Курсовая на тему Теоретические проблемы программированного обучения и методика составления обучающих программ Талызиной
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-06-24Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Содержание
1. Подобрать литературу, описывающую авторскую педагогическую или методическую литературу. Законспектировать содержание первоисточника, в соответствии с требованиями описания педагогической технологии
2. При оценке авторской технологии проверяйте ее на соответствие признакам педагогической (методической) технологии
3. Разработать два конспекта уроков (по стереометрии, алгебре и началам анализа), реализующие положения технологии
Список использованных источников
1. Подобрать литературу, описывающую авторскую педагогическую или методическую литературу. Законспектировать содержание первоисточника, в соответствии с требованиями описания педагогической технологии
В данной работе мы рассмотрим две работы «Теоретические проблемы программированного обучения» и «Методика составления обучающих программ» Талызиной Н.Ф.
Программированное обучение - организация учебного процесса по определённой обучающей программе. Программированное обучение появилось в результате заимствования педагогикой рациональных принципов и средств управления сложными системами у кибернетики, математической логики и вычислительной техники. Программированное обучение предусматривает расчленение учебного материала и деятельности обучаемого и обучающего на небольшие порции и шаги, получение информации о выполнении обучаемым каждого шага (оперативная обратная связь) и использование её для изменения стратегии обучения, приспособление обучения к динамике усвоения знаний, умений и навыков каждым обучаемым (индивидуализацию темпов обучения), осуществление обучающим функций управления процессом обучения. Обучающая программа (обучающий алгоритм), по которой осуществляется Программированное обучение, закладывается или в специальное обучающее устройство или в программированные учебники (безмашинное программированное обучение).
Программированное обучение не отвергает принципов классической дидактики. Наоборот, оно возникло в ходе поисков усовершенствования процесса обучения путем лучшей реализации этих принципов. С этой целью оно предусматривает:
1) правильный отбор и разбиение учебного материала на небольшие порции;
2) частый контроль знаний: как правило, каждая порция учебного материала заканчивается контрольным вопросом или заданием;
3) переход к следующей порции лишь после ознакомления учащегося с правильным ответом или характером допущенной им ошибки;
4) обеспечение возможности каждому ученику работать со свойственной ему, индивидуальной, скоростью усвоения (т. е. реализацию на деле индивидуального подхода в обучении), что является необходимым условием активной самостоятельной деятельности ученика по усвоению учебного материала.
Перечисленные четыре особенности и характеризуют программированное обучение.
Направления в области программирования и программированного обучения, которые описывает Талызина Н.Ф. - логическое, согласно которому в системе программирования устанавливается логическая связь элементов учебного материала; техническое, которое связано с созданием обучающих машин различного назначения и использованием возможностей ЭВМ в учебном процессе, а так же психолого-кибернетическое направление, предполагающее управление умственной деятельностью на основе теории поэтапного формирования умственных действий.
Реализация программированного обучения предполагает выделение по каждому изучаемому предмету специфических и логических приемов мышления, указания рациональных способов познавательной деятельности в целом. Только после этого возможно составление обучающих программ, которые направлены на формирование этих видов познавательной деятельности, а через них и тех знаний, которые составляют содержание данного учебного предмета.
Сущность подхода к обучению состоит в следующем:
1. Научно обоснованное обучение должно удовлетворять требованиям общей теории управления, так как обучение - частный случай управления.
2. При реализации этих требований необходимо опираться на психологическую теорию учения, отражающую специфические закономерности процесса учения.
Согласно кибернетике, эффективное управление процессом учения возможно при выполнении следующей системы требований:
1) указать цели управления;
2) установить исходное состояние управляемого процесса;
3) определить программу воздействий, предусматривающую основные переходные состояния процесса;
4) обеспечить получение информации по определенной системе параметров о состоянии управляемого процесса, т. е. обеспечить систематическую обратную связь;
5) обеспечить переработку информации, полученной по каналу обратной связи, с целью выработки корректирующих (регулирующих) воздействий и их реализации (Талызина, 1969). Эти требования носят общий характер, на них необходимо опираться при разработке программ управления любым процессом. Но каждый раз их реализация требует одновременно опоры на специфические знания, отражающие особенности данного вида управления, прежде всего - особенности управляемого процесса (объекта).
Применительно к процессу обучения реализация этих требований предполагает наличие трех специфических моделей:
1) целей обучения (для чего учить);
2) содержания обучения (чему учить);
3) процесса усвоения (как учить).
Собственно обучающая программа связана с третьей моделью: она должна обеспечить обучение, т.е. достижение цели. Следовательно, она предполагает наличие однозначно понимаемой, конструктивной цели применительно как к обучению в целом, так и применительно к каждому разделу изучаемых знаний.
Аналогично обучающая программа может быть разработана всегда с расчетом на усвоение какого-то содержания, т. е. она предполагает также наличие так или иначе построенного учебного предмета.
Таким образом, прежде чем строить обучающую программу, необходимо определить цели обучения и, в соответствии с ними, содержание, подлежащее усвоению. Не останавливаясь подробно на этих проблемах, отметим лишь некоторые их аспекты.
Содержание целей обучения принципиально определяется общественно-историческими условиями - особенностями данного века, социально-экономическими особенностями страны, а также особенностями и данного учебного заведения. Говоря об особенностях нашего века, прежде всего следует сказать о последствиях научно-технической революции, которая породила систему новых требований к человеку: современный человек нуждается в гораздо большем объеме знаний, чем люди, жившие 100 и даже 50 лет тому назад; полученные им знания сравнительно быстро устаревают, поэтому необходимо перманентное образование, т. е. специалист должен быть подготовлен к самостоятельному получению все новых и новых знаний.
Естественно, что изменения в целях образования неизбежно должны вести к изменениям в содержании обучения. Однако простое добавление все новых и новых объемов информации в существующие учебные планы и учебные программы не может считаться решением проблемы: поток новых знаний непрерывно возрастает, сроки обучения достаточно продолжительны, нагрузки на учащихся предельно велики.
И, главное, это не гарантирует формирования требуемых методов мышления: они не содержатся ни в старых, ни в новых предметных знаниях. Отсюда вытекают две проблемы, связанные с построением содержания:
а) построить содержание учебного предмета таким образом, чтобы, не расширяя его объема, в то же время дать человеку весь необходимый запас знаний;
б) обеспечить формирование методов мышления, позволяющих самостоятельно применять накопленные знания и получать новые.
Современная психология позволяет решить обе эти проблемы. Принципиальное решение этих проблем было найдено проф. П.Я. Гальпериным более двадцати лет тому назад (Гальперин, 1958).
Анализ знаний, накопленных в разных предметных областях, показывает, что их накопление идет, как правило, путем увеличения все новых и новых частных явлений, новых частных зависимостей. Смена точек зрения в понимании их сути происходит сравнительно редко. Именно эту суть, скрытую за частными явлениями, и следует включать в содержание обучения. Фактически это требует перехода на новую систему понятий в каждой научной области.
Первая задача состоит при этом в выделении инварианта системы и в рассмотрении отдельных случаев как частных вариантов.
Если это удается сделать, то изучение множества частных явлений заменяется изучением лишь некоторых из них, которые теперь выступают не как самостоятельные предметы усвоения, а как средство усвоения общего, сущного, на что обучаемого и ориентируют при анализе каждого частного явления. Частных явлений вводится лишь столько, сколько необходимо для усвоения метода, рассчитанного на любое частное явление данной системы.
Рассмотренные принципы построения учебных предметов позволяют избежать перегрузки учебных программ, в то же время их информационная емкость не только не снижается, а наоборот, повышается, так как усвоение фундаментальных знаний позволяет обучаемым самостоятельно анализировать любой частный случай, являющийся проявлением усвоенной сущности, а в ряде случаев - и самостоятельно их получать, причем не только те, которые известны в настоящее время, но и новые.
Однако все это возможно только в том случае, если фундаментальные знания будут усвоены как элементы адекватной им деятельности. В самом деле, если эти знания будут просто заучены, то они будут пригодны только лишь для воспроизведения, но не для применения - анализа или построения различных частных случаев. Здесь мы подходим ко второй из указанных проблем проблеме формирования продуктивных видов мыслительной деятельности (методов мышления), познавательной деятельности в целом.
