Использование информационных технологий в образовательном процессе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломная работа

Использование информационных технологий в образовательном процессе

Оглавление

Введение

Глава 1. Роль информационных технологий в образовании

1.1 Использование информационных технологий в сфере образования и обучения

1.2 Проблемы внедрения ИКТ

1.3 Анализ информационных ресурсов и средств, применяемых учителями математики в школе

1.4 Творческая активность старшеклассников на основе применения ИКТ

Глава 2. Автоматизированные обучающие системы

2.1 Понятие открытого образования и дистанционного обучения

2.2 Автоматизированные обучающие системы

2.3 Электронный учебник

Глава 3. Разработка методов использования информационных технологий на примере темы «Функция»

3.1 Цифровые образовательные ресурсы при изучении алгебры

3.2 Использование ресурса «Единая коллекция ЦОР» при изучении темы «Функция»

3.3 Результаты экспериментальной работы по развитию творческой активности учащихся на уроках по математике

Заключение

Список использованных источников

Приложение 1 Модель развития творческой активности старшеклассников на основе применения ИКТ на внеурочных занятиях по математике

Приложение 2 Конспект учебного занятия по алгебре с применением ЦОР по теме: “Арифметическая прогрессия” в 9 классе

Приложение 3 Анкетирование по методике М.И. Рожкова «Критерии творческой активности»

Введение

Информационные технологии в обучении представляют собой технологию, основанную с применением информатики и которая реализуется с помощью компьютеров. Компьютер, как новое и динамичное развивающее средство обучения - главная отличительная особенность информационной технологии. Используя компьютер и программные средства, а значит, и программное обеспечение обучающего характера учитель-предметник делает разнообразным и углубленным учебный процесс, при этом повышается эффективность обучения.

В современном обществе быстрыми темпами набирает обороты информатизация и существенное значение приобретает использование информационных технологий в образования, и, в частности, при изучении предмета математики. В связи с этим необходимо учителям постоянно повышать квалификацию. При взаимосвязи изучения информатики и математики школьники знакомятся с математической исследовательской деятельностью и применят компьютер как рабочий инструмент исследования. Такой подход в изучении математики способствует развитию творческой активности школьников, происходит интеграция учебной и организационной деятельности ученика и учителя.

Необходимо отметить, что при обучении математики дидактические возможности новых информационных технологий можно реализовать более широко, чем при изучении других предметов. Одной из главных причин этого, является то, что информационные технологии состоят из математической составляющей, это особенно проявляется для учащихся именно при изучении математических дисциплин с использованием компьютерной техники. Интегрированное обучение математики и информатики в среднем звене формирует у учащихся определенную систему знаний, умений и навыков; способствует достижению более высокого уровня умственного развития учащихся, развитию у них способности к самообучению. Рационально изучать многие математические темы с использованием информационных технологий. Наиболее наглядно информационные технологии можно продемонстрировать при изучении темы «Функции» в 9 классе.

Можно отметить некоторые варианты использования компьютера при изучении математики в школе:

- для дидактических материалов на уроке;

- для наглядности изучаемого материала;

- использование специализированных программ непосредственно на уроке математики и дома;

- применение цифровых образовательных ресурсов (ЦОР) по математике.

- Имея компьютерную поддержку на уроке, учитель имеет такие выгодные особенности:

- сокращение времени при выработке технических навыков учащихся;

- увеличение количества тренировочных заданий;

- достижение оптимального темпы работы ученика;

- легкодостигаемая уровневая дифференциация обучения;

- учащийся становится субъектом обучения, так как ему активно приходится работать на уроке;

- повышение мотивации учебной деятельности.

Критерий полезности заключается в следующем: информационные технологии целесообразны, если они позволяют получить такие результаты обучения, какие нельзя получить без использования этих технологий. Урок математики без применения компьютера - это дополнительные рутинные построений, вычисления и простейшие действия. И из-за обилия вспомогательных простейших действий трудно сформировать и проконтролировать нужное умение и качества.

Актуальностью данного исследования является низкий уровень знаний учителей - предметников относительно использования информационных технологий как инструмент обучения.

Целями дипломной работы являются определение места информационных технологий в процессе обучения и формирование у учащихся знаний по информационным технологиям в математике, умения правильного выбора инструментария для решения практических задач.

Объектом исследования выступает процесс использования информационных технологий как инструмента обучения в курсе математики при изучении темы «Функции».

Задачи дипломной работы:

1. Изучение учебно-методической литературы по программным продуктам по алгебре.

2. Разработка методики решения математических задач с использованием ресурса «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов».

3. Обучение учащихся использованию ресурса «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов».

4. Составление перечня задач для самостоятельной работы.

Глава 1. Роль информационных технологий в образовании

1.1 Использование информационных технологий в сфере образования и обучения

Изречение «Мы живем в век информации и коммуникаций» не совсем корректно, так как и информация, и коммуникации всегда существовали, но в современном обществе очень быстро развиваются информационные и коммуникационные технологии, а их возможности становятся неограниченными и очень важным для развития человечества, с их помощью эффективно решаются многие профессиональные, экономические, социальные и бытовые проблемы. С этими возможностями сможет справиться человек, который разбирается в новом информационном пространстве. Используя преимущества глобализации, люди, живущие в разных частях земного шара, с помощью оперативных коммуникаций могут выполнять один целостный проект, исследовать какую-нибудь отрасль и сравнивать между собой результаты. Изменяется содержание образования, а именно информационная культура - одна из составляющих общей культуры, которая понимается как высшее проявление образованности. Понятие «культура» трактуют по-разному. Самые существенные ее атрибуты - это «глубокое, осознанное и уважительное отношение к наследию прошлого, способность к творческому восприятию и преобразованию действительности в той или иной жизненной сфере» [1, c.65].

