Информационная технология открывает для учащихся возможность лучше осознать характер самого объекта, активно включиться в процесс его познания, самостоятельно изменяя как его параметры, так и условия функционирования. В связи с этим, информационная технология не только может оказать положительное влияние на понимание школьниками строения и сущности функционирования объекта, но, что более важно, и на их умственное развитие. Использование информационной технологии позволяет оперативно и объективно выявлять уровень освоения материала учащимися, что весьма существенно в процессе обучения.

Учёными было рассмотрено применение электронной техники для составления контрольных работ, моделирования физических процессов и явлений, компьютеризации физического эксперимента, решения задач и проведения количественных расчетов, разработки учащимися алгоритмов и программ действий на базе компьютеров, осуществления самоконтроля и стандартизированного контроля знаний.

Проблема темпа усвоения учащимися материала с помощью компьютера (проблема возможной индивидуализации обучения при классно-урочной системе).

В результате использования обучающих ППС происходит индивидуализация процесса обучения. Каждый ученик усваивает материал по своему плану, т.е. в соответствии со своими индивидуальными способностями восприятия. В результате такого обучения уже через 1-2 урока (занятия) учащиеся будут находиться на разных стадиях (уровнях) изучения нового материала. Это приведет к тому, что учитель не сможет продолжать обучение школьников по традиционной классно-урочной системе. Основная задача такого рода обучения состоит в том, чтобы ученики находились на одной стадии перед изучением нового материала и при этом все отведенное время для работы у них было занято. По-видимому, это может быть достигнуто при сочетании различных технологии обучения, причем обучающие ППС должны содержать несколько уровней сложности. В этом случае ученик, который быстро усваивает предлагаемую ему информацию, может просмотреть более сложные разделы данной темы, а также поработать над закреплением изучаемого материала. Слабый же ученик к этому моменту усвоит тот минимальный объем информации, который необходим для изучения последующего материала. При таком подходе к решению проблемы у преподавателя появляется возможность реализовать дифференцированное, а также разноуровневое обучение в условиях традиционного школьного преподавания.

При сопоставлении вариантов будем исходить из того, что обучение осуществляется преимущественно по дедуктивной схеме, т.е. путем дифференциации некоторой «относительно примитивной, но целостной основы». На этане введения знаний учащийся переходит от полного отсутствия знаний но подлежащей изучению теме к овладению ими в первом приближении. С учётом упомянутой схемы этот переход должен осуществляться таким образом, чтобы у учащегося сложился общий, не дифференцированный каркас требуемого знания, некоторое общее представление о теме. Основная форма усвоения -- вербальная, часто в виде учебных правил, решение задач играет преимущественно вспомогательную иллюстративную роль. Этап проходит при максимальной помощи со стороны учителя.

На этапе тренировки, состоящем в решении задач, вербальное знание переходит в умение и навык, приобретает четкость, определенность. Решение задач вращается в главное средство обучения происходит дифференцирование исходного знания, оно наполняется частными, деталями. Этот этап, значительно превосходящий первый по трудности длительности, осуществляется при минимальной помощи со стороны учителя или даже при полном ее отсутствии.

Компьютерное обучение возможно в принципе на обоих этапах, но целесообразно. Ho чаще всего на втором.

Решающим аргументом является тот факт, что личность учителя играет при введении знания огромную стимулирующую роль, для которой никакого эквивалента при компьютерном введении знаний не существует и в обозримом будущем принципиально не может появиться. База данных (память), на которую опирается учитель и которая включает не только знания, приобретенные в результате внешне организованного и, в известной мере, стандартизованного обучения, но также и неосознаваемый опыт, включающий продукты непроизвольной психической деятельности, несопоставимо богаче той, что может быть в распоряжении компьютера. На этапе тренировки, где преобладает самостоятельная работа учащихся, значимость этого фактора близка к нулю.