Сравнительные данные по экспериментальному и традиционному обучению синтаксису и пунктуации (сравнение количественных и качественных показателей)
Эти методы не содержатся в самих знаниях. В то же время никакие знания не могут быть усвоены без включения их в какую-то деятельность. В самом деле, знать - это всегда уметь что-то сделать с полученными знаниями. Качество знаний определяется именно тем, что же умеет с ними делать обучаемый. Так, например, допустим, что при усвоении научных понятий учащийся безошибочно воспроизводит определения понятий, приводит отдельные примеры, но не умеет построить ни одного нового частного случая. Мы не можем сказать, что обучаемый не усвоил понятия, но это не тот уровень усвоения, который обеспечивает самостоятельно движение в предмете, использование полученных знаний при решении различных задач. Очевидно, что такое ограниченное усвоение не соответствует целям изучения большинства научных понятий: они всегда усваиваются для решения каких-то задач.
Из этого следуют два вывода: во-первых, «усвоенное знание» - понятие относительное. Во-вторых, при организации усвоения любых знаний необходимо заранее планировать ту деятельность, в которую они должны войти и которая обеспечивает достижение тех целей, ради которых организуется усвоение данных знаний.
Отсутствие заботы о деятельности, адекватной целям обучения и специфике усваиваемых знаний, составляет один из главных недостатков современного образования. Это приводит к тому, что учащиеся пользуются той деятельностью, которой располагают или которую сами случайно находят, сталкиваясь с материалом, выполняя определенные задания с ним. Этот дефект так долго не ликвидируется только потому, что он сочетается с другим, не менее серьезным - неопределенностью в формулировке целей обучения применительно каждому предмету, к каждому его разделу. Все вместе взятое приводит к тому, что фактически каждый преподаватель по-своему определяет критерий знаний учащихся. Отсюда логично следует разброс в оценках одних и тех же знаний, у одного и того же учащегося.
Это означает, что, кроме программы знаний, подлежащих усвоению, по каждому предмету должна быть программа видов деятельности, в которые эти знания должны войти. Среди этих видов деятельности часть из них может быть сформирована в предыдущем обучении, остальные подлежат формированию при изучении данного предмета.
Программа новых видов деятельности - это такая же необходимая составная часть содержания обучения, как и программа знаний, отбираемая в той или иной области.
При этом следует отметить, что если система действий, видов деятельности, используемых при усвоении знаний, ограничена, то будет происходить накопление знаний, но не будут приобретаться новые познавательные возможности. Так, в нашем примере с понятиями можно всю систему научных понятий того или иного учебного предмета сформировать с помощью действия подведения под понятие. Ученик будет ориентироваться каждый раз на существенные свойства предметов, безошибочно распознавать их, но и только. Но можно сделать и другое: при усвоении двух-трех понятий сформировать всю систему возможных познавательных действий. В этом случае знаний ученик приобретает мало, но познавательные возможности его будут существенно выше, чем в первом случае.
Сказанное означает, что при построении содержания обучения необходимо предусмотреть все основные виды деятельности, необходимые для работы с данными знаниями, для решения задач, предусмотренных целью обучения. При этом важно отметить, что в их число должны войти не только специфические приемы деятельности, характерные для данной области знаний, но и логические приемы мышления. Разумеется, логические приемы мышления всегда связаны с какой-то специфической деятельностью, в то же время они должны выступать перед учащимися как самостоятельный предмет усвоения. Так, действие распознавания всегда связано со специфическими признаками и специфическими приемами по установлению наличия этих признаков в распознаваемых объектах. Однако этот прием содержит логическую часть, независимую от специфики материала, с которым работает человек. В силу этого, логические приемы, будучи усвоены при изучении одного предмета, могут в дальнейшем широко применяться при усвоении других учебных предметов как готовые познавательные средства. Следовательно, при построении содержания обучения необходимо учитывать межпредметные связи, используя при этом не только знания, обеспеченные ранее изученными курсами, но и приемы деятельности, - как специфические, так и логические.
Проведенный анализ показывает, что в содержание обучения любому предмету фактически входят не только специфические знания, но и система специфических и логических приемов мыслительной деятельности, без которых данные знания не могут быть ни усвоены, ни применены.
Конкретное содержание отбираемых видов деятельности зависит не только от целей обучения, но и характера предметных знаний. Если в содержание обучения включены фундаментальные знания, то деятельность, адекватная таким знаниям, должна представлять собой обобщенные приемы познавательной деятельности, пригодные для анализа любого случая, входящего в систему вариантов проявления усваиваемой сущности. Если же программа знаний состоит из набора частных явлений, то и программу деятельности будут составлять частные ее виды, каждый из которых пригоден для работы лишь с соответствующим конкретным видом знаний данной области.
Сформированные виды деятельности будут соответствовать целям обучения только в том случае, когда последние будут представлены в виде типовых задач, при решении которых должны использоваться усваиваемые знания. Эти задачи также могут быть представлены на разном уровне общности: от набора конкретных, частных задач до системы фундаментальных, ориентированных на применение фундаментальных знаний. В последнем случае набор этих задач будет небольшой, но умение их решать означает умение решить любой вариант из системы частных задач, являющихся разновидностями фундаментальных. При этом в ряде случаев анализ на уровне инвариантного содержания накопленных знаний и решаемых с их помощью задач позволяет строить такие виды деятельности, которые оказываются пригодными для целого ряда дисциплин.
Итак, прежде чем составлять обучающую программу, мы должны иметь модель целей, представленную в виде тех типовых задач, ради которых организуется обучение. Формулировка целей на языке задач необходима потому, что их содержание служит основой для составления программы деятельностей, которым необходимо учить обучаемых: каждая задача предполагает деятельность (метод), обеспечивающую решение этой задачи. 1. Подобрать литературу, описывающую авторскую педагогическую или методическую литературу. Законспектировать содержание первоисточника, в соответствии с требованиями описания педагогической технологии
2. При оценке авторской технологии проверяйте ее на соответствие признакам педагогической (методической) технологии
3. Разработать два конспекта уроков (по стереометрии, алгебре и началам анализа), реализующие положения технологии
Список использованных источников
1. Подобрать литературу, описывающую авторскую педагогическую или методическую литературу. Законспектировать содержание первоисточника, в соответствии с требованиями описания педагогической технологии
В данной работе мы рассмотрим две работы «Теоретические проблемы программированного обучения» и «Методика составления обучающих программ» Талызиной Н.Ф.
Программированное обучение - организация учебного процесса по определённой обучающей программе. Программированное обучение появилось в результате заимствования педагогикой рациональных принципов и средств управления сложными системами у кибернетики, математической логики и вычислительной техники. Программированное обучение предусматривает расчленение учебного материала и деятельности обучаемого и обучающего на небольшие порции и шаги, получение информации о выполнении обучаемым каждого шага (оперативная обратная связь) и использование её для изменения стратегии обучения, приспособление обучения к динамике усвоения знаний, умений и навыков каждым обучаемым (индивидуализацию темпов обучения), осуществление обучающим функций управления процессом обучения. Обучающая программа (обучающий алгоритм), по которой осуществляется Программированное обучение, закладывается или в специальное обучающее устройство или в программированные учебники (безмашинное программированное обучение).
Программированное обучение не отвергает принципов классической дидактики. Наоборот, оно возникло в ходе поисков усовершенствования процесса обучения путем лучшей реализации этих принципов. С этой целью оно предусматривает:
1) правильный отбор и разбиение учебного материала на небольшие порции;
2) частый контроль знаний: как правило, каждая порция учебного материала заканчивается контрольным вопросом или заданием;
3) переход к следующей порции лишь после ознакомления учащегося с правильным ответом или характером допущенной им ошибки;
4) обеспечение возможности каждому ученику работать со свойственной ему, индивидуальной, скоростью усвоения (т. е. реализацию на деле индивидуального подхода в обучении), что является необходимым условием активной самостоятельной деятельности ученика по усвоению учебного материала.
Перечисленные четыре особенности и характеризуют программированное обучение.
Направления в области программирования и программированного обучения, которые описывает Талызина Н.Ф. - логическое, согласно которому в системе программирования устанавливается логическая связь элементов учебного материала; техническое, которое связано с созданием обучающих машин различного назначения и использованием возможностей ЭВМ в учебном процессе, а так же психолого-кибернетическое направление, предполагающее управление умственной деятельностью на основе теории поэтапного формирования умственных действий.
