

Принцип наглядности был значительно обогащен в трудах Г. Песталоцци. Отстаивая необходимость наглядности в обучении, он считал, что органы чувств сами по себе доставляют нам беспорядочные сведения об окружающем мире. Обучение должно уничтожить беспорядочность в наблюдениях, разграничить предметы, а однородные и близкие снова соединить, то есть сформировать у учащихся понятия.

В педагогической системе К. Д. Ушинского использование наглядности в обучении органически связано с преподаванием родного языка. Ушинский считал, что лучшим средством добиться самостоятельности детей в процессе развития дара слова служит наглядность. Необходимо, чтобы предмет непосредственно воспринимался ребенком, и чтобы под руководством учителя «ощущения дитяти превращались в понятия, из понятий составлялась мысль, и мысль облекалась в слово» Там же, С. 57.

Пирогов же, различая два направления внимательности -- внешнюю и внутреннюю -- подчеркивал, что педагог не должен допускать односторонности в развитии упомянутого качества. «Наглядность, -- писал Пирогов, -- имея главной целью воздействие на внешние чувства, может оставить внимательность ребенка к своим более глубоким внутренним ощущениям и движениям нетронутой или мало развитой. Слово, проникая также извне, действует своими членораздельными звуками на самую главную, самую существенную способность человека -- петь по этим врожденным нотам, т. е. мыслить». Занков Л.В. Наглядность обучения // Педагогическая энциклопедия в 4-х томах. Т. 3 - М.: Сов. энциклопедия, 1966. - С. 29.

В современной дидактике понятие наглядности относится к различным видам восприятия (зрительным, слуховым, осязательным и др.). Ни один из видов наглядных пособий не обладает абсолютными преимуществами перед другими. При изучении природы, например, наибольшее значение имеют натуральные объекты и изображения близкие к натуре, а на уроках грамматики - условные изображения отношений между словами с помощью стрелок, дуг, посредством выделения частей слова разными цветами и т. п. Нередко возникает необходимость использовать различные виды наглядных средств при ознакомлении с одними и теми же вопросами.

Не всякий образ нагляден. Для создания наглядного образа некоторого объекта нужен определенный уровень знаний об этом объекте. Л.М. Фридман говорит о том, что психический образ имеет разную степень наглядности, которая зависит от того, насколько понятен и знаком объект и от индивидуальных особенностей человека. Предмет или явление становится наглядным для человека только тогда, когда для этого человека являются наглядными соответствующие этому предмету или явлению психические образы, а сами по себе объекты не обладают свойством наглядности. Внешним условием создания наглядного образа объекта Л.М. Фридман дает такую формулировку: «наглядность - это понимание и активность» Фридман Л. М. Теоретические основы методики обучения математике. - М.: Едиториал УРСС, 2005. - 48 с.. Он отмечает, что «в старшем школьном возрасте укрепляются и совершенствуются все психические процессы; их произвольность достигает высокого уровня. … На этом этапе можно использовать достаточно сложные средства наглядности».

Очень важно использовать наглядные средства целенаправленно, не загромождая уроки большим количеством наглядных пособий, ибо это мешает учащимся сосредоточиться и обдумать наиболее существенные вопросы. Такое применение наглядности в обучении не приносит пользы, а скорее вредит и усвоению знаний, и развитию школьников. [20]

Знание учителем форм сочетания слов и средств наглядности, их вариантов и сравнительной эффективности, дает возможность творчески применять наглядные средства сообразно поставленной дидактической задаче, особенностям учебного материала и другим конкретным условиям.

Современная наука (анатомия, физиология, антропология) показывает, что не существует никаких физических причин несоответствия между видением (чувственно-наглядным восприятием) и пониманием; она свидетельствует, что 38 % всех волокон связывают нашу нервную систему со зрительным нервом, и 75 % информации мозг получает именно через глаз. Не только "психически-идеальное" восприятие, восприятие интеллектуализированное, активизирующее фантазию и "представление", скажем - "научное восприятие", но и непосредственное зрительное восприятие отнюдь не является пассивным процессом, хотя активность фантазии тут ощущается, фиксируется не так выражено. Зрительное восприятие вовлекает многочисленные источники информации помимо тех, которые воспринимаются глазом, когда мы смотрим на объект. В процесс восприятия включаются и знания об объекте, полученные из прошлого опыта, а этот опыт не ограничен зрением. Вещи - это больше, чем набор стимуляций; они имеют прошлое и будущее. Когда мы знаем прошлое предмета и можем предсказать его будущее, восприятие предмета выходит за пределы опыта, и становится воплощением знания и ожидания, без которых жизнь даже в простой форме невозможна. Восприятие и мышление не существуют независимо друг от друга.