Профессиональный рост учителя как личности с такой точки зрения понимания культуры зависит от его приобщения к информационно-коммуникативным технологиям, изучения и применения информационной культуры.

Современные информационно-коммуникационные технологии создаются не для системы образования, но получается, что именно таковые привели к революции в образовании. Сетевые технологии активно используются в средствах массовой информации, рекламе, банковской системе, торговле и т.п., а также и в системе образования. Это естественный путь, без сетевых технологий сейчас уже никак не обойтись.

Деятельность школ должна обогащаться изменениями, которые улучшают качество образования и расширяют его доступность. Современная школа требует внедрения новых подходов к обучению, которые развивают коммуникативные, творческие и профессиональные навыки учащихся, учитывая потенциальную многовариантность содержания и организацию учебно-воспитательного процесса. Такие подходы значительно расширяют возможности традиционных технологий обучения.

Согласно мировому опыту, главная проблема образования - это профессиональная подготовка учителей. Чтобы идти в ногу со временем, необходим качественный рост педагогического профессионализма. Исходя из этого, чрезвычайно актуально для современных учителей иметь не только фундаментальные знания в избранной области (география, физика, история, язык, математика и т.д.), в педагогике и психологии, но и хорошо разбираться в информационной культуре. То есть необходимо повышать свой профессиональный уровень в сфере современных информационно-коммуникационных технологий. Новое поколение педагогов должно уметь квалифицированно выбирать и использовать технологии, соответствующие содержанию и целям изучения конкретного предмета, способствуют гармоничному развитию учащихся, учитывая их индивидуальные особенности.

Таким образом, содержание педагогического образования обогащено применением информационно-коммуникационных технологий, с которыми связывают получение социальной, коммуникативной, информационной, когнитивной и специальной компетенций [2, с.37], и станет ещё осмысленнее, если будут выполняться следующие условия:

* создание реальных условий для подготовки учителей, которые способны принять активное участие в реализации федеральных и региональных программ информатизации образования;

* значительное повышение уровня профессионального взаимодействия учителей и учащихся через возможность выполнения совместных проектов, включая информационно-комуникационные;

* появление качественно новых условий для реализации творческого потенциала учащихся, которые стали пользоваться электронными библиотеками и виртуальными лабораториями, научными, учебными и другими культурно и социально значимыми ресурсами сети Internet;

* повышение эффективности самостоятельной работы учащихся при комбинировании традиционных и электронных ресурсов с помощью развитых систем для самоконтроля и для поддержки обратной связи с учителем;

* реализация непрерывного открытого образования, называемого дистанционным, когда учащиеся сами выбирают время для изучения материала.

В учебных заведениях ученикам должны быть созданы самые благоприятные условия, чтобы использовать технологические возможности персональных компьютеров и средств связи, чтобы искать и получать информацию, развивать познавательные и коммуникативные способности, уметь оперативно принимать решения в сложных ситуациях и т.д. Учителя же, не передавая формальные знания, могут теперь выбирать формы взаимодействия с учащимися. Выбираются подходы к изучению того или иного предмета, учитывая индивидуальные возможности и потребности учащихся, обучение последних при дискуссиях, совместном проектировании, имея нестандартный взгляд на стоящие проблемы. Для школы очень важно то, что даже традиционные формы работы имеют в таком случае новое содержание, так как время экономится благодаря применению информационно-коммуникационных технологий, и может быть использовано для личного общения педагогов и учащихся, которое для них так необходимо.

Последние два десятилетия остается актуальным вопрос о роли современных информационно-коммуникационных технологий в развитии образовательной системы. Наибольший интерес они вызвали, когда появились персональные компьютеры в учебном процессе, которые были объединены в локальную сеть, и имели доступ к глобальной сети Интернет. Чтобы успешно реализовать программу модернизации среднего образования, которая в основном базируется на компьютеризации и использовании сети Интернет, необходимо не только современное техническое оборудование школ, но и соответствующая подготовка учителей и других работников образования.

Казалось бы, в этом нет ничего принципиально нового, и необходимо только расширить рамки уже достигнутого: школы, оснащенные компьютерами, имеют учителей информатики и администраторов, проводятся уроки информатики.

Однако все далеко не так просто, качество и доступность образования имеют противоречия. Главной целью каждого учителя является обеспечение качества образования, и этому в большой степени может способствовать использование информационно-коммуникационных технологий. Однако наряду с этим руководитель школы организует широкий доступ к компьютерам и другому техническому оборудованию. И зачастую доступное качественное образование заменяется только одной из этих задач.

Применение информационно-коммуникационных технологий в школе состоит из двух основных направлений. Первое состоит в использовании возможностей этих технологий для обучения на расстоянии и в любое время, и включения в систему образования тех учащихся, которые могут учиться только не выходя из дома. Необходимо сказать, что такое дистанционное обучение имеет много противников. Ее противники справедливо отмечают, что учащиеся при дистанционном обучении теряют качество образования: работа в классах, чтение литературы, общение с учителем и другими учащимися в классе и в школе.

Второе направление предполагает использование информационных технологий для изменения того, чему учить и как учить, т. е. изменить содержание и способы традиционного обучения. Но здесь возникает очень острая проблема, которая связана с тем, что внедрение информационно-коммуникационных технологий дает дополнительные преимущества одаренным, сильным ученикам, при этом, не влияя на остальных. Такая проблема может возникнуть из-за того, что необходима адаптация в системе образования. Другими словами, может случиться так, что использование информационных технологий в обучении способствует развитию и росту знаний по предметам, но не всех учащихся, а избранных.

