Использование графического моделирования в образовании

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование графического моделирования в образовании

Еприна Е.В.

Тобольский педагогический институт им. Д.И. Менделеева (филиал) ТюмГУ

Тобольск, Россия

Известно, что формирование любого понятия окружающего мира, отображение которого фиксируется в сознании человека, требует значительной учебной работы и дальнейшей корректировки понятия. Любое понятие, сформированное в виде представления или образа в сознании, никогда не является копией действительности, а лишь ее приблизительным отображением.

В связи с этим аспектом Ахметов М.А. выделяет в обучении следующий порядок этапов познания [1]:

1. Явления природы. Проводится исследование явлений природы в природе или лаборатории, демонстрация объектов и их свойств, наработка школьниками их собственного опыта при проведении эксперимента.

2. Структурные модели. Используются модели объектов. Учащимся предоставляется возможность пофантазировать, построить их собственные модели, что может развить их структурные представления, посредством творческой работы с моделями. Например, в химии могут использоваться модели молекул для демонстрации перегруппировки атомов и изменения порядка связей.

3. Символика. Обучающиеся записывают формулы, с целью демонстрации идеи, что это является наиболее простым способом отображения изучаемых процессов или строения объектов.

Наиболее трудно понятие формируется в тех случаях, когда объекты не являются явными, и их нельзя наблюдать непосредственно. В таком случае, для формирования ясного образа приходится обращаться к моделям. Логика познания такова, что после знакомства с реальным объектом нужно изучить понятие по его моделям и лишь после этого переходить к символьной записи. К.Д. Ушинский определил необходимые условия хорошего обучения: современность, постепенность, органичность, постоянство, твердость усвоения, ясность, самодеятельность учащихся, правильность. К дидактическим принципам он относил также: сознательность и активность обучения, наглядность, последовательность, прочность знаний и навыков [4].

Одним из важных в обучение школьников считается использование принципа наглядности. Наглядность это один из компонентов целостной системы обучения, которая может помочь младшему школьнику качественнее усвоить изучаемый материал на более высоком уровне.

Анализ педагогической и методической литературы позволяет утверждать, что успех обучения во многом зависит от методов обучения с использованием наглядных пособий, а характер наглядных пособий существенно влияет на понимание учебного материала, определяет содержание и структуру урока [1].

Обосновывая принцип наглядности обучения, К.Д. Ушинский указывал, что единственным источником наших знаний может быть “опыт, сообщаемый нам через посредство наших чувств” [2].

Наглядность имеет первостепенное значение в обучении школьников. Она отвечает психологическим особенностям детей, обеспечивает связь между конкретным и абстрактным, создает внешнюю опору внутренних действий, совершаемых ребенком во время учения, служит основой для развития понятийного мышления. В наибольшей степени обеспечить принцип наглядности помогает дидактический материал, используемый на занятиях. Как показывает практика, эффективность использования средств наглядности в учебном процессе достигается при определенных условиях и зависит от характера самих наглядных пособий, от правильного сочетания в учебном процессе различных источников информации. Очень важно, чтобы деятельность по восприятию наглядного материала и действия с дидактическим материалом совпадали, сочетались с деятельностью познания. В противном случае дидактический материал будет бесполезен, а иногда может и отвлекать детей [2].

Значительная часть учащихся имеет образное мышление, поэтому использование моделей объектов необходимо для развития пространственного мышления. Учителю очень часто на занятиях приходится обращаться к учащимся с просьбой: "Представьте себе такую ситуацию…", "вообразите картину такого-то явления…" и т.п. Этим самым привлекается в помощники воображение учащихся, которое является важным компонентом процесса познания. То есть круг того, что можно непосредственно воспринимать, созерцать и понимать, для человека достаточно узок.

Так, невозможно воспринимать звуки, лежащие за пределами диапазона 16 Гц - 20 кГц, объекты микромира, многие явлении и процессы (радиоволны, рентгеновские лучи, магнитные явления), объекты, удаленные во времени или пространстве (явления прошлого или будущего, космические объекты и т.д.), многие отвлеченные - понятия (функция, множество, революционная ситуация, гражданственность и т.д.). Слабый уровень развития пространственного воображения не дает возможности учащемуся наглядно представить себе в пространственном виде конфигурацию математических тел, общий вид детали, изображаемой на чертеже, структуру молекулы. В таких случаях у учащегося будут возникать большие трудности и неясности при изучении математики и предметов технического цикла.

Более глубокое проникновение в сущность изучаемого объекта или явления, как правило, требует их моделирования, т.е. преобразования в ту или иную модель, которая позволяет создавать у учащихся наглядные образы различных абстрактных понятий, ненаблюдаемых деталей, элементов, компонентов [2].