Реализация программированного обучения предполагает выделение по каждому изучаемому предмету специфических и логических приемов мышления, указания рациональных способов познавательной деятельности в целом. Только после этого возможно составление обучающих программ, которые направлены на формирование этих видов познавательной деятельности, а через них и тех знаний, которые составляют содержание данного учебного предмета.
Сущность подхода к обучению состоит в следующем:
1. Научно обоснованное обучение должно удовлетворять требованиям общей теории управления, так как обучение - частный случай управления.
2. При реализации этих требований необходимо опираться на психологическую теорию учения, отражающую специфические закономерности процесса учения.
Согласно кибернетике, эффективное управление процессом учения возможно при выполнении следующей системы требований:
1) указать цели управления;
2) установить исходное состояние управляемого процесса;
3) определить программу воздействий, предусматривающую основные переходные состояния процесса;
4) обеспечить получение информации по определенной системе параметров о состоянии управляемого процесса, т. е. обеспечить систематическую обратную связь;
5) обеспечить переработку информации, полученной по каналу обратной связи, с целью выработки корректирующих (регулирующих) воздействий и их реализации (Талызина, 1969). Эти требования носят общий характер, на них необходимо опираться при разработке программ управления любым процессом. Но каждый раз их реализация требует одновременно опоры на специфические знания, отражающие особенности данного вида управления, прежде всего - особенности управляемого процесса (объекта).
Применительно к процессу обучения реализация этих требований предполагает наличие трех специфических моделей:
1) целей обучения (для чего учить);
2) содержания обучения (чему учить);
3) процесса усвоения (как учить).
Собственно обучающая программа связана с третьей моделью: она должна обеспечить обучение, т.е. достижение цели. Следовательно, она предполагает наличие однозначно понимаемой, конструктивной цели применительно как к обучению в целом, так и применительно к каждому разделу изучаемых знаний.
Аналогично обучающая программа может быть разработана всегда с расчетом на усвоение какого-то содержания, т. е. она предполагает также наличие так или иначе построенного учебного предмета.
Таким образом, прежде чем строить обучающую программу, необходимо определить цели обучения и, в соответствии с ними, содержание, подлежащее усвоению. Не останавливаясь подробно на этих проблемах, отметим лишь некоторые их аспекты.
Содержание целей обучения принципиально определяется общественно-историческими условиями - особенностями данного века, социально-экономическими особенностями страны, а также особенностями и данного учебного заведения. Говоря об особенностях нашего века, прежде всего следует сказать о последствиях научно-технической революции, которая породила систему новых требований к человеку: современный человек нуждается в гораздо большем объеме знаний, чем люди, жившие 100 и даже 50 лет тому назад; полученные им знания сравнительно быстро устаревают, поэтому необходимо перманентное образование, т. е. специалист должен быть подготовлен к самостоятельному получению все новых и новых знаний.
Естественно, что изменения в целях образования неизбежно должны вести к изменениям в содержании обучения. Однако простое добавление все новых и новых объемов информации в существующие учебные планы и учебные программы не может считаться решением проблемы: поток новых знаний непрерывно возрастает, сроки обучения достаточно продолжительны, нагрузки на учащихся предельно велики.
И, главное, это не гарантирует формирования требуемых методов мышления: они не содержатся ни в старых, ни в новых предметных знаниях. Отсюда вытекают две проблемы, связанные с построением содержания:
а) построить содержание учебного предмета таким образом, чтобы, не расширяя его объема, в то же время дать человеку весь необходимый запас знаний;
б) обеспечить формирование методов мышления, позволяющих самостоятельно применять накопленные знания и получать новые.
Современная психология позволяет решить обе эти проблемы. Принципиальное решение этих проблем было найдено проф. П.Я. Гальпериным более двадцати лет тому назад (Гальперин, 1958).
Анализ знаний, накопленных в разных предметных областях, показывает, что их накопление идет, как правило, путем увеличения все новых и новых частных явлений, новых частных зависимостей. Смена точек зрения в понимании их сути происходит сравнительно редко. Именно эту суть, скрытую за частными явлениями, и следует включать в содержание обучения. Фактически это требует перехода на новую систему понятий в каждой научной области.
Первая задача состоит при этом в выделении инварианта системы и в рассмотрении отдельных случаев как частных вариантов.
Если это удается сделать, то изучение множества частных явлений заменяется изучением лишь некоторых из них, которые теперь выступают не как самостоятельные предметы усвоения, а как средство усвоения общего, сущного, на что обучаемого и ориентируют при анализе каждого частного явления. Частных явлений вводится лишь столько, сколько необходимо для усвоения метода, рассчитанного на любое частное явление данной системы.
Рассмотренные принципы построения учебных предметов позволяют избежать перегрузки учебных программ, в то же время их информационная емкость не только не снижается, а наоборот, повышается, так как усвоение фундаментальных знаний позволяет обучаемым самостоятельно анализировать любой частный случай, являющийся проявлением усвоенной сущности, а в ряде случаев - и самостоятельно их получать, причем не только те, которые известны в настоящее время, но и новые.
Однако все это возможно только в том случае, если фундаментальные знания будут усвоены как элементы адекватной им деятельности. В самом деле, если эти знания будут просто заучены, то они будут пригодны только лишь для воспроизведения, но не для применения - анализа или построения различных частных случаев. Здесь мы подходим ко второй из указанных проблем проблеме формирования продуктивных видов мыслительной деятельности (методов мышления), познавательной деятельности в целом.
Сравнительные данные по экспериментальному и традиционному обучению синтаксису и пунктуации (сравнение количественных и качественных показателей)
| № пп | Сравниваемые данные | Экспериментальное обучение | Традиционное обучение |
| 1. | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Количество ошибок на одного испытуемого в одном тексте | 0-1 | 4-7 и более |
| 2. | Время, затрачиваемое на обучение | а) 45 часов для учащихся школы | Приблизительно 170 ч. (по программе). |
| б) 40 часов для студентов | Приблизительно 130 ч. (по программе). | ||
| 3 | Объем материала, подлежащего усвоению (количество новых понятий): по синтаксису и пунктуации | 200 | 1700 |
Из этого следуют два вывода: во-первых, «усвоенное знание» - понятие относительное. Во-вторых, при организации усвоения любых знаний необходимо заранее планировать ту деятельность, в которую они должны войти и которая обеспечивает достижение тех целей, ради которых организуется усвоение данных знаний.
Отсутствие заботы о деятельности, адекватной целям обучения и специфике усваиваемых знаний, составляет один из главных недостатков современного образования. Это приводит к тому, что учащиеся пользуются той деятельностью, которой располагают или которую сами случайно находят, сталкиваясь с материалом, выполняя определенные задания с ним. Этот дефект так долго не ликвидируется только потому, что он сочетается с другим, не менее серьезным - неопределенностью в формулировке целей обучения применительно каждому предмету, к каждому его разделу. Все вместе взятое приводит к тому, что фактически каждый преподаватель по-своему определяет критерий знаний учащихся. Отсюда логично следует разброс в оценках одних и тех же знаний, у одного и того же учащегося.
Это означает, что, кроме программы знаний, подлежащих усвоению, по каждому предмету должна быть программа видов деятельности, в которые эти знания должны войти. Среди этих видов деятельности часть из них может быть сформирована в предыдущем обучении, остальные подлежат формированию при изучении данного предмета.
Программа новых видов деятельности - это такая же необходимая составная часть содержания обучения, как и программа знаний, отбираемая в той или иной области.
При этом следует отметить, что если система действий, видов деятельности, используемых при усвоении знаний, ограничена, то будет происходить накопление знаний, но не будут приобретаться новые познавательные возможности. Так, в нашем примере с понятиями можно всю систему научных понятий того или иного учебного предмета сформировать с помощью действия подведения под понятие. Ученик будет ориентироваться каждый раз на существенные свойства предметов, безошибочно распознавать их, но и только. Но можно сделать и другое: при усвоении двух-трех понятий сформировать всю систему возможных познавательных действий. В этом случае знаний ученик приобретает мало, но познавательные возможности его будут существенно выше, чем в первом случае.
