автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Особенности использования диалоговых обучающих программ в обучении алгебре

Автореферат диссертации по теме "Особенности использования диалоговых обучающих программ в обучении алгебре"

ИНСТИТУТ ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ МО РФ Спецпа.игапропаппьгй совет К 113.39.01

На правах рукописи

ПОСТОВАЛОВА Галина Александровна

ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИАЛОГОВЫХ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ В ОБУЧЕНИИ АЛГЕБРЕ

13.00.02 — методика преподавания математики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Институте общего образования Министерства образования Российской Федерации.

Научный руководитель:

кандидат педагогических наук, старший научный сотрудник БОКОВНЕВ 0. А.

Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук, профессор ЛУКАНКИН Г. Л.,

кандидат психологических наук, старший научный сотрудник ЕРМОЛАЕВ О. Ю.

Ведущая организация Армавирский государственный педагогический институт МО РФ

Защита состоится 15 сентября 1992 г. в 13 часов на заседании специализированного совета К 113.39.01 по присуждению ученой степени кандидата педагогических паук в Институте общего образования МО РФ по адресу:

109044, Москва, Крутицкий вал, 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан «..^.^.»....Йл^^ё^..1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, (кандидат педагогических наук М. В. Ткачева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Проникновение электронно-вычислительной техники во все сферы явзни обаества затронуло и систему образования. Это обусловлено, во-первых, реальной возможностью совершенствования системы образования, повышения качества обучения на основе использования компьютеров в процессе обучения; во-вторых, необходимостью подготовки учащихся к жизни и будупей профессиональной деятельности в условиях широкого применения ЭВТ. Разработке проблем, связанных о информатизацией образования в нашей стране, посвящены исследования Антипова И.Н.. Велихова Е.П., Ершова А.П., Герцунекого Б.С., Первина Ю.А. и других. Компьютер как средство обучения используется при изучении различных дисциплин школьного курса. Наиболее естественным образом применение компьютеров осуществляется в структуре уроков математики.

В настоящее время в обучении используются различные педагогические программные средства. Многие исследователи наделяют в отдельную группу диалоговые обучающие nporpai.ir.iu, как одно из наиболее перспективных направленна решения многих проблем образования.

Накопленный опыт использования диалоговых обучающих программ 'в преподавании различных предметов как в средней, так и в высшей школе показал огромные возможности компьютеров по ре пении таких педагогических задач, как диф|ервнциация а индивидуализация процесса обучения, активизация познавательной деятельности, мотивация обучения, своевременная коррекция знаний учащихся и т.д.

Вопросы, связанные с разработкой, содержанием, структурой, особенностями -использования обучающих программ, рассматриваются в исследованиях многих психологов Д1ашбиц Е.И., Талызина И.О., Рубцов В.В., Ляудос В.Я., Тихомиров O.K. а др./, а такте педагогов и специалистов в области информатики /Герщунский B.C., Буняев М.М., Кузнецов A.A., Лаптев В.В., Раковщик Г.Г., Сендов Б., Попов Ь ЛЬ., Уайт Дж. и др./.

Имеется ряд частных исследований по проблеме использования

ч.

обучаю'цих программ в процессе обучения различный предметам, в частности - математике /Ашкинузе Е.В., Баранова Е.В. , Бравов-окий Ю.С., Колягин А.Ю., Якобсон Л.Л. в др./.

Вопросы, связанные с созданием диалоговых обучающие программ и разработкой методика их эффективного применения в структуре урока, являются одними из основных среди ¿шодасгва психолого-пе-, дагогаческих проблем, связанных с компьютеризацией образования.

Несмотря на значимость этих вопросов, они оотаится пока мало разработанными. •

Алгебра как ученый предмет по своей специфике, обусловленной необходимостью формирования значительного числа различных практических навыков в умений, является одним из наиболее подходшздх объектов дай исследования возможностей использования диалоговых обучаюаих программ в обучении.

Необходимость создания научно-обоснованной методики применения диалоговых обучающих программ в структуре уроков алгебры о целью повышения их. эффективности и определила Актуальность исследования. . •

Проблема исследования состоит в выявлении возможностей ио-. пользования диалоговых обучающих программ для совершенствования обучения алгебре и разработке методаки, реализующей эти возможности. . '

Целью исследования является разработка системы педагогических требований к диалоговым обучаищш программам, а также оозда-ние на их основе целесообразной методики, обеопечивавщеаэффек-тивное обучение алгебре.