Доступность и качество образования проявляется в следующем:

1) новые формы представления информации. Непосредственная, живая, или записанная предварительно мультимедийная информация, включающая не только текст, но и графические изображения, анимацию, звук и видеофрагменты, передается с помощью сети Internet или других телекоммуникационных средств, записывается на компакт-диски;

2) новые библиотеки. Возрастает объем и достижимость интеллектуальных ресурсов. Internet в сочетании с электронными каталогами библиотек обеспечивают доступ к гигантским собраниям информации, которая открыта вне зависимости от расстояния и времени. Конечно, такие библиотеки не предоставляют полного доступа к хранящейся в них информации;

3) новые формы учебных занятий;

4) новые структуры образования. Чтение и письмо способствовало появлению потребности в переписчиках рукописей, библиотекарях, а позднее - в печатниках и издателях. Появление университетской структуры образования потребовало как административных усилий по поддержанию их деятельности, так и дополнительных штатов, обеспечивающих функционирование научных лабораторий. Сегодня для придания образованию новых возможностей существующие структуры должны быть дополнены системами телекоммуникаций и иметь специалистов, обладающих необходимой компетентностью для внедрения информационных и коммуникационных технологий в образовательный процесс.

Говоря об образовательной среде как о совокупности тех ресурсов, учебных материалов, оборудования, технологий, которыми располагают педагоги и учащиеся, необходимо отметить, что каждая из рассмотренных революций коренным образом расширяла и изменяла текущее состояние этой среды. На каждом из этапов соответствующие технологии оказывали помощь как педагогам, так и учащимся, способствовали появлению и развитию новых форм и методов обучения, научных направлений и специальностей, меняли отношения системы образования и общества.

Применение этих технологий помогало и унифицировать, и разнообразить учебные ресурсы. Столь похожее влияние оказали совершенно несхожие технологии, определявшие особенности каждой из трех революций. Бумага, перо и печатный станок - в первой; классные комнаты, лекционные аудитории, лаборатории и библиотеки - во второй; микропроцессоры и телекоммуникации - в третьей.

Однако сами по себе технологии, будь то бумага, аудитория или компьютер, не несут никаких перемен. Последствия их применения определяются тем, каким образом и с какой целью мы их используем. Именно поэтому в поисках оптимальных путей внедрения информационных и коммуникационных технологий в образование стоит обратиться к тому огромному опыту, который накоплен на протяжении столетий использования и совершенствования ключевых технологий двух первых революций, с целью повышения качества и расширения доступности образования в современных условиях.

1.2 Проблемы внедрения ИКТ

Использование информационно-комуникационных технологий на уроках в школе имеет как положительные моменты, так и отрицательные.

Пример 1. Наиболее используемый ресурс на уроках в школе - это презентации. Однако, даже если создана хорошая презентация по теме урока (слайды с хорошим оформлением, рисунки хорошего качества, слайды не перегружены текстом, на слайде ничего лишнего, вся информация наглядная и красочная), даже с такими хорошими презентациями возникают проблемы. Вот некоторые:

1. Чтобы презентацию хорошо было видно, используют затемнение. И все семь уроков учащиеся и учитель вынуждены находиться при искусственном освещении, без дневного света.

2. Читая информацию на слайде, напрягается зрение. А если презентаций несколько, то устают глаза от напряжения. С медицинской точки зрения это неоправданно.

3. Иногда, если есть проблема с дисциплиной в классе, новый учебный материал не объясняет учитель, а заставляет переписывать учеников информацию со слайда.

4. Переписывая всю информацию со слайда, учащиеся зачастую прослушивают объяснения учителя.

Пример 2, который касается использования учениками ресурсов Интернет. Ученику задают заданию подготовить реферат, доклад, или какой-либо другой вид работы, связанный с нахождением информации в сети интернет. Найдя то, что нужно, ученик должен осмыслить, проанализировать, отобрать интересную и действительно нужную информацию и составить свой вариант сообщения. Но, как правило, это не происходит. Потратив много времени на нахождение нужной информации, ученик не считает нужным обработать найденный материал.

Пример 3. Допустим, ученик на уроке использовал различные учебные программные продукты (контролирующие, тренирующие, демонстрационные, обучающие), выполняет задания и применяет текстовый и графический редактор, проводит вычисления и создает диаграммы в электронной таблице, работает с данными в СУБД, читает электронные учебники и пособия. Тогда этот ученик прекрасно работает на уроке в своем темпе, а учитель подбирает индивидуальное и дифференцируемое обучение. Все хорошо, если не учитывать, что тогда ученик каждый урок вынужденно много работает за компьютером, а это плохо отражается на здоровье.

Усилия, затраченные на разработку уроков с применением ИКТ компенсируются, если применение ИТ методически оправдано, продуктивно. К тому же, если учитель систематически готовит материал в электронном виде, то через определенное время накапливается обширная база данных.

Но использование информационно-коммуникационных технологий в преподавании различных предметов школьного курса невозможно без достаточной технической базы, соответствующего программного обеспечения и подключения к сети Интернет и достаточных умений работы с компьютером самого учителя.

Наши педагоги стали чаще использовать компьютер в образовательно-воспитательном процессе. На сегодняшний день медиа-оборудование становится всё более востребованным. Учителя постепенно оценивают преимущества компьютера для совершенствования методики урока.

