Компьютер как средство обучения

учитывать их тип и структуру. Известно, что структура ППС зависит от его

назначения. Так, основной функцией обучающей программы является обучение,

контролирующей - контроль, а ППС обучающе-контролирующего типа совмещают в

себе обе эти функции. Обучающие ППС предполагают наличие двух составляющих:

демонстрационной, выводящей на экран информацию согласно заранее

разработанного сценария и имитационно-моделирующей, позволяющей

пользователю управлять динамикой изучаемого процесса. Демонстрационная

часть программы предполагает, что все числовые данные и варианты ответов, а

также художественные образы и графики, заложены разработчиками в

компьютерную программу. Работая с этой частью программы, пользователь

(учитель, ученик) в процессе демонстрации уже не имеет возможности

включаться в технологический процесс и управлять им. Все (изменение

параметров, скорость протекания реакции и т.д.) должно быть учтено на этапе

составления такой программы и ее использование наиболее целесообразно при

объяснении нового материала (лекции, семинары).

С методической точки зрения наибольший интерес представляет имитационно-

моделирующая составляющая часть программы, которая позволяет ученику как бы

“погрузиться” в изучаемый процесс, меняя те или иные его параметры,

управлять этим процессом и достигать желаемые результаты. Здесь наиболее

ярко проявляется присущая исключительно компьютеру обучающая функция

программы.

Анализ отечественных и зарубежных ППС обучающе-контролирующего типа

позволил выявить имеющиеся в них положительные и отрицательные моменты. К

основным недостаткам можно отнести следующие: большинство разработанных ППС

предназначены для изучения отдельных тем или разделов учебника, не учтены

общедидактические и общепедагогические задачи, слабо развиты эффективные

системы самоконтроля, отсутствует информационный поток знаний. К

достоинствам следует отнести наличие редактора справочной информации,

открытой (сопряженной с графическим редактором) библиотеки графических

фрагментов, режима произвольно регулируемой лупы для корректировки деталей

изображения и др.

К сожалению, при разработке традиционного курса химии не предполагалось

использование информационной технологии, в связи с чем необходимо было

разработать критерии отбора учебных тем, которые целесообразно изучать с

применением информационной технологии. Критерии отбора учебных тем по химии

для компьютерного обучения можно сформулировать следующим образом: учебный

материал темы должен способствовать созданию информационного потока,

используемого как для вывода теоретического знания, так и его применения;

содержание темы должно предполагать возможности управления учащимися

моделями химических объектов. Эти критерии, а также анализ школьных

учебников для компьютеризированного курса, позволяют отобрать учебные темы

традиционного курса, изучение которых можно проводить с использованием

ПЭВМ.

Разработка специального учебного компьютерного курса выдвигает новые

требования к отбору содержания, позволяющие формировать целенаправленные

учебные информационные потоки. Критерии отбора содержания для такого курса

можно свести к следующим положениям: 1) отбираемое содержание должно

способствовать созданию потока информации; 2) отбираемый материал должен

быть адаптирован для учащихся соответствующего возраста; 3) отбираемый

материал должен включать различные виды наглядности; 4) отбираемое

практическое содержание должно способствовать построению моделей объектов

разного рода и выявлению закономерностей их функционирования; 5)

конструкция содержания должна способствовать классификации и систематизации

потока информации, предъявляемой учащимся.

Таким образом, очевидно, что применение информационной технологии в

процессе обучения химии по традиционным программам возможно лишь

эпизодически, при изучении отдельных тем. Для более полного и

систематического применения информационной технологии в процессе обучения

химии необходимо переработать школьные программы в соответствии с учетом

возможностей.

4. Урок математики

Впервые ЭВМ применялись для проведения расчетов в ядерной физике, т. е.