Таким образом, в обучении чаще приводятся аналогии между моделями изучаемых объектов. Использование аналогии в обучении предполагает следующие этапы:

- мысленное построение модели изучаемого объекта;

- нахождение аналога, т.е. объекта, сходного (аналогичного) с изучаемым;

- выявление существенных признаков, особенностей, свойств, характеристик и т.п. аналога;

- перенесение свойств аналога на модель изучаемого объекта;

- анализ правомерности заимствования свойств аналога, в изучении данного объекта;

- окончательный вывод по аналогии.

В реализации перечисленных этапов самое прямое участие принимает воображение учащихся. Непонимание при этом может возникать на каждом из указанных этапов использования аналогии:

- трудность в построении модели изучаемого объектами нахождении адекватного аналога;

- неясность, что составляет существенные признаки аналога;

- затруднения в перенесении свойств аналога на модель изучаемого объекта;

- трудность с окончательным выводом по аналогии.

В дидактике различают следующие виды аналогий. «Разъясняющая аналогия - способствует лучшему пониманию, выступает как средство объяснения. Аналог при этом должен выбираться из числа наиболее знакомых, привычных, понятных объектов, явлений или понятий. Примером такой аналогии может служить аналогия между понятиями "самоиндукция" - "инерция", "индуктивность"- "масса". Каузальная (лат. "кауза" - причина) аналогия способствует установлению причинно-следственных связей между объектами, явлениями, процессами, понятиями. Иллюстративная аналогия устанавливается между изучаемым объектом и наглядной моделью аналога». [2].

Любой учитель, преподающий предметы естественного направления, может пожаловаться на недостаток наглядных пособий, приборов для фронтальных демонстраций, моделей и прочего оборудования, призванного:

• повысить уровень внимания школьников, ? облегчить понимание и усвоение материала,

• обогатить методическую базу преподавания.

Все перечисленные выше пункты так или иначе связаны друг с другом, и изменение уровня одного из них является либо причиной, либо следствием других.

Одним из выходов из создавшегося положения (кроме рисования на доске) может оказаться использование ресурсов вычислительной техники, и, более узко, использование возможностей графического компьютерного моделирования. Применение компьютерных моделей позволяет не только повысить наглядность процесса обучения и интенсифицировать его, но и кардинально изменить этот процесс. В последние годы совершенствование компьютеров проходит бурными темпами, и их возможности для моделирования стали практически безграничными, поэтому значение компьютерных моделей при изучении школьных дисциплин может существенно возрасти. Э.Е. Нифантьев, А.К. Ахлебинин, В.Н. Лихачев отмечают, что основное преимущество компьютерных моделей - возможность моделирования практически любых процессов и явлений, интерактивного взаимодействия пользователя с моделью, а также осуществления проблемного, исследовательского подходов в процессе обучения [3].

Современный учитель, имеющий возможность использовать персональный компьютер на уроке, вполне в состоянии при подготовке к очередному уроку выполнить двумерные рисунки в традиционных редакторах. При этом учитель может восполнить недостаток отсутствующих схем, диаграмм, планов, таблиц. Создание трехмерных изображений требует несколько большего опыта и определенного уровня навыков пользования компьютером. Нельзя говорить о каких-то сложных специальных методах работы с объемной графикой. Тем не менее, набор методов здесь существенно богаче, нежели в двумерной графике. Поэтому освоение методов работы в одном из многочисленных трехмерных редакторов требует определенного времени [4].

Прежде всего, чрезвычайно удобно использовать компьютерные модели в качестве демонстраций при объяснении нового материала или при решении задач. Гораздо проще и нагляднее показать как электрон в соответствии с моделью Бора перескакивает в атоме с орбиты на орбиту, что сопровождается поглощением или испусканием кванта, используя компьютерную модель, чем объяснять это при помощи доски и мела. А если учесть, что данная модель позволяет одновременно с переходом электрона на другую орбиту показать в динамическом режиме соответствующий переход на диаграмме электронных уровней, а также вид соответствующей спектральной линии, то становится ясно, что данную демонстрацию невозможно обеспечить другими средствами.

познание наглядность модель компьютерный

Список литературы

1. Ахметов М.А. Личностно ориентированное обучение [Электронный документ] / М.А. Ахметов, Э.А. Мусенова; URL: http://maratakm.narod.ru/loohim.htm (дата обращения 15.11.2017).

2. Информационный портал о психологии [Электронный ресурс]; URL: http://www.psyznaiyka.net (дата обращения 15.11.2017).

3. Нифантьев Э.Е. Компьютерные модели в обучении / Э.Е. Нифантьев, А.К. Ахлебинин, В.Н. Лихачев // Информатика и образование. - 2002.- № 7 - С. 77 - 85.

4. Попов К.А. Использование возможностей трёхмерной графики в учебном процессе / К.А. Попов; URL: http:// www.openclass.ru/node/5886 (дата обращения 16.01.2017).

Размещено на Allbest.ru