Исследования проводились, всхода из следующей гипотезы: 'применение специальной методики использования диалоговых обучающих программ в процессе обучения алгебре обеспечит;

а/ оптимальную возможность реализации довюой диф^еренциа- _ ции обучения алгебре; .

6/ устойчивое ть н осозваннооть заработанных умения и навыков; . • '' ^ ■

ъ/ естественную реализацию внутрипредмегннх связей, а также ыежпредаетных связей математики о курсами информатики я физи-v

кн.

Объектом исследования является компьютеризация процесса обучения алгебре в средне¡1 школе.

• Цредиет исолздовашш - методика использования диалоговых обучающих программ в процессе изучения алгебры в средней школа.

В соотве{стваи со сформулированными целы) и гипотезой необходимо -решить следующие задачи;

1.; Определить основные методические требования к. диалоговым обучавдям программам, применяемым в обучвшш математике.

2. Показать реализацию сформулированных требований при разработке компьютерно-ориентированной методики изучения отдельных тем курса алгебры о использованием диалоговых обучающих програш.

3. Экспериментально проверить эффективность разработанной методики.

Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования:

- анализ психолого-педагогической, математической и специальной литературы по теме исследования;

- изучвшш и' обобщение передового педагогического опыта по использованию, педагогических программных средств в процессе обучения математика в средней школе;

• - анализ програш по математике для средних школ и школьных учебников математики;

- педагогические наблюдения, беседы, анкетирование учащихся;

- педагогичеокий эксперимент.

Научная новизна исследования заключается в создании специальной методики обучения алгебре в 7-9 классах, основанной на широком применении диалоговых обучающих программ, ориентированных на повытение устойчивости и осоэнаннооти формируемых практических умений учащихся.

Теоретическая значимость работы состоит в разработке научно-обоонованноЗ системы требований к диалоговым обучающим программам, которые могут быть использованы при создании педагогических программных средогв, а т'аюяе методики их. применения в процессе обучения алгебре. •

Практическая значимость исследования состоит в подготовке эффективных диалоговых обучающих программ и рекомендаций для учителя по их использованию в процессе преподавания курса алгебры 7-9 классов.

На защиту еыносятся:

1. Требования к диалоговым обучающим программам, используе-, шм в процессе обучения математике.

2. Методика использования диалоговых обучающих программ в процессе обучения алгебре, основанная на разработанных требованиях и реализованная при изучении отдельных тем курса алгебра.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в ходе их экспериментальной проверки в процессе непосредственного преподавания математики я курса ОИВТ в школа автором настоящего исследования в 1985 - 1991 гг. Основные полозсения дне-, сертации докладывались на методических заседаниях учителей естественно-математического цикла школы-интерната МВД СССР, объединенных методических заседаниях учителей математики школ г. Софии и г. Плеве на, на заседаниях лаборатории математического образования и обучения информатике И00 Ш РФ в 1988 и 1992 гг., а также на международной конференции учителей англо-американских школ.*/

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.

Содержание работы: .<■'■.

Во введении обосновывается актуальность проблемы исследования, сТормулируется цель работы, гипотеза, задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость результатов исследования. .

В первой главе "Научно-методические предпосылки использования ЭВТ в обучении" рассматривается.состояние современной систе-. мы образования и место компьютерного обучения в ней, предлагает*/ ImbroWno the Tetxc-hinq of Mathematics: Challenge for. the 1990s", май 1991 г., г.София

оя типология педагогических программных средств и анализируется опыт, ах применения в процессе обучения в отечественной и зарубежной школе, показывается расширение функциональных возможностей учебных задач при использовании диалоговых обучающих программ, формулируются основные принципы разработки диалоговых обучающих программ.

Основной причиной широкого внедрения ЭВМ и ее влияния на содержание образования в целом является коренное, качественное отличие cS«Î от любой другой техники и ТСО. Только с. компьютером ученик монет вести диалог почти как с равным себе, воспользоваться комплексом возможностей, предоставляешь компьютером, подобрать нудную информацию из .любого банка данных, представить на экране- как текстовую, так и графическую информацию, воздействовать на различные органы восприятия человека, используя звук, цвет, анимацию и т.д.