машины использовались как мощные программные вычислители[11]. Практика

показала, с одной стороны, их высокую эффективность и, с другой —

потенциальные возможности для решения других задач. Так постепенно ЭВМ

осуществили «экспансию» в области ракетной техники (траектории ракет и

спутников), метеорологии (прогнозы погоды), в техническом проектировании

(выбор оптимальных решений, моделирование технических устройств),

управлении (станками, транспортными средствами, технологическими

процессами), научных исследованиях (автоматизация экспериментов, сбор и

отработка информации, моделирование сложных систем и динамических

процессов), в информационном обслуживании (хранение, поиск и выдача

информации) и др. Сфера их применения постоянно расширяется.

Как помочь ребенку изучить такой сложный предмет, как математика? Такой

вопрос задают себе, наверное, многие учителя и родители. Традиционные

методы преподавания школьной математики установились давно, и один из них -

алгоритмический, заключающийся в том, чтобы решить как можно больше задач в

каждом разделе. Причем последние разбиты на несколько этапов, которые

проходят последовательно.

Компания «МедиаХауз» издала «Курс математики 2000 для школьников и

абитуриентов», разработанный Л.Я. Боровским, построенный именно но такому

принципу. Устанавливается программа довольно просто. После регистрации

каждой темы появляется график, относящийся к какой-либо из входящих и нес

задач, и окно, где можно выбрать эту задачу. Отметив требующуюся, следует

указать вариант ее решения и максимально возможной оценки: автопилот

(оценки нет), студент (три), доцент (четыре), профессор (пять). В процессе

решения задачи требуется отвечать на задаваемые программой вопросы (выбрать

один из нескольких вариантов или ввести формулу), которые ставятся на

определенном этапе. На вопросы следует отвечать в течение определенного

времени — каждая просроченная минута расценивается как ошибка. За каждый

ответ проставляются оценки, которые заносятся в журнал. Все промежуточные

преобразования программа выполняет и выводит на экран автоматически.

Данный продукт целесообразно использовать для того, чтобы быстро

повторить некоторые разделы математики перед экзаменами, а также для

выработки навыков решения задач.

Коротко о продукте: Курс математики 2000 для школьников и абитуриентов

Л.Я. Боревского. Базовый — содержит электронный учебник-справочник по

алгебре для средней школы и интерактивную систему решения задач. Курс

математики 2000 для школьников и абитуриентов Л.Я. Боревского. Полный —

включает большее количество задач, а также печатное учебное пособие.[12]

Свободное владение техникой построения графиков различных функций

позволяет решать многие задачи в области математики и физики, а порой

является единственным средством их решения. Учеников привлекает наглядность

графического способа задания функции, т.е. возможность увидеть

функциональную зависимость y=f(x), а умение строить графики функций

представляет большой самостоятельный интерес.

Уже около сорока лет ведутся разработки в создании программ-

графопостроителей, облегчающих работу человека в данной области. Одна из

таких программ - Advanced Grapher.

Advanced Grapher – мощная, но удобная в работе программа для построения

графиков, вычерчивания кривых и вычисления. AG помогает чертить различные

графики и анализировать их. Можно строить графики декартовых (Y(x) and

X(y)), полярных и параметрических функций, табличные графики (чертятся по

таблице значений), уравнения (неявные функции), неравенства и системы

неравенств и наклонных полей. Возможности вычислений: регрессионный анализ,

интегрирование, получение нулей и экстремумов функций, пересечений,

производных, уравнений тангенсов и нормалей, числовой интеграции.

Также Advanced Grapher имеет множество удобных настроек стиля осей

координат, сетки, фона и вида самих графиков, а также возможность

импортировать графические изображения. Программа поддерживает английский,

немецкий, итальянский, французский, испанский, португальский, голландский и

русский интерфейсы. Поддержка некоторых других языков доступна на домашней

странице Advanced Grapher. Немаловажным является бесплатная регистрация для

жителей бывшего СССР – для этого нужно просто выбрать русский язык

интерфейса при установке.