Компьютерная тренировка позволяет устранить давно известный недостаток школьного обучения, состоящий в том, что оно часто остается более или менее незавершенным, поскольку осуществляется преимущественно на уровне этапа введения знания. Учебный процесс строится обычно по принципу матрешки, т.е. усвоение последующей темы требует уверенного владения предыдущей, вплоть до умения решать задачи. Но школьных ресурсов на тренировку не хватает, и для многих учащихся обучение сводится к порождению цепочки не полностью усвоенных тем.

Весьма существенно, что автоматизация тренировки позволяет гарантировать усвоение адекватного знания и исправление ошибок, возникших на предыдущем этапе. При изучении дискретной математики для этого может использоваться методика диагностирования психологических причин ошибок, применимая, возможно, и для других предметов.

По этим соображениям, говоря в дальнейшем о компьютеризации обучения, будем иметь в виду преимущественно этап тренировки и, следовательно, те предметы, усвоение которых предполагает выполнение многочисленных упражнений. Таковы, например, дискретной математика, математика, языки и т. п.

Проблема тренировки давно находится на периферии научных интересов исследователей, что обусловило ее низкую психолого-педагогическую освоенность. Отметим в этой связи два ее аспекта.

Во-первых, это недостаточность имеющейся информации для организации рациональной тренировки даже в рамках традиционного школьного обучения. Отсутствует, например, научно обоснованная методика подбора тренировочных задач. В школьной практике наборы таких задач составляются, как правило, эмпирически на уровне интуиции составителей и индивидуально для каждого конкретного случая. Не получил выхода в практику и не исследуется описанный П. А. Шеваревым феномен отрицательного воздействия на обучение связи между структурами учебного знания и учебных задач.

Второй аспект теоретической неосвоенности тренировки -- это неисследованность ее специфически компьютерной стороны и, как следствие, -- отсутствие научных критериев и методов оценки обучающих компьютерных программ (ОКП), а также нормативной базы их производства. Закономерно поэтому, что предоставляемые сегодня рынком ОКП (государственное их производство отсутствует), -- как правило, продукты интуиции, лишенные научного обоснования, и неудовлетворительность их качества давно уже отмечается в литературе. Высказываются, например, мнения о доминировании в производстве ОКП интуиции программистов, о недопустимости «захламления школы бессодержательными, хотя внешне эффектными обучающими программами», о необходимости внедрения в образование не новых информационных технологий вообще, а только их прогрессивных вариантов, поскольку «не всякое новое заслуживает внедрения, тем более -- в такой деликатной сфере, как образование.

Поэтому для успешного внедрения в школу компьютерного обучения необходим научный подход, «серьезный (систематический анализ "знаний и умений” с точки зрения содержащихся в них свёрнутых умственных действий и операций являющихся внутренней основой этих "знаний и умений", которую как раз и нужно развернуть в программах pa6оты учебных компьютеров».

При этом будем иметь в виду, компьютерное обучение -- новый способ формирования знаний, воздействие которого на учащихся может быть только положительным, но и отрицательным, т.е. при определенных условиях оно может приводить учебный процесс к негативным результатам и наносить вред психике учащихся.Соответственно будем говорить в дальнейшем об экологически опасных и экологически безопасных ОКП. Экологически опасными могут быть в частности, ОКП, при составлении которых игнорируется упомянутый выше феномен.

Сегодня в педагогике и психологии большое внимание уделяется вопросу развития в процессе обучения творческих способностей учащихся. Здесь мы исходим из того, что тренировка -- один из необходимых и важнейших средств обеспечения высокий эффективности обучения и развития творческого потенциала учащихся.

Для решения проблемы соотношения “компьютерного” и “человеческого” мышления необходимо наряду с информационными методами обучения применять и традиционные. Используя различные технологии обучения, мы приучим учащихся к разным способам восприятия материала: чтение страниц учебника, объяснение учителя, получение информации с экрана монитора и др.. С другой стороны, обучающие и контролирующие программы должны предоставлять пользователю возможность построения своего собственного алгоритма действий, а не навязывать ему готовый, созданный программистом. Благодаря построению собственного алгоритма действий ученик начинает систематизировать и применять имеющиеся у него знания к реальным условиям, что особенно важно для их осмысления.