Многолетний опыт обучения и специальные психолого-педагогические исследования давно показали, что эффективность обучения зависит от степени привлечения к восприятию всех органов чувств человека. [22]

Чем более разнообразны чувственные восприятия учебного материала, тем более прочно он усваивается. Эта закономерность нашла свое выражение в дидактическом принципе наглядности. При этом сама наглядность в дидактике понимается более широко, чем непосредственное зрительное восприятие. Она включает в себя и восприятие через моторные, тактильные ощущения. Поэтому к наглядным средствам обучения относят и лабораторное оборудование, и статические и динамические учебные пособия.

Но, подчеркивая значение наглядности в развивающем обучении, следует особо подчеркнуть, что одновременно у учащихся надо развивать не только наглядно-образное мышление, но и абстрактно-логическое теоретическое мышление. Поэтому принцип наглядности в таком обучении должен отражать через свои сущностные и нормативные функции диалектическое единство конкретного и абстрактного, продуктивного и творческого, и через свои процессуальные функции осуществлять комплексный подход к процессу научного познания. [35]

Роль наглядности в обеспечении познавательного процесса весьма значительна:

- наглядность является главным каналом, который непосредственно связывает человека с внешним миром;

- наглядность способствует активизации мышления учащихся в процессе обучения;

- рациональное в большой степени базируется на анализе материала, который дает нам наблюдение;

- регулирование предметной деятельностью осуществляется прежде всего с помощью информации, получаемой в процессе наглядного обучения.

Понятие наглядности плотно связано с таким понятием, как визуальное мышление, без обращения к которому невозможен процесс обучения.

2. Визуальное мышление

Термин “визуальное мышление” был введен американским психологом Рудольфом Арнхеймом, ведущим специалистом в области изучения функциональных и структурных особенностей визуального мышления. Его работы положили начало современным исследованиям роли образных явлений в познавательной деятельности.

Визуальное мышление (лат. visualis -- зрительный), исследованное Р. Арнхеймом, -- форма мышления, которая представляет собой творческое решение проблемных задач в плане образного моделирования. Основой визуального мышления выступает наглядно-действенное и наглядно-образное мышление, где при уподоблении предметно-практических и чувственно-практических действий свойствам объектов формируются внешние перцептивные действия. В дальнейшем происходит сокращение и интериоризация этих действий. В развитой форме этот вид мышления характерен для успешных архитекторов и дизайнеров. В настоящее время разрабатывается гипотеза, согласно которой пространственные задачи являются более сложными для человека, поэтому они требуют участия лобной боковой коры обоих полушарий, в то время как для решения вербальных задач достаточно работы только боковой коры левого полушария, что подтверждается результатами использования магнитно-резонансного сканирования (Дж. Дункан).

Каждый акт зрительного восприятия, по мнению Арнхейма, представляет собой активное изучение объекта, его визуальную оценку, отбор существенных черт, сопоставление их со следами памяти, их анализ и организацию в целостный визуальный образ. Таким образом акт восприятия - «визуальное суждение. Иногда думают, что суждение -- это монополия интеллекта. Но визуальные суждения не являются результатом интеллектуальной деятельности, поскольку последняя возникает тогда, когда процесс восприятия уже закончился. Визуальные суждения -- это необходимые и непосредственные ингредиенты самого акта восприятия». [5]

«Активное владение наглядным материалом возможно только в том случае, когда существенные свойства объектов мышления при помощи образа наглядно объясняются. … никакую информацию о предмете не удается непосредственно передать наблюдателю, если не представить этот предмет в структурно ясной форме». Арнхейм, Р. Визуальное мышление // Хрестоматия по общей психологии. Психология мышления. - М.: Изд-во МГУ, 1981. - С. 101.