Одна из задач ЭВМ - автоматизация труда, повышение эффективности

научных исследований. Основная особенность ЭВМ - ориентация на применение

пользователями, не владеющими языками программирования. Такой подход

позволяет преодолевать языковой барьер, отделяющий человека от машины. С

этой целью разрабатываются пакеты прикладных программ, рассчитанные на

широкие круги специалистов. К подобным пакетам относится MATHCAD.

MATHCAD - универсальный математический пакет, предназначенный для

выполнения инженерных и научных расчетов. Основное преимущество пакета -

естественный математический язык, на котором формируются решаемые задачи.

Объединение текстового редактора с возможностью использования общепринятого

математического языка позволяет пользователю получить готовый итоговый

документ. Пакет обладает широкими графическими возможностями, расширяемыми

от версии к версии. Практическое применение пакета существенно повышает

эффективность интеллектуального труда.

От других продуктов аналогичного назначения, например, Maple & Theorist

(компании Waterloo Maple Software) и Mathematica (компании Wolf Research),

MATHCAD (компании Mathsoft) отличается ориентация на создание

высококачественных документов (докладов, отчетов, статей). Работа с пакетом

за экраном компьютера практически совпадает с работой на бумаге с одной

лишь разницей - она более эффективна. Преимущества MATHCAD состоит в том,

что он не только позволяет провести необходимые расчеты, но и оформить свою

работу с помощью графиков, рисунков, таблиц и математических формул. А эта

часть работы является наиболее рутинной и малотворческой, к тому же она и

времяемкая и малоприятная.

И так, перечислим основные достоинства MATHCAD`a.

Во-первых, это универсальность пакета MATHCAD, который может быть

использован для решения самых разнообразных инженерных, экономических,

статистических и других научных задач.

Во-вторых, программирование на общепринятом математическом языке

позволяет преодолеть языковой барьер между машиной и пользователем.

Потенциальные пользователи пакета - от студентов до академиков.

И в-третьих, совместно применение текстового редактора, формульного

транслятора и графического процессора позволяет пользователю в ходе

вычислений получить готовый документ.

Пакет MATHCAD предоставляет широкие графические возможности. Кроме

того, здесь можно использовать чертежи и рисунки, полученные в других

графических системах. В MATHCAD`e представлены следующие виды графиков:

декартовый, полярный, поверхности, карта линий уровня, векторное поле,

трехмерный точечный, трехмерная столбчатая диаграмма.

Но, к сожалению, популярный во всем мире пакет MATHCAD фирмы MathSoft,

в России распространен еще слабо, как и все программные продукты подобно

рода.

Наверное, это оттого, что люди, живущие в России, ещё не привыкли к

тому, что решить систему дифференциальных уравнений из пяти переменных

шестого порядка можно не только с помощью карандаша и бумаги, но и с

помощью компьютера и MATHCAD`a. Зачем человеку с высшим образованием,

который знает и может решить эту систему, решать её на бумаге, когда можно

переложить эту рутинную работу на плечи мощных вычислительных машин. Другое

дело учащиеся учебных заведений. Они конечно же, решат эту систему, но

получив в ответе массу чисел и выражений, не будут знать, где ответ и

правильный ли он. Потому что они не понимают смысла того, что делают.

Поэтому, компьютеры в учебных заведениях безусловно, нужны, но только для

студентов старших курсов. Ну а студентам младших курсов они нужны лишь для

того, что бы учится на них работать и программировать, а использование

готовых программных продуктов возможно лишь только при понимании задач и

знания принципа её решения.

5. Урок истории, литературы, родного и иностранного языка

В науке существуют различные точки зрения на возможность применения

компьютеров в гуманитарной области. Одни ученые считают, что это может

привести к дегуманизации образования, и предлагают ограничить область

применения компьютеров сферой предметов естественно-математического цикла.

При этом высказывается точка зрения, что именно гуманитарные предметы

должны выступать своего рода защитой человека от ЭВМ. Другие утверждают,

что разумное использование компьютеров в школьном гуманитарном образовании

может дать положительные результаты, иногда даже более эффективные, чем при

традиционной методике обучения.