Итак, использование компьютера - мощное средство для создания оптимальных условий работы на уроке, но оно должно быть целесообразно и методически обосновано. ИТ следует использовать только тогда, когда это использование дает неоспоримый педагогический эффект и ни в коем случае нельзя считать применение компьютера данью времени или превращать его в модное увлечение

Решение:

1. Максимально использовать преимущества ИКТ для повышения качества образования учащихся.

2. Повышать квалификацию через самообразование, участие в профессиональных объединениях учителей и семинарах, мастер-классах

3. Внедрять информационные технологии в различные этапы традиционного урока

4. Разрабатывать и использовать собственное программное обеспечение и цифровые образовательные ресурсы, формировать и использовать медиатеку.

Если брать первые революционные этапы развития образования, то можно провести аналогии и предсказать, какие возможны трудности. Учащиеся получают широчайшие возможности в выборе способа изучения того или иного предмета или предметов, но рядом нет учителя. И тут происходят предполагаемые негативные последствия: пассивность учащихся, низкий уровень коммуникативных навыков, отсутствие самостоятельности, введение учителя в заблуждение по поводу понимания материала. Поэтому необходимо искать новые формы работы для решения этой проблемы. Это может быть создание творческого коллективного проекта, при оценке которого оговаривается (очно или виртуально) и оцениванию подлежит каждый участник проекта.

Другой проблемой является увеличение ответственности ученика за результаты обучения в такой ситуации, когда он имеет выбор между различными формами обучения, между дефицитом времени необходимо выбрать полезную и нужную информацию из массы ненужной. Именно здесь учителям необходимо помочь учащимся, чтобы правильно организовать свою учебную деятельность, учитывая их индивидуальные способности и возможности.

1.3 Анализ информационных ресурсов и средств, применяемых учителями математики в школе

Сегодня в системе общего среднего образования имеется большое количество различных технических и программных средств ИКТ.

Как отмечается учеными, «для практического использования средств ИКТ в общем среднем образовании педагогам должны быть присущи общие педагогические навыки, навыки владения средствами информационных и телекоммуникационных технологий, навыки применения информационных и телекоммуникационных технологий в ходе обучения и воспитания школьников»; «... педагоги, работающие в системе общего среднего образования, должны знать, где и как найти требуемые учебные материалы в телекоммуникационных сетях, уметь использовать подобные сети в различных аспектах обучения, знать, как представить содержание учебных предметов посредством мультимедиа-технологий, как применять мультимедийные средства обучения».

Поэтому в настоящее время актуальными являются вопросы, связанные с определением содержания подготовки бакалавров педагогического направления по применению средств ИКТ в профессиональной деятельности. Для того чтобы определить круг информационных технологий и технических средств их поддержки, с которыми должны быть знакомы выпускники, необходимо опираться на существующие примеры использования ИКТ на уроках в школе. Это позволит определить уровень требований к знаниям и умениям современного учителя в области использования ИКТ в учебном процессе, а также тенденции развития этой сферы его деятельности.

В многочисленных публикациях на эту тему отмечается, что «компьютер может представлять: источник учебной информации; наглядное пособие (качественно нового уровня с возможностями мультимедиа и телекоммуникаций); тренажер; средство диагностики и контроля». Классифицируем имеющиеся примеры по типу информационных технологий. Таким образом мы получим перечень классов ИКТ, знание которых необходимо для направления профиля «Математика».

Сейчас в сети Интернет существует множество сайтов, на которых можно найти различные электронные образовательные ресурсы, рекомендации по их использованию, а также обсудить с коллегами свои педагогические достижения и проблемы. В качестве примера можно назвать: «Образовательный математический сайт Exponenta.ru», «Сообщество взаимопомощи учителей», «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов», «Государство учителей», «Сеть творческих учителей», «Математические этюды», «Социальная сеть работников образования», различные региональные порталы сообществ учителей и др.

Специализированные программно-педагогические средства называются учеными и учителями-практиками одними из наиболее перспективных применений новых информационных технологий в преподавании математики. Данный программный инструментарий позволяет учителю давать важнейшие понятия курса математики на более высоком уровне по сравнению с традиционными методами. В настоящее время таких программных средств выпущено большое количество. Вот лишь некоторые.

Издательство 1С: серия «Школа»

* Математика 5-11 классы: практикум (комплекс лабораторных работ для поддержки курсов геометрии, алгебры, алгоритмики и теории вероятностей с практическими заданиями творческого характера на конструирование, моделирование, математический эксперимент);

* Репетитор. Математика (учебник, задачник и справочник, полный курс средней школы, подготовка в вуз);

* Алгебра 7-11 (учебник, тестовые задачи, интерактивные чертежи, примеры и решения, рабочая тетрадь).

Издательство «Дрофа» [Сайт издательства «Дрофа» 2012]:

* Интерактивная математика 5-9: электронное учебное пособие к учебным комплектам 5-6 кл. под редакцией Г.В. Дорофеева, И.Ф. Шарыгина; 7-9 кл. под редакцией Г.В. Дорофеева; состоит из 12 виртуальных лабораторий, в каждой из которых есть примеры задач, решаемых с использованием инструментария этих лабораторий; обеспечен контроль за действиями учащихся и возможность самоконтроля;

* Математика 5-11. Практикум (виртуальные лаборатории, методические рекомендации, классный журнал).

Издательство «Физикон» (ЗАО «Новый диск») [Сайт издательства «Физикон»

* «Геометрия не для отличников» (теоретические материалы по всем разделам курса, видеоуроки учителя с объяснением задач и разбором решений, задачи с подсказками, ответами и полными решениями, контрольные работы);

* «Открытая математика. Стереометрия» и др. (иллюстрированный учебник, трёхмерные чертежи фигур и их сечений, интерактивные учебные модели, справочные таблицы, поисковая система, биографии учёных-математиков, методическая поддержка курса, журнал учёта работы ученика, система составления контрольных работ).