Зрительное восприятие в такой трактовке - активный, динамический процесс. Зрение не может быть измерено в статичных количественных единицах, поскольку оно включает в себя как важнейший элемент напряжение, динамическое соотношение сил. Каждая визуальная модель динамична. Любая линия, нарисованная на листе бумаги, любая наипростейшая форма, вылепленная из куска глины, подобны камню, брошенному в пруд. Все это - нарушение покоя, мобилизация пространства. Зрение - есть восприятие действия. Этот активный и творческий характер визуального восприятия имеет, по мнению Арнхейма, определенное сходство с процессом интеллектуального познания. [6].

Так как компьютер - великолепное средство моделирования и демонстрации законов, лежащих в основе художественного, научного и технического творчества, средство создания новых произведений искусства и даже новых видов искусства, а также персонализации образовательного процесса, то в реализации принципа наглядности преимущество компьютера неоспоримо.

§3 Технические средства обучения в учебно-воспитательном процессе

Достоинство преподавания каждого учебного предмета зависит сколько от личности преподавателя, столько же от тех учебных средств, какими он может свободно распоряжаться.

В.Я. Стоюнин

По данным ЮНЕСКО, когда человек слушает, он запоминает 15 % речевой информации, когда смотрит - 25 % видимой информации, когда видит и слушает - 65 % получаемой информации. Современные информационные и коммуникационные технологии, созданные отнюдь не для нужд системы образования, ведут к подлинной революции в образовании. Необходимость применения ТСО, которые в качестве аудиовизуальных средств могут воздействовать на различные органы чувств, несомненна. ТСО позволяют выйти за рамки учебной аудитории, сделать видимым то, что невозможно увидеть невооруженным глазом, имитировать любые ситуации. Многие современные технические средства, вплоть до персональных компьютеров, стали или становятся привычными в повседневном быту многих обучаемых. [23]

ИТО - приложение информационных технологий для создания новых возможностей передачи знаний (деятельности педагога), восприятия знаний (деятельности обучаемого), оценки качества обучения и, безусловно, всестороннего развития личности обучаемого в ходе учебно-воспитательного процесса. [21]

А главная цель информатизации образования состоит «в подготовке обучаемых к полноценному и эффективному участию в бытовой, общественной и профессиональной областях жизнедеятельности в условиях информационного общества». Концепция информатизации сферы образования Российской Федерации: Про-блемы информатизации высшей школы. Бюллетень. - М., 1998. - С. 57.

ТСО при рациональном использовании улучшают условия труда как учителя, так и учеников, при этом их ценность тем выше, чем в больших пределах они позволяют целенаправленно трансформировать учебное пространство и время. Применение ТСО интенсифицирует передачу информации, значительно расширяет иллюстративный материал, создает проблемные ситуации и организует поисковую деятельность учащихся, усиливает эмоциональный фон обучения, формирует учебную мотивацию у обучаемых, индивидуализирует и дифференцирует учебный процесс. Много новых возможностей ТСО открывают для проведения внеучебной и досуговой работы с детьми.

Эффективность использования ТСО определяется тремя взаимосвязанными аспектами ее обеспечения - техническим, методическим и организационным. Техническое обеспечение включает в себя адаптацию, совершенствование и разработку ТСО, используемых для передачи информации учащимся, обратной связи от учащихся к преподавателю, контроля знаний, организации самостоятельных занятий, обработки и документирования информации. Но даже сверхсовременные ТСО не обеспечат необходимого эффекта, если они будут использоваться неумело, без необходимой методической подготовки и разработки дидактических материалов, с нарушением эргономических и психолого-педагогических требований, с необоснованным расширением областей их применения, т. е. методически неграмотно. Большое значение имеет организационное обеспечение ТСО в образовательных учреждениях - их обслуживание и поддержание в рабочем состоянии, модернизация и своевременная замена оборудования.

Степень применения ТСО зависит от характера преподаваемой дисциплины, подготовленности и интересов учащихся, формы занятий, склонностей и пристрастий самого преподавателя, наличных средств, программно-методического обеспечения. Возможны условно выделяемые три уровня использования ТСО: эпизодический, систематический и синхронный. На эпизодическом уровне ТСО используются учителем от случая к случаю. Систематический позволяет значительно расширить объем изучаемой информации и разнообразие ее представления для восприятия, когда учитель продуманно и последовательно включает ТСО в процесс преподавания. Синхронный уровень предполагает практически непрерывное сопровождение изложения материала применением ТСО на протяжении всего занятия или значительной его части.