Сказанное означает, что при построении содержания обучения необходимо предусмотреть все основные виды деятельности, необходимые для работы с данными знаниями, для решения задач, предусмотренных целью обучения. При этом важно отметить, что в их число должны войти не только специфические приемы деятельности, характерные для данной области знаний, но и логические приемы мышления. Разумеется, логические приемы мышления всегда связаны с какой-то специфической деятельностью, в то же время они должны выступать перед учащимися как самостоятельный предмет усвоения. Так, действие распознавания всегда связано со специфическими признаками и специфическими приемами по установлению наличия этих признаков в распознаваемых объектах. Однако этот прием содержит логическую часть, независимую от специфики материала, с которым работает человек. В силу этого, логические приемы, будучи усвоены при изучении одного предмета, могут в дальнейшем широко применяться при усвоении других учебных предметов как готовые познавательные средства. Следовательно, при построении содержания обучения необходимо учитывать межпредметные связи, используя при этом не только знания, обеспеченные ранее изученными курсами, но и приемы деятельности, - как специфические, так и логические.
Проведенный анализ показывает, что в содержание обучения любому предмету фактически входят не только специфические знания, но и система специфических и логических приемов мыслительной деятельности, без которых данные знания не могут быть ни усвоены, ни применены.
Конкретное содержание отбираемых видов деятельности зависит не только от целей обучения, но и характера предметных знаний. Если в содержание обучения включены фундаментальные знания, то деятельность, адекватная таким знаниям, должна представлять собой обобщенные приемы познавательной деятельности, пригодные для анализа любого случая, входящего в систему вариантов проявления усваиваемой сущности. Если же программа знаний состоит из набора частных явлений, то и программу деятельности будут составлять частные ее виды, каждый из которых пригоден для работы лишь с соответствующим конкретным видом знаний данной области.
Сформированные виды деятельности будут соответствовать целям обучения только в том случае, когда последние будут представлены в виде типовых задач, при решении которых должны использоваться усваиваемые знания. Эти задачи также могут быть представлены на разном уровне общности: от набора конкретных, частных задач до системы фундаментальных, ориентированных на применение фундаментальных знаний. В последнем случае набор этих задач будет небольшой, но умение их решать означает умение решить любой вариант из системы частных задач, являющихся разновидностями фундаментальных. При этом в ряде случаев анализ на уровне инвариантного содержания накопленных знаний и решаемых с их помощью задач позволяет строить такие виды деятельности, которые оказываются пригодными для целого ряда дисциплин.
Наличие программы деятельностей, в свою очередь, позволяет усваиваемые знания включать с самого начала в состав таких деятельностей, которые адекватны целям, и снять существующий разрыв между усвоением и применением знаний. Усвоение знаний всегда происходит через их применение - использование в какой-то деятельности. Однако в практике обучения часто средством усвоения служат деятельности запоминания и воспроизведения знаний. Эта деятельность адекватна лишь существующей практике экзаменов, да и то только тогда, когда они проводятся непосредственно после заучивания материала: после сравнительно небольшого промежутка времени учащийся оказывается не в состоянии воспроизвести заученные знания.
В тех случаях, когда планируется обучение учащихся решению каких-то задач - знания используются при их решении, то есть усваиваются теперь в системе другой деятельности. Правда и в этом случае далеко не всегда отбираются задачи, отражающие современные требования к выпускнику того или иного учебного заведения.
Наоборот, если знания с самого начала включать в деятельность, адекватную целям обучения и специфике усваиваемых знаний (опирающуюся на существенные стороны этих знаний), то происходит одновременное усвоение и требуемое применение знаний, причем учащиеся непроизвольно и прочно запоминают выполняемую деятельность, а с ней и использованные при ее выполнении знания.
Если цели представляются в виде типовых задач, то адекватное им содержание обучения - в виде системы тех видов деятельности, которые обеспечивают успешное решение этих задач. Качество знаний фактически определяется содержанием отобранной деятельности, входя в нее в виде ориентировочной основы или других ее элементов.
Анализ обучения можно начать, конечно, и в обратном порядке - от предметных знаний, включенных в ныне существующие программы, но и в этом случае необходимо найти обоснованные ответы на те же самые вопросы: а) в состав какой деятельности включать эти знания; б) соответствует ли выбранная деятельность тем жизненным задачам, ради которых изучается данный предмет.
Проведенный анализ показывает, что предметные знания соединяются с целями обучения через деятельность. Она является центральным звеном, с какого бы конца учебного процесса мы ни двигались при его анализе.
В связи с этим встает вопрос о методах моделирования требуемых видов деятельности. Конечно, нужную деятельность можно лишь назвать. Допустим, деятельность по распознаванию явлений, деятельность по доказательству теорем и т. д. Вводя задачи, требующие применения этой деятельности, мы будем способствовать ее формированию, но мы не сможем гарантировать ее формирования, не сможем обеспечить осознавание учащимися выполняемой деятельности, а также наилучший способ ее выполнения. В этом случае процесс ее становления остается в значительной степени неуправляемым, а тем самым и не гарантированным.
В тех случаях, когда заранее известен объективный состав формируемой деятельности, он делается предметом усвоения учащихся и предметом управления со стороны обучающего. В результате обеспечивается сознательное усвоение всеми учащимися этой деятельности и с теми качествами, которые требуются целями обучения.
Для выявления объективного состава деятельности используются два метода; один из них может быть назван как теоретико-экспериментальный путь.
В этом случае получение требуемой познавательной деятельности начинается с построения предварительной модели, основанной на теоретическом анализе решений задач данного класса, на анализе затруднений, возникающих у учащихся в практике обучения и на основе знаний о структуре и функциональных особенностях деятельности.
Второй этап рассматриваемого пути состоит в экспериментальной проверке полученной модели. Для этого берутся учащиеся, которые или совсем не знакомы с классом задач, решаемых с помощью данной деятельности, или знакомые с ними, но совсем не умеют их решать. У этих учащихся при реализации всех условий управления формируется деятельность в том содержании, которое выявлено в результате предварительного анализа.
Наблюдение за ходом решения задач в процессе обучения, анализ допущенных ошибок и результаты контрольных заданий, направленных на проверку разных качеств сформированной деятельности, позволяют установить, все ли компоненты интересующей деятельности выявлены и правильно ли установлен порядок их изучения. Если оказывается, что предварительно разработанная модель не полна (или не верна), то на основе анализа полученных результатов происходит ее доработка и дальнейшая экспериментальная проверка.
Особенность данного пути построения деятельности состоит в том, что он начинается с анализа требований, которые объективно предъявляют к человеческой деятельности задачи, ради решения которых эта деятельность формируется.
Другой путь - анализ сложившихся видов деятельности. Этот путь выявления компонентов интересующей деятельности в психолого-педагогических науках более распространен, чем первый. Суть его состоит в том, что отбирается группа людей, которые преуспевают в решении задач данного класса. Успешность решения ими задач принимается фактически за показатель того, что применяемые ими приемы познавательной деятельности являются адекватными требованиям задач данного класса.
На первый взгляд кажется, что этот путь более прост и более надежен. Фактически это не так. Дело в том, что сформировавшаяся познавательная деятельность - это деятельность умственная, обобщенная, сокращенная, автоматизированная. В таком виде выявить ее истинное содержание весьма трудно: в сознании человека остаются лишь отдельные ее звенья.
Это не значит, разумеется, что этот путь должен быть полностью отвергнут. Зная закономерности формирования познавательной деятельности, в ряде случаев можно действие, выполняемое «по формуле», развернуть, представить его подлинное содержание. Вместе с тем, указание первого пути - теоретико-экспериментальное построение приемов познавательной деятельности - ставит вопрос, возможно ли моделирование таких приемов познавательной деятельности, которые не использовались до сих пор, а по эффективности превышают используемые. Мы отвечаем на этот вопрос положительно. Дело в том, что процесс накопления познавательных возможностей человека идет, как правило, стихийно. В силу этого далеко не все приемы познавательной деятельности, используемые людьми, являются рациональными. Психологическая наука, опираясь на знания о структуре и функциях человеческой деятельности, должна не только фиксировать накопленный опыт, но и опережать практику познания, освещать ей путь. Возможность моделирования более рациональных приемов деятельности, чем достигнутые опытом, по-новому ставит и проблему нормативных видов познавательной деятельности: нормативные виды познавательной деятельности определяются не только имеющимися накоплениями в сфере социального опыта, но и возможностями науки, призванной ускорять темпы накопления. В частности, исследования, проведенные за последние двадцать лет в советской психологии на основе теории поэтапного формирования умственных действий П.Я. Гальперина, показали, что в этом отношении открываются большие перспективы.