Информационная технология позволит учащимся осознать модельные объекты, условия их существования, улучшая, таким образом, понимание изучаемого материала и, что особенно важно, их умственное развитие. Следует отметить, что компьютер, как педагогическое средство, используется в школе, как правило, эпизодически. Это объясняется тем, что при разработке современного курса дискретной математики не стоял вопрос о привязке к нему информационной технологии. Применение компьютера, поэтому, оказывается целесообразным лишь при изучении отдельных тем, где имеется очевидная возможность вариативности. Для систематического использования информационной технологии в процессе обучения необходимо переработать (модернизировать) весь школьный курс дискретной математики.

При планировании уроков необходимо найти оптимальное сочетание таких программ с другими (традиционными) средствами обучения. Наличие обратной связи с возможностью компьютерной диагностики ошибок, допускаемых учащимися в процессе работы, позволяет проводить урок с учетом индивидуальных особенностей учащихся. Контроль одного и того же материала может осуществляться с различной степенью глубины и полноты, в оптимальном темпе, для каждого конкретного человека. Таким образом, предполагается, что информационную технологию наиболее целесообразно применять для осуществления предварительного контроля знаний, где требуется быстрая и точная информация об освоении знаний учащимися, при необходимости создания информационного потока учебного материала или для моделирования различных физических объектов.

Методические аспекты сочетания традиционной и информационной технологий в обучении позволяют отобрать учебные темы традиционного курса, изучение которых можно проводить с использованием ПЭВМ.

первый вид - это совокупность материальных объектов (явлений, процессов), которые необходимо проанализировать и систематизировать ученику для уяснения изучаемого материала.

второй вид - это набор различных условий и параметров, которые подбираются (задаются, вводятся учеником или учителем, программистом) с целью получения определенного результата (выполнения задания) компьютерного эксперимента.

Наглядность I рода - это все то, что учащиеся видят непосредственно в результате проведения реальных физических экспериментов (внешний и внутренний облик зданий, цехов различных физических производств и т.п).

Наглядность II рода - это символьная (модельная) запись проводимых или демонстрируемых физических процессов и явлений,

Наглядность III рода - это мультимедийная наглядность, которая позволяет не только сочетать в динамике наглядности I и II рода, но и значительно расширить и обогатить их возможности введением фрагментов мультимедиа благодаря использованию информационной технологии. Отличительной особенностью III типа наглядности является возможность объединения реального физического объекта и его сущности на разных уровнях. Наряду с этим компьютер предоставляет возможность пользователю (ученику или учителю) активно подключаться к демонстрациям, ускоряя, замедляя или повторяя, по мере необходимости, изучаемый материал, управлять и моделировать сложными физическими процессами, систематизировать, классифицировать и фиксировать на экране монитора необходимую информацию и т.п.

Из классификации наглядных средств и предложенных выше определений видно, что наглядность III рода позволяет с высокой эффективностью изучать и моделировать физический объект и условия его существования, способствует повышению умственного развития учащихся.

Таким образом, очевидно, что применение информационной технологии в процессе обучения дискретной математики по традиционным программам возможно лишь эпизодически, при изучении отдельных тем. Для более полного и систематического применения информационной технологии в процессе обучения дискретной математики необходимо переработать школьные программы в соответствии с учетом возможностей компьютера и разработанных нами критериев отбора и структурирования содержания. При работе с компьютерными программами следует различать термины “информация” и “поток информации”. Обучение учащихся в среде потока учебной информации и является информационной технологией обучения.

Рисунок 3.2. Структура обучающей функции ППС.