В литературе и сети Интернет можно найти массу примеров использования подобных программных средств учебного назначения в школьной практической работе.

Учитель математики может применять программу из учебно-методического комплекта «Живая математика». Ученики могут работать над творческими проектами («Компьютерное моделирование правильных многогранников», «Построим циркулем узор », «Секреты геометрии замка»). В ходе работы активно применять «Живую математику». Она помогает решать поставленные задачи на современном уровне - доступном, ярком, наглядном, делает проекты исследовательскими. Пакет «Живая геометрия» рекомендован Институтом информатизации образования Российской академии образования для использования на уроках математики в 6 классе. Рассмотрены примеры применения пакета при изучении тем «Площади», «Построение треугольника», «Прямоугольные координаты на плоскости», «Зеркальная симметрия» и т. д.

Из программных средств, входящих в состав офисных пакетов прикладных программ, в преподавании математики наиболее часто применяются средство для создания презентаций MS PowerPoint и табличный процессор MS Excel.

Презентации, разработанные учителями и накопленные в различных интернет-коллекциях и сайтах, - наиболее доступная для учителя технология, так как соответствующие программные продукты входят в состав офисных пакетов, в том числе и свободно распространяемых. Часто презентация является как бы «планом» урока, задает его логическую структуру. Это означает, что презентации могут использоваться на любом этапе и на любом виде урока. В сети Интернет можно найти множество примеров из личного опыта учителей математики, а также и сами разработки занятий с применением презентаций. При этом заметна тенденция: каждый учитель стремится создать свою «копилку» выверенных и удачных презентаций, старается поделиться ими с коллегами и повысить свою профессиональную компетенцию, используя личные сайты, сайты профессиональных содружеств и т. п.

Что же касается MS Excel, то функциональная линия школьного курса математики является наиболее благоприятной для его применения. Учащиеся строят и исследуют графики функций, решают системы уравнений. Также имеется тема, связанная со знакомством учеников с табличным способом представления информации и диаграммами, которой табличный процессор идеально соответствует. Другой вариант его применения - это контроль знаний в форме тестирования с помощью созданных заранее табличных документов.

В методических рекомендациях по применению информационных технологий на уроках математики в 6 классе, выпущенных Институтом информатизации образования РАО, даны конкретные примеры использования MS Excel по темам «Таблицы и диаграммы», «Чтение и составление таблиц», «Столбчатые и круговые диаграммы».

Достаточно новым направлением применения информационных технологий на уроках математики является использование on-line документов и сервисов: тестов, созданных в программе Hot Potatoes, социальных сервисов Web 2.0, например приложение Wikimapia, а также различных ресурсов, расположенных на сервисе YouTube. Учителя могут общаться с коллегами и учениками, обмениваться важной информацией, создавать документы, хранимые в сети, над которыми будет происходить коллективная работа, на базе сервиса ВикиВики.

Анализ информационных ресурсов и средств, применяемых учителями математики в школьной практической работе организовывать проектную работу учащихся по созданию коллективного гипертекста.

Специализированные системы для автоматизации математических расчетов (MathCAD, MatLAB, Maple, Mathematica и т. д.) в основном применяются в вузах для обучения выполнению сложных математических и инженерных задач. Упоминания об использовании их в школьном математическом образовании встречаются значительно реже, в сети Интернет посвященные им сайты и порталы предназначены для преподавателей и студентов вузов. Тем не менее в методических рекомендациях по применению информационных технологий на уроках математики в 6 классе, выпущенных Институтом информатизации образования РАО, можно найти конкретные примеры применения MathCAD на уроках по темам «Две окружности на плоскости», «Шар, сфера», «Объемы», «Составление формул» (темы из учебника «Математика: 6 класс» под ред. Г.В. Дорофеева).

Рассматривая школьный практический опыт, можно констатировать, что применение данных систем идет в основном в рамках творческих исследовательских работ учащихся.

Для применения указанных информационных технологий в учебном процессе необходимы средства компьютерной поддержки. В настоящее время в школах уже имеется значительный парк современной вычислительной техники. Практически в каждом классе имеется компьютер, проектор, принтер, ксерокс. Реже встречается интерактивная доска. Всё это позволяет в полной мере применять возможности ИКТ в обучении и показывает то техническое оснащение, на которое нужно ориентировать будущих бакалавров при подготовке в вузе.

Возможны различные варианты применения компьютера на уроке. Например, в демонстрационном режиме компьютер, подключенный к проектору, используется учителем для повторения пройденного, когда ученикам демонстрируются различные задания; при объяснении нового материала, когда ученикам выдается новый материал; при проверке домашнего задания, когда через мультимедиа-проектор демонстрируются материалы, созданные детьми; при работе над ошибками и т. д. Практически все приведенные ранее примеры подразумевают именно такой способ использования ИКТ.

Использование компьютера в индивидуальном режиме обычно предполагает работу всех или части учеников за компьютерами. Такие занятия должны проходить в компьютерном классе. Компьютеры применяются для закрепления, тренировки и отработки знаний, умений и навыков, для повторения пройденного, для контроля знаний и т.п.

Третий вариант использования компьютера в процессе изучения математики - это индивидуальный дистанционный режим (при работе над творческими проектами, в исследовательской деятельности, при выполнении домашних заданий).