Анализ целей и содержания обучения фактически подвел нас к пониманию сути и третьего звена обучения - процесса усвоения. Этот процесс всегда представляет собой деятельность учащихся с усваиваемыми знаниями. В случае наличия заранее составленной программы видов деятельности учащиеся выполняют те их виды, которые были предусмотрены программой для данных знаний. Усвоить знания в системе определенной деятельности можно только выполняя ее. Задача управления состоит в том, чтобы обеспечить усвоение этой деятельности всеми учащимися и с теми качествами, которые предусмотрены целью обучения. Таким образом в качестве объекта управления выступает процесс усвоения, представляющий собой деятельность обучаемого. Для реализации вышеуказанных требований применительно к управлению процессом учения необходима такая теория учения, которая, рассматривая процесс учения как усвоение учащимися различных видов деятельности, располагает системой независимых характеристик (переменных) деятельности (объекта управления). Знание системы характеристик необходимо как для определения содержания информации, которую необходимо получать по каналу обратной связи, так и для оказания корректирующих воздействий на управляемый процесс.
Кроме того, психологическая теория должна указать основные этапы управляемого процесса (основные переходные состояния). Знание этапов процесса учения позволяет составить программу управления, адекватную природе этого процесса и логике его переходов из одного качественного состояния в другое.
Анализ, проведенный нами в ранее указанных, показал, что в психологии наиболее полно удовлетворяет этим требованиям советская теория поэтапного формирования умственных действий, разработанная проф. П.Я. Гальпериным и его учениками и последователями. Именно эту теорию мы и рассматриваем в качестве психологической основы при построении научно обоснованных обучающих программ.
В качестве основной системы характеристик любой деятельности, а тем самым и любых знаний, данная теория указывает следующие: форму, в которой деятельность может быть использована человеком; степень обобщения усвоенной деятельности и знаний; мера свернутости и мера освоенности (автоматизированность, легкость и т.п.).
Одна и та же деятельность по форме может быть материальной или материализованной, перцептивной, внешнеречевой, умственной. Степень обобщения деятельности и знаний определяется отношением субъективно возможной широты их применения к объективно возможной: каждая деятельность имеет свои границы применимости, но обучаемый не всегда исчерпывает их полностью. Мера приближения к этим границам и характеризует степень обобщенности усвоенной деятельности.
Последние две характеристики связаны со степенью осознавания процесса выполняемой деятельности и быстротой.
Качественные изменения деятельности по этим характеристикам в сочетании и образуют этапы ее усвоения.
Согласно принятой теории процесс усвоения проходит шесть этапов: мотивационный, этап составления схемы ориентировочной основы деятельности; этап формирования деятельности в материализованной (материальной) форме; этап внешнеречевой деятельности; этап выполнения деятельности во внешней речи про себя и этап выполнения деятельности в форме внутренней речи.
Данные характеристики деятельности и этапы ее становления и определяют требования к составлению обучающих программ.
2. При оценке авторской технологии проверяйте ее на соответствие признакам педагогической (методической) технологии
Классификационные параметры технологииПо уровню применения: общепедагогическая.
По философской основе: приспосабливающаяся.
По основному фактору развития: социогенная.
По концепции усвоения: ассоциативно-рефлекторная + бихевиористская.
По характеру содержания и структуры: проникающая.
По типу управления: программная.
По организационным формам: классно-урочная, групповая, индивидуальная.
По подходу к ребенку: помощь.
По преобладающему методу: репродуктивная.
По направлению модернизации: эффективная организация и управление.
По категории обучаемых: любые.
Целевые ориентации
• Эффективное обучение на основе научно разработанной программы.
• Обучение, учитывающее индивидуальные данные ребенка.
Концептуальные основы
Под программированным обучением понимается управляемое усвоение программированного учебного материала с помощью обучающего устройства (ЭВМ, программированного учебника, кинотренажера и др.). Программированный учебный материал представляет собой серию сравнительно небольших порций учебной информации («кадров», файлов, «шагов»), подаваемых в определенной логической последовательности
Принципы программированного обучения
Первым принципом программированного обучения является определенная иерархия управляющих устройств.
Термин «иерархия» означает ступенчатую соподчиненность частей в каком-то целостном организме (или системе) при относительной самостоятельности этих частей. Поэтому говорят, что управление таким организмом или системой построено по иерархическому принципу.
Сущность второго принципа - принципа обратной связи вытекает из кибернетической теории построения преобразований информации (управляющих систем) и требует цикличной организации системы управления учебным процессом по каждой операции учебной деятельности. При этом имеется в виду не только передача информации о необходимом образе действия от управляющего объекта к управляемому (прямая связь), но и передача информации о состоянии управляемого объекта управляющему (обратная связь).
Обратная связь необходима не только педагогу, но и учащемуся; одному - для понимания учебного материала, другому - для коррекции. Поэтому говорят об оперативной обратной связи. Обратная связь, которая служит для самостоятельной коррекции учащимися результатов и характера его умственной деятельности, называется внутренней. Если же это воздействие осуществляется посредством тех же управляющих устройств, которые ведут процесс обучения (или педагогом), то такая обратная связь называется внешней. Таким образом, при внутренней обратной связи учащиеся сами анализируют итоги своей учебной работы, а при внешней это делают педагоги или управляющие устройства.
Третий принцип программированного обучения состоит в осуществлении шагового технологического процесса при раскрытии и подаче учебного материала. Выполнение этого требования позволяет достичь общепонятности обучающей программы.
Шаговая учебная процедура - это технологический прием, означающий, что учебный материал в программе состоит из отдельных, самостоятельных, но взаимосвязанных, оптимальных по величине порций информации и учебных заданий (отражающих определенную теорию усвоения знаний учащимися и способствующих эффективному усвоению знаний и умений). Совокупность информации для прямой и обратной связи и правил выполнения познавательных действий образует шаг обучающей программы.
В состав шага включаются три взаимосвязанных звена (кадра): информация, операция с обратной связью и контроль. Последовательность шаговых учебных процедур образует обучающую программу - основу технологии программированного обучения.
Четвертый принцип программированного обучения исходит из того, что работа учащихся по программе является строго индивидуальной, возникает естественное требование вести направленный информационный процесс и предоставлять каждому учащемуся возможность продвигаться в учении со скоростью, которая для его познавательных сил наиболее благоприятна, а в соответствии с этим возможность приспосабливать и подачу управляющей информации. Следование принципу индивидуального темпа и управления в обучении создает условия для успешного изучения материала всеми учащимися, хотя и за разное время.
Пятый принцип требует использования специальных технических средств для подачи программированных учебных материалов при изучении ряда дисциплин, связанных с развитием определенных черт личности и качеств учащихся, например, хорошей реакции, ориентировки. Эти средства можно назвать обучающими, так как ими моделируется с любой полнотой деятельность педагога в процессе обучения.
Виды обучающих программ
• Линейные программы представляют собой последовательно сменяющиеся небольшие блоки учебной информации с контрольным заданием. Обучающийся должен дать правильный ответ, иногда просто выбрать его из нескольких возможных. В случае правильного ответа он получает новую учебную информацию, а если ответ неправильный, то предлагается вновь изучить первоначальную информацию
• Разветвленная программа отличается от линейной тем, что обучаемому, в случае неправильного ответа, может предоставляться дополнительная учебная ин формация, которая позволит ему выполнить контрольное задание, дать правильный ответ и получить новую порцию учебной информации.
• Адаптивная программа подбирает или предоставляет обучаемому возможность самому выбирать уровень сложности нового учебного материала, изменять его по мере усвоения, обращаться к электронным справочникам, словарям, пособиям и т.д.
Адаптивность в темпе учебной работы и оптимальность обучения достигаются только путем использования специальных технических средств, в частности, компьютера, работающих по программе поиска наивыгоднейшего режима обучения и автоматически поддерживающих найденные условия. В частично адаптивной программе осуществляется разветвление (дается другой вариант) на основе одного (последнего) ответа ученика. В полностью адаптивной программе диагностика знаний учащегося представляет многошаговый процесс, на каждом шаге которого учитываются результаты предыдущих.