Оставив крайние точки зрения, рассмотрим возможности использования

компьютера в качестве эффективного средства обучения на уроках истории,

литературы, русского и иностранного языков и т. д.

Большинство методистов считают, что компьютер целесообразно применять

лишь при условии хорошего программного обеспечения в случае действительной

необходимости. Программы, применяемые в гуманитарном образовании,

подразделяются на два основных вида: тренировочные и обучающие.[13]

Первые, предназначенные преимущественно для отработки и закрепления

умений и навыков (хронологических, картографических, лингвистических и

др.), не только предъявляют информацию (текст, график, дату, карту), но

дают решение или правильный ответ. Существует точка зрения, что эти

программы рассчитаны на детей с замедленным уровнем развития. В обычном

классе они не целесообразны, так как имеют ограниченное педагогическое

воздействие. Это подтверждает и зарубежный опыт.

Вторые направлены на реализацию знаний и умений на уровне требований

предмета. Обучающие программы можно классифицировать так:

1. Демонстрационные, которые показывают запланированный ход того или

иного явления, используя графические, цветовые, звуковые возможности

компьютера.

2. Моделирующие, которые позволяют получить различные результаты, меняя

факторы, влияющие на ход событий. Например, учащиеся могут моделировать с

помощью компьютера войну, восстание, революцию, переворот и т. д. Им

предлагается выступить в качестве руководителя или участника события;

принять решение на основе сбора и анализа всей имеющейся информации.

Компьютер помогает преодолеть упрощенный, прямолинейный, традиционно-

описательный подход к рассмотрению исторических явлений и процессов,

способствует выработке альтернативного взгляда на события прошлого и

современности во всей их сложности и противоречивости.

3. Обучающие игры — программы, создающие ситуацию, цель которой —

развитие интересов и способностей школьников, навыков работы с компьютером.

4. База данных — это программы, основа которых — способность ЭВМ

хранить огромную информацию и оперативно представлять ее учащимся при

решении тех или иных познавательных задач. Например, для ответа на вопрос

по истории учащимся необходимо проанализировать документы и отобрать в них

необходимые факты, понятия, идеи и др. Такая работа обычно занимает много

времени, а с помощью компьютера это можно сделать неизмеримо быстрее.

Наиболее распространены базы данных, относящиеся к хронологии,

народонаселению, местам событий, историческим деятелям, документам,

статистике и т. д. Использование баз данных особенно актуально в связи с

наличием «извечной» методической проблемы глубины и прочности знаний.

Известно, что возможности человеческой памяти ограниченны (не более 5 %

получаемой информации)[14], а источники информации часто труднодоступны,

поэтому преимущества синтеза человеческой и компьютерной «памяти» в виде

баз данных очевидны.

Поиск истины путем самостоятельной работы с информационными базами

данных — вот реальный путь перестройки методической системы обучения

общественным и другим гуманитарным дисциплинам. Приобретая опыт работы с

базами данных, учащиеся смогут самостоятельно находить решение самых

различных учебных задач.

Компьютер особенно эффективен при обучении обществоведению и новейшей

истории, которые наиболее тесно связаны с современной действительностью.

Возможность оперативного использования на этих уроках последних

статистических данных и текущей общественно-политической информации

значительно повышает образовательно-воспитательное воздействие курсов. Ни

одно другое средство обучения не может предоставить таких возможностей, так

как обновление их содержания происходит относительно медленно. Особенно это

касается школьного учебника, который переиздается раз в 4 года.

Существенную помощь может оказать компьютер на уроках литературы,

родного и иностранного языков. Так, например, для более глубокого понимания

и оценки художественного произведения методически целесообразно показать

учащимся историческую и общественно-политическую обстановку эпохи. На экран

Страницы: 1, 2, 3, 4