Рассмотрим применение электронного учебника 1С:РЕПЕТИТОР ДИСКРЕТНОЙ МАТЕМАТИКА (Версия 1.5)

Предлагаемое изложение школьного курса дискретной математики является первой в России попыткой создания учебного пособия, использующего уникальные возможности современного мультимедийного ПК и охватывающего все разделы дискретной математики 9--11 классов.

Рисунок 3.3. Классификация наглядных средств.

При подготовке этого пособия учебный материал был специально подобран в соответствии с программой по дискретной математике для общеобразовательных школ. В основу настоящего пособия были положены самые распространенные в России учебники по дискретной математике:

Для удобства пользователя названия тем, вошедших в данное пособие, практически совпадают с соответствующими параграфами указанных учебников. И проработка этого пособия очень похожа на повторение всего школьного курса дискретной математики на уровне требований общеобразовательной школы. Однако в некоторых вопросах материал все же выходит за рамки базовых требований, а некоторые вопросы, обсуждаемые в цитированных учебниках, в пособии опущены. Некоторое смещение акцентов в изложении материала по сравнению с базовым курсом связано с желанием авторов представить материал максимально сжато, но без потери основных идей.

На повторение одной темы достаточно отвести один день. Таким образом, полное повторение всего школьного курса дискретной математики возможно за два месяца работы с пособием. Работа с настоящим пособием (“живая” работа за компьютером, решение тестов и задач) также предполагает работу с учебниками.

Структура пособия такова. Пользователь может начать работу над одним из шестидесяти конкретных вопросов по пяти основным разделам школьной дискретной математики: механика, молекулярная дискретной математика, электричество и магнетизм, электромагнитные волны и оптика, теория относительности и квантовая дискретной математика.

В каждом вопросе пользователь найдет:

Текст с формулами, содержащий объяснение темы (иногда минимально необходимое, для более сложных вопросов -- развернутое).

Рисунки и графики, относящиеся к теме и включающие элементы анимации, а также обязательный элемент взаимодействия с пользователем, позволяющий во многих случаях менять параметры в формулах для физических закономерностей и немедленно отслеживать результат этих изменений на экране.

Биографические сведения о некоторых ученых, внесших важный вклад в развитие дискретной математики.

Тесты на усвоение материала темы (при желании предоставляется возможность увидеть полное правильное решение первого теста; второй тест дает только правильный ответ).

Задачи по теме (первая задача приводится с полным решением, для второй -- дается только ответ).

Возможность вызова в любой момент справок, касающихся системы единиц, фундаментальных физических постоянных, таблиц численных значений ряда физических величин.

Возможность вызова “шпаргалки”, содержащей основные формулы дискретной математики.

Возможность вызова справочника основных формул школьного курса математики.

Возможность вызова калькулятора.

Контрольные тесты и задачи по каждому из разделов курса дискретной математики, разделенные на три уровня сложности. Часть задач реально давалась при поступлении в московские вузы (МАДИ, Физфак МГУ).

Кроме того, в пособие включены видеофрагменты реальных экспериментов.

При изложении вопросов не придерживались строгой последовательности и использовалось там, где это казалось оправданным, сведения из курса, например, 11-го класса при обсуждении темы, которая формально проходится в 9-м классе. Это же касается задач и тестов: в ряде случаев их формулировки содержат сведения, относящиеся к последующим разделам курса. При изложении вопросов механики, молекулярной дискретной математики и электромагнетизма широко использовали математические приемы (в частности, дифференцирование и интегрирование), которые проходятся в последнем классе. Подчеркнем, что предлагаемое пособие не предназначено для последовательного изучения дискретной математики школьниками 9-го и 10-го классов. Пользователь -- это школьник 11-го класса, выпускник профтехучилища или любой другой человек, который желает за сравнительно короткий срок эффективно повторить весь школьный курс дискретной математики на уровне, позволяющем достойно сдать выпускные экзамены и выдержать приемный экзамен по дискретной математике в большинство технических вузов страны.