Однако при любой степени технизации учебного процесса ведущая и решающая роль принадлежит преподавателю, а ТСО, даже в самых современных вариантах, всегда будут лишь его помощником. Самый высокий уровень технизации учебно-воспитательного процесса не заменит положительного влияния личности преподавателя на обучение и воспитание личностных качеств учащихся. [23]

Рассмотрим роль и возможности конкретных ТСО в учебно-воспитательном процессе.

1. Основные виды технических средств обучения и их характеристика

Технические средства обучения - совокупность технических устройств с дидактическим обеспечением, применяемых в учебно-воспитательном процессе для предъявления и обработки информации с целью его оптимизации. ТСО объединяют два понятия: технические устройства (аппаратура) и дидактические средства обучения (носители информации), которые с помощью этих устройств воспроизводятся.

Классифицировать технические средства обучения сложно в силу разнообразия их устройства, функциональных возможностей и способов предъявления информации. Перечислим их основные классификации по:

- функциональному назначению (характеру решаемых учебно-воспитательных задач);

- принципу устройства и работы;

- роду обучения;

- логике работы;

- характеру воздействия на органы чувств;

- характеру предъявления информации.

Для того чтобы использовать компьютер в образовании, необходимо разрабатывать разнообразные обучающие программы.

Обучающая программа - любая компьютерная программа, которая может использоваться для целей обучения. В качестве синонимов этого термина используются следующие: программные средства учебного назначения, компьютерные обучающие программы, компьютерные программы учебного назначения, компьютерные программы педагогического назначения, педагогические программные средства и др. Более правильно такие программы называть - «педагогические программные средства».

Под педагогическими программными средствами (ППС) понимается компьютерная программа многократного применения, специально разработанная или адаптированная для реализации педагогической функции учения или обучения при взаимодействии с обучаемым. Программы этого типа четко ориентированы на компьютерную поддержку процесса получения информации и формирование знаний в какой-либо области, закрепления навыков, умений, контроля или тестирования. Это их основное отличие от программ, облегчающих создание и эксплуатацию самих обучающих программ (инструментальных систем, сред и пакетов). С эволюцией инструментальных систем и электронных сред развиваются и педагогические программные продукты.

С 2002 г. введена следующая классификация программного обеспечения учебного назначения:

- компьютерные учебники;

- предметно-ориентированные среды;

- лабораторные практикумы;

- тренажеры;

- контролирующие программы;

- справочники, базы данных учебного назначения.

Компьютерный учебник (электронный учебник) - это комплекс информационных, графических, методических и программных средств автоматизированного обучения по конкретной дисциплине. Это программно-методический комплекс, обеспечивающий возможность самостоятельно освоить учебный курс или его раздел; он соединяет в себе свойства обычного учебника, справочника, задачника и лабораторного практикума.

Электронные книги можно разделить на четыре класса: энциклопедические, информационные, обучающие и экзаменующие.

Так как целью данной дипломной работы является создание мультимедийного пособия в форме компьютерного учебника, то следует рассмотреть достоинства КУ по сравнению с другими видами ТСО. Самым главным достоинством КУ является возможность достижения такой высокой степени наглядности, которую невозможно обеспечить в обычном учебнике. За счет наличия движущихся (анимационных) иллюстраций создается иллюзия постоянного присутствия «живого» педагога рядом с обучаемым, возникает момент соучастия в процессе обучения, что также облегчает усвоение материала.

КУ позволяет достичь максимальной индивидуализации обучения за счет следующих возможностей [23]:

- отобрать индивидуальный для каждого обучаемого объем материала из общего объема КУ;

- неоднократно вернуть к вопросу, который показался обучаемому трудным; затратить необходимое обучаемому время на каждый отдельный вопрос;

- индивидуально контролировать уровень обученности каждого ученика (причем возникает возможность выбрать трудные задачи из разряда творческих, и в случае, если они не решаются, перейти к более легким);

- оказать помощь ученику, что чрезвычайно важно в процессе обучения, так как создает благоприятный психологический настрой у обучаемых (они знают, что в трудный момент «машина им поможет»). Появляется возможность организовать обратную связь «слушатель-учитель», что очень ценно для учителя, поскольку позволяет постоянно совершенствовать материал КУ;

- стать прекрасным средством обучения на самостоятельных занятиях, «оживляющим» сухие страницы учебника.