На основе анализа аарубе&ной и отечественной литературы в исследовании предложена типология педагогических программных средств, в которой определенное место занимают диалоговые .обу-чаю:дае программы, описан опнт их применения в процессе обучения.

Эффект использования компьютера в обучении зависит исключительно от качества диалоговой обучавдей програкиы. Для обучагаэдх программ наибольшее значение имеет педагогическая направленность диалога, т.е. направленность на'достижение учебных целей.

Создание диалоговых обучаюцдах программ основывается на дидактических принципах обучения с учетом специфики, особенностей в возмоаноотей компьютера.

В ходе исследования нами были выявлены некоторые методические требования к диалоговым обучавдиы программам. Перечислим основные из них.

Диалоговая обучаэтая програша должна:

1. Обеспечивать благоприятные условия для уровнввой дифференциация обучения.

2. Обеспечивать целостное вооприятие те:.щ, реюние определенного класса задач.

3. По возможности демонстрировать учащимся универсальность

математических методов и прикладные аспекты математики.

4. Усиливать контроль в обучении и обучающий элемент в контроле за счет возможности проверки всего хода решения задачи, а не

только конечного ее результата.

В процессе реализации сформулированных в первой главе требований к диалоговым обучающим программам были выявлены особенности методики их использования на уроке, которые и изложены во вготеЦ главе "Методика применения диалоговых обучавдих программ в учебном процессе".

IIa охеме I представлена структура уроков по теме "Решение систем линейных уравнений" /О часов/ с исвдльзованиеы диалоговой обучающей программы. '

ДОИ способствует,реализации уровиевой дифференциации обуче- . шш. Например, при использовании диалоговой обучающей программы "Речение оистем линейных уравнения" выделяются три уровня дифференциации обучения; управление каздым уровнем заранее планируется и осуществляется учителем с учетом дидактических «едай каждого уровня. • •

I уровень соответствует уровню обязательной математической подготовки учащихся, зафиксированному я программах по математике . Такой обязательный .уровень заложен системой заданий учебника "Алгебра-7". **

II уровень - повышенный уровень усвоения программного мате-, риала. При подборе задач этого уровня диссертант руководствовался материалом учебника "Алгебра-7" тех т авторов.

III уровень - изучение материала, выходвуого за рамки школьной программы. Этот уровень является расширением программных знаний учащихся.

В диссертации определены цели, задачи а место применения компьютера для каждого уровня, а также выработаны критерии пере- . хода учащихся от одного уровня к другому. Образуэдиеся гдгшш . учащихся, обучащяхся на различных уровнях, подвижны. Переход уча^хсл из группы в группу осуществляется с помооью диалоговых обучающих программ при координирующей и управляйте ii роли учителя.

*/ Алгебра-7. Аликов И.А., Колягин Ю.?Л., Сидоров Ю.В., Федорова Н.Е., ¡Уабунин У.!!. - Москва, Просведеше, 1991;

СЖ1А í

ноьые ън<ания I

РаБота с коипьют&^огл

РАБОТЗ БЕЪ КОМПЬЮТЕРА

Педагогический эксперимент по теме исследования проводился с 1985 по 1991 гг. и состоял из грех этапов: I) Констатирующий} 2) поисковый} 3) обучающий.

Консгагируквдй эксперимент проводился автором исследования . с 1Э85 во 1986 годы в процессе преподавания математики в 6-7 классах и курса "Основы информатики и вычислительной техники" в 9-10 классах школы-интерната МВД СССР.

Основными целями этого этапа эксперимента являлась:

- определение места и роли компьютера в изучении математики;

- изучение накопленного опыта использования педагогических программных средств в процессе обучения математике.

В ходе эксперимента проводилось анкетирование учащихся о . целью оценки заинтересованности их в работе с новым техническим средством, наблюдение за ходом урока, принимался во внимание личный опыт преподавания математики.