• Комбинированная программа включает в себя фрагменты линейного, разветвленного, адаптивного программирования. Алгоритм. Пошаговые программы породили алгоритмизацию обучения - составление учебных алгоритмов. Алгоритм в дидактике - это предписание, определяющее последовательность умственных и/или практических операций по решению задач определенного класса. Алгоритм является как самостоятельным средством обучения, так и частью обучающей программы.
Как разновидность идей программирования в обучении возникает блочное и модульное обучение.
Блочное обучение осуществляется на основе гибкой программы, обеспечивающей ученикам возможность выполнять разнообразные интеллектуальные операции и использовать приобретаемые знания при решении учебных задач. Выделяются следующие последовательные блоки такой обучающей программы, предусматривающие гарантированное усвоение определенного темой материала:
- информационный блок;
- тестово-информационный (проверка усвоенного);
- коррекционно-информационный (в случае неверного ответа - дополнительное обучение);
- проблемный блок: решение задач на основе полученных знаний;
- блок проверки и коррекции.
Изучение следующей темы повторяет вышеприведенную последовательность.
Модульное обучение (как развитие блочного) - такая организация процесса учения, при которой учащийся работает с учебной программой, составленной из модулей.
Технология модульного обучения является одним из направлений индивидуализированного обучения, позволяющим осуществлять самообучение, регулировать не только темп работы, но и содержание учебного материала. Сам модуль может представлять содержание курса в трех уровнях: полном, сокращенном и углубленном. Программный материал подается одновременно на всех возможных кодах: рисуночном, числовом, символическом и словесном. Обучающим модулем называют автономную часть учебного материала, состоящую из следующих компонентов:
-точно сформулированная учебная цель (целевая программа);
-банк информации: собственно учебный материал в виде обучающих программ;
-методическое руководство по достижению целей;
-практические занятия по формированию необходимых умений;
-контрольная работа, которая строго соответствует целям, поставленным в данном модуле.
Общая система знаний и качеств личности представляется как иерархия модулей. Система контроля и оценки учебных достижений - рейтинговая; накопление рейтинга происходит в процессе текущего, промежуточного и заключительного контроля. Объединение идеи модулей с технологией проблемного обучения дает гибкую технологию проблемно-модульного обучения; она разрабатывается в основном для высшей школы, но может быть применена и в средней.
Еще одним вариантом программированного обучения является технология полного усвоения знаний. После определения диагностично поставленных целей по предмету материал разбивается на фрагменты - учебные элементы, подлежащие усвоению. Затем разрабатываются проверочные работы по разделам (сумме учебных элементов), далее организуется обучение, проверка - текущий контроль, корректировка и повторная, измененная проработка - обучение. И так до полного усвоения заданных учебных элементов и тем, разделов, предмета в целом.
Тема урока. Первоначальное знакомство с Mathcad.
Цель урока. Познакомить учащихся с назначением, с основными возможностями и понятиями пакета.
Тип урока. Изучение нового материала.
Ход урока.
I. Организационный момент. (5 минут).
II. Объяснение нового материала. (30 минут)1) Назначение пакета и основные его возможности.2) Запуск Mathcad.3) Рабочее окно Mathcad III. Итог урока. (5 минут)
Ход урока.
I. Организационный момент.
Учащиеся записывают тему урока в тетрадь, учитель проверяет присутствующих на занятии.
II. Объяснение нового материала.
То, что под знаком ! , учащиеся записывают в тетрадях.
1) Назначение пакета! Mathcad является интегрированной системой программирования, ориентированной на проведение математических и инженерно-технических расчетов. Он является новой уникальной системой для работы с формулами, числами, текстами и графиками. Пакет чрезвычайно прост в использовании. Его интерфейс настолько удобно сделан, что пользователь работает с рабочим листом программы, как с листом бумаги, где он пишет формулы и математические выражения в их привычной нотации! Система Mathcad содержит текстовый редактор, мощный вычислитель и графический процессор. Текстовый редактор служит для ввода и редактирования текстов. Тексты являются комментариями, и входящие в них математические выражения не исполняются. Текст может состоять из слов, математических выражений и формул, спецзнаков. Отличительная черта Mathcad - использование общепринятой в математике символики. Например, знак деления обозначается горизонтальной чертой, а не наклонной. Вычислитель обладает уникальными возможностями. Он обеспечивает вычисления по сложным математическим формулам, имеет большой набор встроенных математических функций, позволяет вычислять ряды, суммы и произведения, определенные интегралы и производные, работать с комплексными числами, а также решать линейные и нелинейные уравнения, выполнять векторные и матричные операции. Графический процессор служит для создания графиков. Графический процессор сочетает чрезвычайную простоту общения с пользователем с самыми изысканными возможностями графических средств. Простые графики нескольких функций пользователь может начать строить буквально в первые секунды знакомства с системой. Помимо традиционных типов графиков, можно строить полярные графики, графики поверхностей, графики векторных полей и линии уровня. Графика ориентирована на решение типичных математических задач. Возможно быстрое изменение графиков, наложение их на текстовые надписи и перемещение в любое место документа. Объединяя в одном рабочем месте текст, графику и математические вычисления, Mathcad облегчает понимание самых сложных вычислений.
2) Запуск пакета.
Познакомимся с одним из основных способов запуска пакета Mathcad.
1. Переместить указатель мыши (сейчас он имеет вид стрелки) на кнопку Пуск, расположенную в левом углу экрана, и щелкните основной кнопкой мыши.
2. Перемещать указатель вверх до тех пор, пока пункт меню Программы не окажется подсвеченным. На экране при этом возникнет список программ.
3. Перемещать указатель до тех пор, пока выбранным не окажется пункт меню Mathcad PLUS.
4. Щелкнуть на нем, чтобы открыть Mathcad.! Запуск Mathcad: Пуск>Программы>Mathcad Plus.
3) Рабочий экран Mathcad.
Теперь рассмотрим элементы окна пакета. Подобно другим программам под Windows, Mathcad содержит полосу меню (верхняя строка в окне). Чтобы вызвать меню, достаточно щелкнуть по нему мышью или нажать клавишу [Alt] вместе с подчеркнутым символом. Каждая кнопка в полосе кнопок, находящейся ниже меню, открывает палитру символов. Эти палитры служат для вставки операторов, греческих букв, графиков и т.п. Ниже этой полосы кнопок - панель инструментов. Многие команды меню можно быстро вызвать, нажать кнопку на панели инструментов. Для того, чтобы узнать, что делает кнопка, достаточно нажать на нее, и появится строка сообщений. Прямо под панелью инструментов располагается панель шрифтов. Она содержит шаблоны выбора и кнопки, используемые для задания характеристик шрифтов в уравнениях и тексте. Учащиеся просматривают рабочий экран пакета. В правой стороне окна вы видите вертикальную полосу прокрутки. Она позволяет просмотреть те части рабочего места, которые в данный момент не отображаются на экране. Для того, чтобы увидеть то, что находится на рабочем листе выше или ниже отображаемой в текущий момент части, достаточно щелкнуть на соответствующей стрелке полосы прокрутки. В нижней части окна вы видите горизонтальную полосу прокрутки. Она действует аналогично вертикальной. Различие лишь в том, что прокрутка осуществляется вправо и влево, а не вверх и вниз. Далее учащиеся просматривают действия полос прокрутки.4) Основные понятия. Mathcad прост. Он был создан в соответствии с главными задачами: быть мощным, гибким и легким в использовании. В Mathcad:- Везде используется привычный способ математической записи. Если существует общепринятый способ изображения уравнения, математической операции или график, то Mathcad использует его.- То, что вы видите, это то, что вы получаете. Не существует никакой скрытой информации; все показывается на экране. Результат вывода на печать выглядит в точности так же, как на экране дисплея.- Для создания простых выражений достаточно их просто напечатать. Мathcad использует клавиши для печати стандартных математических операций.
Mathcad позволяет создать график, вычислить интеграл или другое математическое выражение, просто заполняя пустые поля в предлагаемых бланках - числовые алгоритмы, используемые пакетом, являются общепринятыми и отличаются устойчивостью и хорошей изученностью. Вычисление интегралов, обращение матриц и решение уравнений осуществляются надежными стандартными методами.
III. Итог урока.
Итак, сегодня мы с вами познакомились с одним из самых мощных интегрированных математических пакетов - Mathcad. Научились запускать пакет, изучили рабочий экран, познакомились с основными понятиями и возможностями пакета Mathcad. А теперь ответьте на вопросы.