Современные средства ИКТ, применяемые в образовании, способствуют повышению эффективности обучения, обеспечению процессов творчества, помогают преподавателю создать такую обучающую среду, которая способствует формированию мышления учащихся. В этом плане наиболее интересны специализированные мультимедиа средства, основное назначение которых - повышение эффективности учебного процесса. Особо выделяются интерактивные мультимедиадоски (ИД).

«Программно-аппаратный комплект "Интерактивная доска" - это современное мультимедиасредство, которое, обладая всеми качествами традиционной школьной доски, имеет более широкие возможности графического комментирования экранных изображений; позволяет контролировать и производить мониторинг работы всех учеников класса одновременно; естественным образом (за счет увеличения потока предъявляемой информации) увеличить учебную нагрузку учащегося в классе; обеспечить эргономичность обучения; создавать новые мотивационные предпосылки к обучению; вести об учение, построенное на диалоге; обучать по интенсивным методикам». Типовые средства для работы - это записная книжка, средство видеозаписи, видеоплеер, дополнительные (маркерные) инструменты, виртуальная клавиатура. Все эти инструменты могут быть использованы как отдельно, так и в совокупности в зависимости от решаемых учебных задач.

Чтобы эффективно применять на уроке все богатство возможностей интерактивной доски, учитель должен сам знать эти возможности. Для этого в сети Интернет создаются тематические сообщества педагогов; например, сайт interactiveboard.ru - это информационная площадка по теме «Интерактивная доска. Использование интерактивной доски учителем в школе». На нем сообщество учителей, которые используют в своей работе мультимедийные технологии, в частности интерактивную доску, могут познакомиться с опытом других педагогов, обсудить его и опубликовать свои разработки.

На основании вышесказанного можно сделать следующие выводы.

1. Применение информационных технологий на уроках математики возможно на всех его этапах и происходит достаточно активно. Учителя совершенствуют свое профессиональное мастерство путем:

1) накопления электронных дидактических и наглядных материалов («методическая копилка»), которые показывают пути применения ИКТ в обучении, причем часто учителя выкладывают для всеобщего использования в социальных сетях и на личных сайтах наиболее удачные примеры подобных материалов с рекомендациями по их использованию;

2) оживленного диалога в сети Интернет с коллегами по проблемам применения ИКТ на уроках, обмена опытом и полезными ссылками на электронные дидактические материалы.

2. На уроках математики в школе применяются следующие виды информационных ресурсов и средств:

1) специализированные программно-педагогические средства - на всех этапах урока, так как обычно в пакете предусмотрены разные средства (обучающие, тренировочные задачи и задания, тестирующие программы);

2) мультимедийные презентации (чаще всего MS Power Point) - для демонстрации нового материала и отработки умений и навыков (тренировочные мини-тесты). Это самый популярный вид информационных технологий, который применяется учителями на уроках. Наибольшую методическую ценность представляют презентации, широко использующие анимацию, звук, спецэффекты;

3) табличный процессор (чаще всего MS Excel) - для демонстрации нового материала, тестирования, исследовательской работы. Наиболее благоприятные темы для его использования - это изучение графиков функций, решения уравнений и их систем графическим способом, знакомство с таблицами и диаграммами;

4) системы для автоматизации математических расчетов (MathCAD, MatLAB, Maple, Mathematica и т.д.), использующиеся реже и в основном для индивидуальных творческих проектов, хотя также могут применяться для наглядной демонстрации нового материала;

5) on-line документы, Web-страницы и социальные сервисы, которые только приобретают популярность среди учителей. Они применяются на уроках (показ демонстрационных материалов ЕГЭ, заданий, выполненных в технологии Web 2.0 и т. п.), а также для коллективной творческой работы, для разработки и обеспечения детей учебными материалами и ссылками на них, для обмена опытом.

3. Наибольший педагогический эффект дает комплексное применение информационных технологий в учебном процессе.

4. На уроках математики в демонстрационном режиме могут применяться мультимедийные системы, состоящие из компьютера, проектора и интерактивной доски; в режиме индивидуальной работы используется компьютерный класс.

5. Применение возможностей ИД позволяет повысить эффективность и качество процесса преподавания математики за счет того, что:

1) не накладывает ограничения на используемый комплекс программной поддержки учебного процесса, дополняя его набором инструментов, входящих в состав программного обеспечения информационной доски;

2) делает процесс обучения интересным и творческим, обеспечивает устойчивую мотивацию у обучаемых к получению знаний, ускоряет темп усвоения нового материала и проведения экспресс-тестирования за счет красочного, наглядного представления учебной информации, динамичного использования самых разнообразных ресурсов;

3) по сравнению с использованием только проектора и компьютера не ограничивает учителя во взаимодействии с аудиторией (учитель не сосредоточен на управлении компьютером с помощью мыши и клавиатуры и работает так, как с обычной доской);

4) позволяет сохранять проведенные уроки и использовать их для анализа, обмена опытом, а также для повторения и работы с отстающими учащимися;

5) стимулирует преподавателей на поиск новых форм обучения и профессиональный рост.