При изложении отдельных тем допущены следующие серьезные отклонения от содержания базового учебника. Полностью переработан и существенно расширен материал, касающийся теории графов. Это связано убеждением, что именно вопросы дискретной математики ХХ в. наиболее слабо отражены в действующих учебниках и требуют иных подходов в изложении. В то же время опустили (по крайней мере, в данной версии пособия) обсуждение вопросов электропроводности металлов и полупроводников, так как, излагать их следует с привлечением минимальных сведений из квантовой механики или на том “филологическом” уровне, который принят в стандартном учебнике и который вполне может быть освоен при чтении этого учебника.

Задачи находятся в конце каждой темы (первая задача приводится с полным решением, для второй - дается только ответ);

в тех задачах, которые предусматривают получение численного ответа, предусмотрен контроль правильности ответа с заданной в условии точностью (при получении численного ответа следует иметь в виду, что величина ускорения свободного падения была принята равной 9,81 м/с2, а величина скорости света была принята равной 3·108 м/c);

тесты собраны в конце каждого раздела (для первого теста по данной теме приводится решение, для второго - только ответ).

Пользователь может получить краткую справку о том или ином физическом термине в Глоссарии и при желании немедленно попасть в раздел, где этот термин обсуждается.

В пособии создана разветвленная система вложенных гиперссылок, позволяющая вести поиск в отдельной статье, во всем материале и поиск внутри статей, на которые указывают гиперссылки.

В процессе работы над пособием пользователь может также:

делать закладки на темах, к которым он предполагает вернуться. В принципе, система закладок позволяет построить последовательность вопросов, которые требуют вторичного изучения;

воспользоваться "Историей перемещений", где указаны последние 64 раздела (включая тесты и задачи, биографии и справочные материалы), к которым обращался пользователь во время данного сеанса работы с пособием;

посмотреть дневник работы, где запоминаются все сведения о работе пользователя над пособием (общее время работы с программой, время, потраченное на изучение каждого вопроса, и т. п.). В дневник заносятся сведения о правильно решенных тестах и задачах (для которых имеется возможность ввести ответ), при этом фиксируется только решение, достигнутое с первой попытки в данном сеансе работы с пособием;

воспользоваться Альбомом, в котором собраны все слайды данного пособия (включающие иллюстрации, анимации, видеоопыты, интерактивные иллюстрации, задачи и тесты). По желанию, можно просматривать альбом подряд, возвращаясь в тот раздел, где данная иллюстрация использована, или рассматривать слайды, собранные по темам.

Заключение

Современная степень развития коммуникационных ресурсов открыла перед разумным человечеством новые горизонты на поле образовательной деятельности, но при этом поставила и новые задачи.

Бурное развитие информационных технологий, медленное, но неуклонное превращение компьютера из сакрального предмета, доступного лишь узкому кругу посвященных, в явление повседневной обыденности, появление Internet и т.д. - все это рано или поздно должно было затронуть и такую традиционно консервативную область, как отечественное образование. В последние годы все мы стали свидетелями появления сначала англоязычных, а затем и отечественных электронных энциклопедий, предоставляющих пользователям принципиально новые "степени свободы" нежели их традиционные, "бумажные" аналоги. Отсюда уже один шаг оставался до попыток создать принципиально новые учебные пособия - электронные учебники.

В настоящее время, когда процесс создания таких учебников уже вышел за рамки отдельных частных экспериментов, когда предпринимаются активные попытки внедрить их в учебный процесс, и на этом пути уже накоплен некоторый опыт, можно, наконец, говорить о том, что определение самого термина "электронный учебник" и его концепция, которую первопроходцы-энтузиасты нащупывали практически вслепую, начинает, наконец, проясняться.

В итоге в выше изложенном материале были сформулированы требования к системе «электронный учебник, проанализировано содержание электронных учебников, предложены методические приёмы и их использование в рамках традиционного обучения дискретной математике. Приведён примерный конспект урока по изучению нового материала.

Список литературы