Одной из важнейших и распространенных причин использования моделирующих программ в обучении является потребность моделирования или визуализации каких-либо динамических процессов, которые затруднительно, или просто невозможно воспроизвести в учебной лаборатории или классе. Здесь на помощь учителю приходят мультимедийные технологии. Сам термин «медиа» происходит от латинского слова media, переводимого как «среда, или носитель информации». «Мультимедиа» означает возможность работы с информацией в различных видах, а не только в цифровом виде, как у обычных компьютеров. Прежде всего, здесь имеется в виду звуковая и видеоинформация.

Динамическая иллюстрация (анимация) - это программная реализация эффекта движения иллюстративного объекта. Анимация (от англ. аnimated - оживленный) - это технологически более высокая ступень, чем статическое графическое изображение.

Анимация позволяет представить в динамике:

- процесс "порционной" подачи текстовой информации (эффект "электронного лектора");

- процесс имитации движения отдельных элементов иллюстрации;

- имитацию движения рисунка;

- имитацию движений исторических сражений;

- технологические процессы;

- природные явления и т.д.

Для контроля уровня обученности школьников необходимо создавать контролирующие системы. Применение информационных технологий для оценивания качества обучения дает целый ряд преимуществ перед проведением обычного контроля. Прежде всего, это возможность организации централизованного контроля, обеспечивающего охват всего контингента обучаемых. Так же компьютеризация позволяет сделать контроль более объективным, независящим от субъективности преподавателя.

Отдельным, и часто используемым видом контроля при употреблении ТСО, является создание тестов, который и планируется использовать в разрабатываемом мультимедийном пособии.

2. Использование программных средств автоматизации хода выполнения и обработки результатов тестировании

Необходимость создания автоматизированных тестирующих программных комплексов очевидна. Контроль позволяет улучшать знания, совершенствовать их. Кроме того, его надо рассматривать и как одно из средств воспитания чувства ответственности в любой работе, и способности безошибочно выполнять действия интеллектуального или трудового характера.

По самому способу построения тестовая форма оценки качества образования подразумевает стандартизацию и регламентацию процедуры испытаний, минимизацию субъективного влияния тестирующего на результаты прохождения теста.

В форме компьютерных программ тесты впервые стали применяться в рамках первых систем автоматизированного обучения, разрабатываемых в соответствии с концепцией программируемого обучения. Тестовая форма оценки знаний учащихся позволяла автоматизировать обратную связь, и значительно сократить затраты времени педагога на проведение теста и на первичный анализ его результатов.

С точки зрения изменения содержания тестовых материалов, у интегрированных электронных обучающих и контролирующих средств обучения предполагается большое будущее. Они должны оказать большое влияние на изменение технологии обучения в целом. Но возможности компьютерного тестирования сейчас используются не полностью. Многие существующие программные оболочки просто дублируют бланковую технологию, не используя всех возможностей мультимедиа и интерактивности.

Программные средства для контроля и измерения уровня знаний, умений и навыков обучающихся выделены в настоящее время в отдельный вид образовательных электронных изданий (ОЭИ).

Наибольший дидактический эффект может быть достигнут только при комплексном использовании образовательных электронных изданий (ОЭИ). К таким средствам, как электронные тренажеры, автоматизированные обучающие системы (АОС), электронные учебники (ЭУ), электронные издания (ЭИ), необходимо предъявлять обязательное требование - наличие автоматизированных средств контроля изучаемого материала с возможностью получения не оценки, а рекомендаций по изучению, дополнительных разъяснений трудных вопросов. В этом случае, все дидактические преимущества электронных изданий (интерактивность, моделирование, мультимедиа, коммуникативность, производительность) будут способствовать повышению качества контролирующего тестового материала.

Программные средства для контроля и измерения уровня знаний обучающихся, как отдельный вид образовательных электронных изданий, должны предлагать итоговый тест, составленный на основе требований к результатам обучения по предмету в соответствии с образовательным стандартом.