6. Школьная практическая работа показывает, что в преподавании любой темы по математике возможно применение ИД, которая делает доступным достаточно сложный материал более широкому кругу учащихся. Наибольший эффект достигается:

1) при работе с различным графическим материалом - схемами, чертежами, рисунками;

2) изучении различных тем по стереометрии, поскольку арсенал ИД п озволяет изучать объемное наглядное изображение различных фигур, вращать их, строить сечения и развертки;

3) изучении графиков функций и решении систем уравнений графическим способом;

4) изучении координатной плоскости, которая имеется в арсенале инструментов ИД, решении задач на построение точек, отрезков;

5) отработке навыков устного счёта;

6) отработке навыков работы с чертежными принадлежностями (циркуль, транспортир);

7) организации игровых форм учебного процесса (математические игры, решении головоломок, ребусов, кроссвордов);

8) работе с демоверсиями КИМ ИГА и ЕГЭ, имеющимися в сети Интернет в режиме фронтальной, групповой и индивидуальной работы, когда один учащийся работает у доски, выделяя ответы, а затем все вместе проверяют их правильность.

1.4 Творческая активность старшеклассников на основе применения ИКТ

Представлена модель развития творческой активности старшеклассников при применении информационно-коммуникационных технологий (Приложение 1). Основные дидактические принципы, применяемые для разработки методики для проведения уроков с использованием информационно-коммуникационных технологий, это:

1. Принцип доступность: необходимо учитывать возрастные особенностей учащихся, организовывать их деятельность, учитывая индивидуальногое развитие школьников.

2. Принцип проблемности: необходимо включить в содержание уроков заданий, которые требуют от учащихся исследовательской деятельности и направлены на интеллектуальное развитие детей.

3. Принцип наглядного моделирования: необходимо сформировать результаты внутренних действий учеников с помощью моделирования существующих объектов.

4. Принцип вариативности: дать возможность понять, что существуют различные варианты решения поставленной задачи, учитывая использование информационно-коммуникационных технологий, найти рациональный способ решения.

Учитывая перечисленные принципы можно выделить педагогические условия, которые оказывают значительное влияние на творческую активность старшеклассников при использовании ИКТ; расширять и укреплять межпредметные связи математики и информатики при работе на уроках; технологическая поддержка творчески активных учащихся на уроках математики с использованием ИКТ.

Творческая активность учащихся формируется при использовании ИКТ на уроках математики и состоит из таких этапов:

· мотивационный (используется и демонстрируется практическая значимость математических знаний в разных школьных предметах; используются диалоговые формы организации учебной деятельности; имеется опыт для выполнения математических задач; строится система взаимосвязанных заданий);

· подготовительный (ставится задача и ищется решение поставленной задачи: собираются и анализируются данные, возникают гипотезы, анализируются возможности ИКТ; проверяется адекватность решения);

· исследовательский (наглядно моделируются на основе визуализации объектов и процессов; актуализируется множественность решений на основе однозначности данных; прогнозируются результаты, ищется решение поставленной задачи; проверяются гипотезы, представляются результаты);

· оценочный (оценивается истинность гипотез; формулируются выводы в соответствии с полученными результатами; применяются выводы к новым данным; анализируются обобщения и рефлексивный контроль; корректируются результаты).

Урок, учитывающий данную модель, органично вписывается в учебное расписание, не требуются дополнительных затрат учебного времени, не перегружает внепрограммными знаниями, посильный для освоения учащимися, вызывает интерес к предмету и к обучению в целом.

Рассмотрим этапы развития творческой активности учащихся на уроках.

Первый этап характеризуется выдачей задания по созданию творческого продукта по математике (реферат, доклад, презентация и т.п.), в котором должны использоваться различные математические факты или открытия. Затем ищется информация в различных источниках, оформляется работа с использованием ИКТ и выступают учащиеся с подготовленными творческими работами. Таким образом, учащиеся получают образцы выполнения заданий с анализом и особенностями творческих решений.

На втором этапе разбираются индивидуальные творческие работы учащихся: происходит анализ возможностей применения ИКТ, умения выстраивать последовательность действий, выдвигать гипотезы.

На третьем этапе учащиеся объединяются в малые группы и проанализировав результаты получают задание по созданию нового творческого продукта.

На четвертом этапе защищаются творческие работы, выполненные в малых группах, делается вывод о полученном результате, анализируется использование ИКТ, проводится рефлексивный контроль, оценивается и корректируется полученный результат.

Таким образом, при прохождении данных развивается творческая активность учащихся на уроках математики с использованием ИКТ.

цифровой алгебра информационный обучение

Глава 2. Автоматизированные обучающие системы

2.1 Понятие открытого образования и дистанционного обучения

Понятие «открытости» широко комментируется с разных позиций разными авторами. Существует подход, предложенный Титаревым Л.Г., при котором отправной точкой является понятие «открытая система-это система, которая реализует открытые спецификации на интерфейсы, службы и форматы данных, достаточные для того, чтобы обеспечить:

* возможность переноса прикладных систем с минимальными изменениями (мобильность систем);

* совместную работу с другими прикладными системами на локальных и удаленных платформах (интероперабельность);

* взаимодействие с пользователями в стиле, облегчающем последним переход от системы к системе (мобильность пользователей)».

Использованием принципов открытых систем при создании технологических систем в образовании позволит обеспечить их глобальную мобильность и интероперабельность.

Открытое образование (ОО) на сегодняшнее время - это система организационных, педагогических и информационно-коммуникационных технологий, обеспечивающее открытые стандарты на интерфейс, формат и протокол обмена данных, чтобы обеспечить мобильность, интероперабельность, стабильность, эффективность и других положительные качества, достигаемые при создании открытых систем.

Придание системе образования качеств открытой системы кардинально меняет ее свойства в направлении большей свободы при планировании обучения, выборе места, времени и темпа, в переходе от принципа "образование на всю жизнь" к принципу "образование через всю жизнь", в переходе от движения обучающегося к знаниям к обратному процессу - знания доставляются человеку.