1) Каково назначение пакета?
2) Как производится запуск пакета?
3) Назовите все элементы окна пакета.
4) Каковы основные возможности пакета?
Урок по предмету Геометрия
Тема урока. Моделирование на уроках геометрии
Введение метода координат в геометрии позволяет решать алгебраическим способом геометрические задачи. Метод координат связал два важных раздела математики и позволил развивать конструктивистское мышление учащихся. Решение сложных геометрических задач начинается с изготовления чертежа. Этот процесс аналогичен процессу построения алгоритма в программировании. На дисплее легко воспроизводится не только статистическая картина, но и динамическая. В интерактивном режиме возможны динамические чертежи, сам процесс построения чертежа, анализ полученных конфигураций. Современные программные средства позволяют обойтись без программирования. Их можно активно использовать в учебном процессе. Но более важна для учащихся технология моделирования процессов, реализуемых программными средствами. Эти технологии являются эффективным средством обучения.
В процессе моделирования геометрических объектов воображение, логическое мышление связываются с изображением, совершаются элементы исследовательской деятельности, интегрируются знания. Особенно эффективно моделирование геометрических мест точек на учебных компьютерных моделях, где модель представлена в форме программы на языке программирования. Такие модели полезны для глубокого понимания геометрической задачи. Динамические модели позволяют наблюдать изменение чертежа и смену состояний процесса моделирования во времени. Основа моделирования - ортонормированный репер. Написание моделирующих программ происходит на спаренных уроках геометрии и информатики. Такие уроки – хорошие упражнения в технике программирования: построение алгоритма, представления данных и т. п. Перед построением модели сначала учащиеся решают геометрическую задачу, вводят канонический репер геометрического места точек, находят уравнение этого ГМТ. Постановку задачи компьютерного моделирования геометрического места точек осуществляются в одной из двух форм:
Средствами среды программирования Turbo Pascal моделировать процесс построения геометрического места точек:
1) вычисляя координаты точек, входящих в ГМТ, по известным формулам на экране компьютера путем составления и решения уравнений;
2) выполняя сканирование для определения координат точек.
Рассмотрим одну из задач, предложенную на совместных уроках геометрии и информатики: Найти множество точек плоскости, сумма квадратов расстояний каждой из которых до вершин данного прямоугольника равна квадрату длины данного отрезка. Учащиеся сначала на уроке геометрии находят, что если длина данного отрезка больше длины диагонали прямоугольника, то искомое ГМТ – окружность с центром в центре симметрии прямоугольника и радиусом
,
где m – длина данного отрезка, a, b – длины сторон прямоугольника.
При 
, искомое ГМТ - точка.
При 
, искомое ГМТ – нулевое множество.
После геометрического решения задачи учащиеся приступают к моделированию.
Моделирование
Постановка задачи: Средствами среды программирования моделировать процесс построения ГМТ, вычисляя координаты всех точек по математическим формулам, выполняя сканирование экранной области для определения координат точек и проверки условий, полученных из математических формул.
План моделирования
Для переменной точки М из области сканирования вычислять квадраты длин отрезков АМ, СМ, ВМ, ДМ, где А, В, С, Д,- вершины прямоугольника с координатами А (0,0),В(0,в), С (а, в), Д(0,а). Искомое ГМТ – множество точек М.
Технология моделирования
1.Изобразить прямоугольник
2.С помощью известных процедур изобразить искомое ГМТ.
В учебнике Александрова А.Д. «Геометрия» для 9 классов достаточно много задач на нахождение ГМТ на плоскости, которые успешно можно моделировать средствами среды программирования Turbo Pascal.
Школьный курс геометрии состоит из элементов оснований геометрии и прикладной математики. Поэтому прикладные задачи являются неотъемлемой частью школьного образования. Использование компьютера позволяет осуществить насыщенную деятельность в решение прикладных задач на уроках геометрии.
Список использованных источников
1. Методика составления обучающих программ. (Учебное пособие). М., Изд-во Моск. ун-та, 1980.
2. Талызина Н.Ф. Теоретические проблемы программированного обучения. М., 1969.
• Комбинированная программа включает в себя фрагменты линейного, разветвленного, адаптивного программирования. Алгоритм. Пошаговые программы породили алгоритмизацию обучения - составление учебных алгоритмов. Алгоритм в дидактике - это предписание, определяющее последовательность умственных и/или практических операций по решению задач определенного класса. Алгоритм является как самостоятельным средством обучения, так и частью обучающей программы.
Как разновидность идей программирования в обучении возникает блочное и модульное обучение.
Блочное обучение осуществляется на основе гибкой программы, обеспечивающей ученикам возможность выполнять разнообразные интеллектуальные операции и использовать приобретаемые знания при решении учебных задач. Выделяются следующие последовательные блоки такой обучающей программы, предусматривающие гарантированное усвоение определенного темой материала:
- информационный блок;
- тестово-информационный (проверка усвоенного);
- коррекционно-информационный (в случае неверного ответа - дополнительное обучение);
- проблемный блок: решение задач на основе полученных знаний;
- блок проверки и коррекции.
Изучение следующей темы повторяет вышеприведенную последовательность.
Модульное обучение (как развитие блочного) - такая организация процесса учения, при которой учащийся работает с учебной программой, составленной из модулей.
Технология модульного обучения является одним из направлений индивидуализированного обучения, позволяющим осуществлять самообучение, регулировать не только темп работы, но и содержание учебного материала. Сам модуль может представлять содержание курса в трех уровнях: полном, сокращенном и углубленном. Программный материал подается одновременно на всех возможных кодах: рисуночном, числовом, символическом и словесном. Обучающим модулем называют автономную часть учебного материала, состоящую из следующих компонентов:
-точно сформулированная учебная цель (целевая программа);
-банк информации: собственно учебный материал в виде обучающих программ;
-методическое руководство по достижению целей;
-практические занятия по формированию необходимых умений;
-контрольная работа, которая строго соответствует целям, поставленным в данном модуле.
Общая система знаний и качеств личности представляется как иерархия модулей. Система контроля и оценки учебных достижений - рейтинговая; накопление рейтинга происходит в процессе текущего, промежуточного и заключительного контроля. Объединение идеи модулей с технологией проблемного обучения дает гибкую технологию проблемно-модульного обучения; она разрабатывается в основном для высшей школы, но может быть применена и в средней.
Еще одним вариантом программированного обучения является технология полного усвоения знаний. После определения диагностично поставленных целей по предмету материал разбивается на фрагменты - учебные элементы, подлежащие усвоению. Затем разрабатываются проверочные работы по разделам (сумме учебных элементов), далее организуется обучение, проверка - текущий контроль, корректировка и повторная, измененная проработка - обучение. И так до полного усвоения заданных учебных элементов и тем, разделов, предмета в целом.
3. Разработать два конспекта уроков (по стереометрии, алгебре и началам анализа), реализующие положения технологии
Урок по предмету Алгебра и начала анализаТема урока. Первоначальное знакомство с Mathcad.
Цель урока. Познакомить учащихся с назначением, с основными возможностями и понятиями пакета.
Тип урока. Изучение нового материала.
Ход урока.
I. Организационный момент. (5 минут).
II. Объяснение нового материала. (30 минут)1) Назначение пакета и основные его возможности.2) Запуск Mathcad.3) Рабочее окно Mathcad III. Итог урока. (5 минут)
Ход урока.
I. Организационный момент.
Учащиеся записывают тему урока в тетрадь, учитель проверяет присутствующих на занятии.
II. Объяснение нового материала.
То, что под знаком ! , учащиеся записывают в тетрадях.