При проектировании структуры тестирующей системы (контролирующей части) для разработки и использования педагогических тестов следует исходить из следующих предпосылок [32]:

- система должна обеспечивать выполнение полного цикла разработки и использования теста;

- педагогический тест в первую очередь выполняется индивидуально каждым учеником и проводится в целом классе, во всей параллели, т. е. система должна обеспечивать одновременную работу нескольких (более 10) пользователей;

- наибольший интерес для преподавателя представляют выводы, полученные в ходе анализа статистических характеристик. Они должны позволять сделать обобщенный вывод об организации обучения в конкретном классе, а также оценить результаты обучения индивидуально для каждого обучаемого;

- учебный процесс для каждого класса имеет свои особенности. Система должна обеспечивать комплектование различных тестов с минимальными трудозатратами со стороны педагога;

- в системе должны быть предусмотрены средства, уменьшающие вероятность намеренного искажения результатов (списывания, подмены данных и пр.);

- желательно максимально снизить количество операций по обеспечению функционирования системы на рабочих местах;

- стоимость системы и ее инфраструктуры, в том числе квалификация специалистов для обеспечения ее работы, критически важна для применения в школьной практике.

Рассмотрим подробнее целесообразность использования ТСО в учебно-воспитательном процессе с точки зрения психологии и дидактики.

3. Психологические особенности использования ТСО

…Педагог, желающий что-нибудь прочно запечатлеть в детской памяти, должен заботиться о том, чтобы как можно больше органов чувств - глаз, ухо, голос, чувство мускульных движений и даже, если это возможно, обоняние и вкус - приняли участие в акте запоминания ... Чем более органов наших чувств принимает участие в восприятии какого-либо впечатления или группы впечатлений, тем прочнее ложатся эти впечатления в нашу механическую, нервную память, вернее сохраняются ею и легче потом вспоминаются.

К. Д. Ушинскuй

Еще Норбертом Винером было сформулировано положение о том, что технические средства, используемые культурой данного общества, оказывают определенное влияние на преобладающие способы мышления. Информационные технологии не только меняют само существо связанной с ними деятельности, но и оказывают как прямое, так и косвенное воздействие на личность человека, что впоследствии может проявляться также и в тех видах деятельности, которые напрямую никак не связаны с их применением. [21]

Технические средства обучения повышают продуктивность учебно-воспитательного процесса только в том случае, если учитель, воспитатель хорошо себе представляют и понимают психологические основы их применения. Наглядность, если подразумевать под ней все возможные варианты воздействия на органы чувств обучаемого, обоснована еще Я.А. Коменским, назвавшим ее «золотым правилом дидактики» и требовавшим, чтобы все, что только можно, представлялось для восприятия чувствами. Современные ТСО имеют для воплощения этого правила, как уже говорилось, широкие возможности, которые необходимо реализовывать на основе учета психологических особенностей восприятия информации в процессе обучения.

Из психологии известно, что зрительные анализаторы обладают значительно более высокой пропускной способностью, чем слуховые. Глаз способен воспринимать миллионы бит в секунду, ухо только десятки тысяч. Информация, воспринятая зрительно, по данным психологических исследований, более осмысленна, лучше сохраняется в памяти. Однако, в процессе обучения основным источником информации продолжает оставаться речь учителя, воздействующая на слуховые анализаторы. Следовательно, учителю надо расширять арсенал зрительных и зрительно-слуховых средств подачи информации, наиболее высокое качество усвоения достигается при непосредственном сочетании слова учителя и предъявляемого учащимся изображения в процессе обучения. А ТСО как раз и позволяют более полно использовать возможности зрительных и слуховых анализаторов обучаемых. Это оказывает влияние, прежде всего, на начальный этап процесса усвоения знаний - ощущения и восприятия. Сигналы, воспринимаемые через органы чувств, подвергаются логической обработке, попадают в сферу абстрактного мышления. В итоге, чувственные образы включаются в суждения и умозаключения. Значит, более полное использование зрительных и слуховых анализаторов создает в этом случае основу для успешного протекания следующего этапа познания - осмысления. Кроме того, при протекании процесса осмысления применение наглядности (в частности, изобразительной и словесной) оказывает влияние на формирование и усвоение понятий, доказательность, и обоснованность суждений и умозаключений, установление причинно-следственных связей и т.д. Объясняется это тем, что аудиовизуальные пособия влияют на создание условий, необходимых для процесса мышления, лежащего в основе осмысливания. [10]

Большую роль ТСО играют в запоминании как в логическом завершении процесса усвоения. Они способствуют закреплению полученных знаний, создавая яркие опорные моменты, помогают запечатлеть логическую нить материала, систематизировать изученный материал.