В основе открытого образования лежат следующие шесть принципов:

1. Открытое планирование обучения - свобода составления индивидуальной программы обучения путем выбора предмета.

2. Свобода выбора времени и темпа обучения.

3. Свобода в выборе места обучения.

4. Переход к принципу "образование через всю жизнь".

5. Переход от движения обучающегося к знаниям к обратному процессу - знания доставляются человеку.

6. Свободное развитие индивидуальности.

Таким образом, система открытого образования - совокупность дидактических, технических, информационных и организационных подходов, реализующих принципы открытого образования.

Целью открытого образования является создание и интеграция новых образовательных технологий, которые позволяли бы проводить подготовку обучаемых к полноценному и эффективному участию в общественной и профессиональной жизни в условиях информационного общества.

К наиболее важным направлениям формирования открытой системы образования можно отнести:

1. Повышение качества образования путем фундаментализации, применения новых подходов с использованием новых информационных технологий;

2. Обеспечение синхронного с развитием научно-технического прогресса характера развития всей системы образования, ее нацеленности на проблемы будущей постиндустриальной цивилизации с развитием систем массового среднего, специального, высшего и дополнительного образования;

3. Обеспечение большей доступности образования для населения страны путем широкого использования возможностей дистанционного обучения и самообразования с применением информационных и телекоммуникационных технологий (это свойство систем открытого образования распространяется на все виды и формы обучения, особенно на школьное образование, это важно для малонаселенных регионов и сельских школ);

4. Повышение творческого начала в образовании для подготовки людей к жизни в различных социальных средах (обеспечение развивающего образования).

В век информационных технологий открытое образование изменило и понятие образовательных ресурсов.

Термин "открытые образовательные ресурсы" (Open Educational Resources, OER) был впервые введен в научный оборот на Форуме по открытым обучающим системам для развивающих стран, организованном ЮНЕСКО в июле 2002 г. Под открытыми образовательными ресурсами (ООР) подразумеваются любые виды общественно доступных учебных материалов, которые размещаются в соответствии с "открытыми лицензиями", позволяющими свободно использовать эти материалы любыми пользователями - копировать, модифицировать, создавать на их основе новые ресурсы. Как отмечалось на Всемирном конгрессе по открытым образовательным ресурсам (World Open Educational Resources Congress), который прошел 20-22 июня 2012 года в штаб-квартире ЮНЕСКО в Париже (Франция), за прошедшие десять лет в мире было созданы и размещены в Интернете тысячи коллекций, содержащих в открытом доступе миллионы образовательных ресурсов - лекционных курсов, электронных учебников, учебных и методических пособий, обучающих модулей, аудио- и видеоматериалов, тестов, компьютерных программ, а также других материалов, которые могут быть использованы для предоставления доступа к знаниям.

Вот лишь некоторые факты по «открытости» образования в школе до 2000 года:

- электронные учебные материалы, как правило, текстовые или графические файлы;

- отсутствует единая среда для публикации электронных материалов;

- начинают создаваться сайты школ;

- появляются отдельные интерактивные обучающие системы;

- разработка осуществляется на инициативной основе;

- отсутствует нормативная база для развития электронных форм обучения;

- неоднозначное отношение ППС к электронным пособиям.

2000 - 2011 годы:

- увеличение количества электронных пособий и учебных материалов;

- разнообразие форматов (Word, Excel, Pdf, Djvu, Flash);

- элементы интерактивности;

- формирование коллекций ЭОР на сайтах школ;

- создание системы «Электронный дневник»;

- внедрение Системы Управления Обучением (MOODLE).

2008-2011 гг.:

* Структурирование материала;

* Наличие метаданных;

* Использование нелинейных образовательных «траекторий»;

Многообразие форм представления материала, использование объектов:

- Лекция;

- Глоссарий;

- База данных;

- Ссылка на файл или веб-страницу;

- Наличие обратной связи;

- Тесты;

- Задания (с разными вариантами представления ответов);

- Использование мультимедиа (видео, аудио, векторная графика, Flash, Silverlight);

- Коммуникативность (чаты, форумы, онлайновые консультации);

- Мониторинг успеваемости, сбор статистики.

На сегодняшний день разрабатываются и используются в обучении в школе множество дистанционных курсов, постоянно проходят повышение квалификации учителя по теме «Дистанционное обучение в школе».

2.2 Автоматизированные обучающие системы

Что представляют из себя автоматизированные обучающие системы? Это среда обучения, сочетающая в себе функции предъявления и контроля учебного материала, взаимодействующих по принципу обратной связи. Структура автоматизированной обучающей системы чаще всего состоит из следующих базовых объектов [4]:

- электронного учебного курса - совокупности дидактических единиц, обеспечивающих информационно-содержательное наполнение учебного курса (лекции, справочный материал, задачи) [5];

- подсистемы компьютерного тестирования - программного модуля, обеспечивающего оценку текущего уровня обученности пользователя посредством педагогических компьютерных тестов [6];

- базы знаний - совокупности хранимых в автоматизированных обучающих системах данных о пользователе, стратегиях обучения, структуре электронного учебного курса;

- планировщика - подсистемы, позволяющей на основе данных базы знаний и действий пользователя произвести подстройку (адаптацию) работы автоматизированной обучающей системы для достижения наилучшего учебного эффекта.

Следует отметить, что рассматриваемые автоматизированные обучающие системы значительно отличаются друг от друга - как по составу, так и по функциональным возможностям, но имеют общую идею индивидуализации траектории обучения. Она реализуется через механизм адаптации отдельных элементов автоматизированной обучающей системы и представляет собой воплощение идеи личностно ориентированного подхода к обучению.

...