1) Назначение пакета! Mathcad является интегрированной системой программирования, ориентированной на проведение математических и инженерно-технических расчетов. Он является новой уникальной системой для работы с формулами, числами, текстами и графиками. Пакет чрезвычайно прост в использовании. Его интерфейс настолько удобно сделан, что пользователь работает с рабочим листом программы, как с листом бумаги, где он пишет формулы и математические выражения в их привычной нотации! Система Mathcad содержит текстовый редактор, мощный вычислитель и графический процессор. Текстовый редактор служит для ввода и редактирования текстов. Тексты являются комментариями, и входящие в них математические выражения не исполняются. Текст может состоять из слов, математических выражений и формул, спецзнаков. Отличительная черта Mathcad - использование общепринятой в математике символики. Например, знак деления обозначается горизонтальной чертой, а не наклонной. Вычислитель обладает уникальными возможностями. Он обеспечивает вычисления по сложным математическим формулам, имеет большой набор встроенных математических функций, позволяет вычислять ряды, суммы и произведения, определенные интегралы и производные, работать с комплексными числами, а также решать линейные и нелинейные уравнения, выполнять векторные и матричные операции. Графический процессор служит для создания графиков. Графический процессор сочетает чрезвычайную простоту общения с пользователем с самыми изысканными возможностями графических средств. Простые графики нескольких функций пользователь может начать строить буквально в первые секунды знакомства с системой. Помимо традиционных типов графиков, можно строить полярные графики, графики поверхностей, графики векторных полей и линии уровня. Графика ориентирована на решение типичных математических задач. Возможно быстрое изменение графиков, наложение их на текстовые надписи и перемещение в любое место документа. Объединяя в одном рабочем месте текст, графику и математические вычисления, Mathcad облегчает понимание самых сложных вычислений.
2) Запуск пакета.
Познакомимся с одним из основных способов запуска пакета Mathcad.
1. Переместить указатель мыши (сейчас он имеет вид стрелки) на кнопку Пуск, расположенную в левом углу экрана, и щелкните основной кнопкой мыши.
2. Перемещать указатель вверх до тех пор, пока пункт меню Программы не окажется подсвеченным. На экране при этом возникнет список программ.
3. Перемещать указатель до тех пор, пока выбранным не окажется пункт меню Mathcad PLUS.
4. Щелкнуть на нем, чтобы открыть Mathcad.! Запуск Mathcad: Пуск>Программы>Mathcad Plus.
3) Рабочий экран Mathcad.
Теперь рассмотрим элементы окна пакета. Подобно другим программам под Windows, Mathcad содержит полосу меню (верхняя строка в окне). Чтобы вызвать меню, достаточно щелкнуть по нему мышью или нажать клавишу [Alt] вместе с подчеркнутым символом. Каждая кнопка в полосе кнопок, находящейся ниже меню, открывает палитру символов. Эти палитры служат для вставки операторов, греческих букв, графиков и т.п. Ниже этой полосы кнопок - панель инструментов. Многие команды меню можно быстро вызвать, нажать кнопку на панели инструментов. Для того, чтобы узнать, что делает кнопка, достаточно нажать на нее, и появится строка сообщений. Прямо под панелью инструментов располагается панель шрифтов. Она содержит шаблоны выбора и кнопки, используемые для задания характеристик шрифтов в уравнениях и тексте. Учащиеся просматривают рабочий экран пакета. В правой стороне окна вы видите вертикальную полосу прокрутки. Она позволяет просмотреть те части рабочего места, которые в данный момент не отображаются на экране. Для того, чтобы увидеть то, что находится на рабочем листе выше или ниже отображаемой в текущий момент части, достаточно щелкнуть на соответствующей стрелке полосы прокрутки. В нижней части окна вы видите горизонтальную полосу прокрутки. Она действует аналогично вертикальной. Различие лишь в том, что прокрутка осуществляется вправо и влево, а не вверх и вниз. Далее учащиеся просматривают действия полос прокрутки.4) Основные понятия. Mathcad прост. Он был создан в соответствии с главными задачами: быть мощным, гибким и легким в использовании. В Mathcad:- Везде используется привычный способ математической записи. Если существует общепринятый способ изображения уравнения, математической операции или график, то Mathcad использует его.- То, что вы видите, это то, что вы получаете. Не существует никакой скрытой информации; все показывается на экране. Результат вывода на печать выглядит в точности так же, как на экране дисплея.- Для создания простых выражений достаточно их просто напечатать. Мathcad использует клавиши для печати стандартных математических операций.
Mathcad позволяет создать график, вычислить интеграл или другое математическое выражение, просто заполняя пустые поля в предлагаемых бланках - числовые алгоритмы, используемые пакетом, являются общепринятыми и отличаются устойчивостью и хорошей изученностью. Вычисление интегралов, обращение матриц и решение уравнений осуществляются надежными стандартными методами.
III. Итог урока.
Итак, сегодня мы с вами познакомились с одним из самых мощных интегрированных математических пакетов - Mathcad. Научились запускать пакет, изучили рабочий экран, познакомились с основными понятиями и возможностями пакета Mathcad. А теперь ответьте на вопросы.
1) Каково назначение пакета?
2) Как производится запуск пакета?
3) Назовите все элементы окна пакета.
4) Каковы основные возможности пакета?
Урок по предмету Геометрия
Тема урока. Моделирование на уроках геометрии
Введение метода координат в геометрии позволяет решать алгебраическим способом геометрические задачи. Метод координат связал два важных раздела математики и позволил развивать конструктивистское мышление учащихся. Решение сложных геометрических задач начинается с изготовления чертежа. Этот процесс аналогичен процессу построения алгоритма в программировании. На дисплее легко воспроизводится не только статистическая картина, но и динамическая. В интерактивном режиме возможны динамические чертежи, сам процесс построения чертежа, анализ полученных конфигураций. Современные программные средства позволяют обойтись без программирования. Их можно активно использовать в учебном процессе. Но более важна для учащихся технология моделирования процессов, реализуемых программными средствами. Эти технологии являются эффективным средством обучения.
В процессе моделирования геометрических объектов воображение, логическое мышление связываются с изображением, совершаются элементы исследовательской деятельности, интегрируются знания. Особенно эффективно моделирование геометрических мест точек на учебных компьютерных моделях, где модель представлена в форме программы на языке программирования. Такие модели полезны для глубокого понимания геометрической задачи. Динамические модели позволяют наблюдать изменение чертежа и смену состояний процесса моделирования во времени. Основа моделирования - ортонормированный репер. Написание моделирующих программ происходит на спаренных уроках геометрии и информатики. Такие уроки – хорошие упражнения в технике программирования: построение алгоритма, представления данных и т. п. Перед построением модели сначала учащиеся решают геометрическую задачу, вводят канонический репер геометрического места точек, находят уравнение этого ГМТ. Постановку задачи компьютерного моделирования геометрического места точек осуществляются в одной из двух форм:
Средствами среды программирования Turbo Pascal моделировать процесс построения геометрического места точек:
1) вычисляя координаты точек, входящих в ГМТ, по известным формулам на экране компьютера путем составления и решения уравнений;
2) выполняя сканирование для определения координат точек.
Рассмотрим одну из задач, предложенную на совместных уроках геометрии и информатики: Найти множество точек плоскости, сумма квадратов расстояний каждой из которых до вершин данного прямоугольника равна квадрату длины данного отрезка. Учащиеся сначала на уроке геометрии находят, что если длина данного отрезка больше длины диагонали прямоугольника, то искомое ГМТ – окружность с центром в центре симметрии прямоугольника и радиусом
, где m – длина данного отрезка, a, b – длины сторон прямоугольника.
При
, искомое ГМТ - точка. При
, искомое ГМТ – нулевое множество. После геометрического решения задачи учащиеся приступают к моделированию.
Моделирование
Постановка задачи: Средствами среды программирования моделировать процесс построения ГМТ, вычисляя координаты всех точек по математическим формулам, выполняя сканирование экранной области для определения координат точек и проверки условий, полученных из математических формул.
План моделирования
Для переменной точки М из области сканирования вычислять квадраты длин отрезков АМ, СМ, ВМ, ДМ, где А, В, С, Д,- вершины прямоугольника с координатами А (0,0),В(0,в), С (а, в), Д(0,а). Искомое ГМТ – множество точек М.
Технология моделирования
1.Изобразить прямоугольник
2.С помощью известных процедур изобразить искомое ГМТ.
В учебнике Александрова А.Д. «Геометрия» для 9 классов достаточно много задач на нахождение ГМТ на плоскости, которые успешно можно моделировать средствами среды программирования Turbo Pascal.
Школьный курс геометрии состоит из элементов оснований геометрии и прикладной математики. Поэтому прикладные задачи являются неотъемлемой частью школьного образования. Использование компьютера позволяет осуществить насыщенную деятельность в решение прикладных задач на уроках геометрии.
Список использованных источников
1. Методика составления обучающих программ. (Учебное пособие). М., Изд-во Моск. ун-та, 1980.
2. Талызина Н.Ф. Теоретические проблемы программированного обучения. М., 1969.