Особенно необходимо учитывать эмоциональное воздействие технических средств. Если учителю важно сконцентрировать внимание учащихся на содержании предлагаемого материала, то сила их эмоционального воздействия вызывает интерес и положительный эмоциональный настрой на восприятие. Избыток эмоциональности затруднит усвоение и осмысление основного материала. [7]

В учебно-воспитательном взаимодействии воспитателя и воспитанника одной из актуальнейших и сложнейших проблем является привлечение и сохранение детского внимания на протяжении всего урока или воспитательного занятия. К.Д. Ушинский считал внимание ученика чрезвычайно важным фактором, способствующим успешности воспитания и обучения. По его мнению, каждый воспитатель должен быть в состоянии обратить внимание ученика на желаемый предмет. Он указывает воспитателю несколько средств сохранения детского внимания: усиление впечатления, прямое требование внимания, меры против рассеянности, занимательность преподавания. [31]

Три из четырех названных Ушинским средств присущи ТСО, которые, обладая широким диапазоном выразительных, художественных и технических возможностей, позволяют легко усилить впечатление от излагаемого материала. Обычно человек воспринимает окружающую действительность в удобном для него порядке, на экране же управление вниманием осуществляется выявлением главного изображения средствами динамики и композиции кадра, монтажной сменой планов. Из кадра убирают или ослабляют все отвлекающее от главного разными способами: соотношением главного объекта и окружающих фоновых объектов, различной интенсивностью окраски, выделением светом и т. п. Но основным приемом остаются выбор и смена планов.

Смена кадров в фильме, слайдов и т.п., демонстрируемых с помощью технических средств объектов, требует пристального внимания, иначе потом ученик не сможет ответить на вопросы, рассказать об увиденных процессах и явлениях, потому что все это на уроке, как правило, повторно не демонстрируется.

Непроизвольное внимание учеников вызывают новизна, непривычность, динамичность объекта, контрастность изображения, т. е. те качества информации, которые воспроизводятся с помощью ТСО.

Используя ТСО, необходимо учитывать следующие психологические особенности внимания:

Сосредоточенность внимания - удержание внимания на одном объекте.

Устойчивость внимания, которая даже при активной работе с изучаемым объектом может у детей сохраняться 15 - 20 мин, а потом требуется переключение внимания, краткий отдых.

Объем внимания - количество объектов, символов, воспринимаемых одновременно с достаточной ясностью, что в норме составляет 7 ± 2.

Распределение внимания - одновременное внимание к нескольким объектам, и одновременное полное их восприятие. У детей оно как раз не очень развито, поэтому часто в подготовке экранных пособий используют принцип «фон и фигура», когда изучаемый объект выделяется крупнее всего, что изображено на экране, чтобы усилить внимание именно к нему, так как на общем фоне ученик теряет многие его необходимые характеристики.

Переключение внимания - перемещение внимания с одного объекта на другой. Технические средства позволяют давать информацию в нужной последовательности и в нужных пропорциях, акцентируя внимание на тех частях объекта, которые в данный момент являются предметом обсуждения. Такое организованное управление вниманием школьников способствует формированию у них важнейшего общеучебного умения - умения наблюдать.

ТСО помогают развивать у учащихся умение сравнивать, анализировать, делать выводы, так как можно в различных формах наглядности дать разные ракурсы изучаемых объектов, довести до логического конца неправильные рассуждения ученика, что является чрезвычайно убедительным, но не всегда достигается словом учителя.

Полученные с помощью экранно-звуковых образов знания обеспечивают в дальнейшем переход к более высокой ступени познания - понятиям и теоретическим выводам. Кроме предметной и иллюстративной наглядности в последние годы получила широкое распространение так называемая логическая наглядность, к которой относят речевые формулировки, вынесенные на экран в виде письменной речи, классификационные схемы, схемы отношений понятий, круговые схемы, классификационные древа. Назначение такой наглядности - придать образность понятию, идее, логическому элементу.

В компьютерных программах реализуется идея включенного обучения, когда ребенок, выполняя предлагаемые ему действия, нередко игрового и занимательного характера, получает новую информацию, вырабатывает и закрепляет новые умения и навыки.