Результатом этого этапа эксперимента явилось выдвижение I гипотезы исследования, проверка которой осуществлялась на следующих этапах эксперимента. •

Поисковый эксперимент проводился с 198? по 1985 гг. в процессе работы диссертанта учителем математики в 6,7,3 мслассах и учителем информатики в 9-Ю классах в Советской средней школе при Посольстве СССР в Болгарии, в г. Софии. Его целью было выявить требования, предъявляемые к диалоговым обучающим программам, определить возможности компьютера па решению таких педагогических задач, как дифференциация процесса обучения, активиза- \ дия познавательной деятельности учащихся, усиление мотивации учения. В ходе эксперимента на основе накопившегося материала формировалась методика использования диалоговых обучающих программ в процессе изучения алгебры в 6-д классах.

. Лтррамяшм поставленных целей этого этапа эксперимента использовались следующие методы:

- проведение уроков автором по разработанной методике;

- наблюдение и анализ уроков алгебры в их системе;

- обсуждение на методических заседаниях учителей естественно- -математического цикла результатов эксперимента; •

- первичная апробация разработанной для общеобразовательной школы методики изучения темы "Решение систем линейных уравнений" о использованием диалоговых обучающих программ.

Разработанная методика изучения темы с использованием ДОП позволила организовать обучение на двух уровнях - обязательном и повышенном. С. этой целью в классе, формировались две группы учащихся, различающихся по блияайшим целевым установкам: в_ одной группе учащиеся работали над овладением обязательным уровнем знаний и умений, в другой - над овладением материала на более высоком уровне. ' - • : • ;

Этот этап эксперимента подтвердил существующее утверждение о-том, что систематическое использование даалоговых обучающих про- •. грамм в обучении Позволяет сократить время, отведенное на изуче-. нив темы на 25-30$. Принимая во внимание этот факт, а также мнение. учителей физики,. испытывающих затруднения на тех уроках, где учащимся приходится решать задачи, сводящиеся к решению трех линейных уравнений, мы сочли целесообразным ввести в диалоговую обучающую прог'рамгду материал по решению систем трех линейных уравне-1 . ни Л, выходящий за рамки школьной программы. Дальнейшая экспериментальная проверка показала положительное влияние такого, расширения • учебного материала по' теме на осмысленное овладение учагцимнся способом последовательного исключения неизвестного, на усиление вцуг-рипредмегных а меядредаетных связей.

Главным результатом второго этапа эксперимента явилось,со- • здание откорректированной методики изучения темы "Решение систем линейных уравнений" о использованием диалоговой обучающей программы в общеобразовательной школе.

Проверка эффективности разработанной методики осуществлялась в ходе обучающего эксперимента с 1989 по 1991 гг.

Экспериментом было охвачено три седьшх класса Советской средней школы при Посольстве СССР в РБ, г. Секция и три седьшх класса Советской средней школы в Г. Плввене. РБ /всего IC5 человек/. ' * . • . ''' :

В ходе экспершенга проводились различные проверочные работа, ашютпроваяйе учаэдхся. Так результаты проведенных самосгоя-

телышх раб о г. показали, что разработанная методика применения ди-. алоговоД обучающей программы в системе уроков алгебры, реализующая дифференцированное обучение на трех уровнях, способствовала:

г) осмысленному овладению способом последовательного иоюго-чения неизвестного /таблица

• ТАБЛИЦА I. 4

.Сплавились о решением сяотем трех липеШшх

I уравнении ^-

Саравились с решением систем четырех линейных уравнений

Ученика, оовоив-аце решение систем .трех линейных уравнений

98$

91%

.Ученики, обучавшиеся с Д011, но освоившие решение систем даух * линейных уравнение

4-

25%

Ученики лонт- | рольных классов I __' !

0

2) усилению ьнугршредаепшх связей, что подтверждается данными,-приведенными в таблице 2 (следует учесть, что тема "Решение систем даух линейных уравнений о двувд неизвестными" изучалась в 7 классе, а проверка устойчивости навыка проводилась через 1-2 ' года);

ТАБЛИЦА 2.

Реншли верно оистемы .двух линейных уравнений в задачах, сводящихся к реше-ни5Э систем в теме "Прогрессии" /9 кл./ ! I ! 1 ! ! » 1 1 1 ! При проведении ческой работы не ошиблись в: выражении одной. перемен- ' ной через другу п диагнооти-з 8 классе раскрытии •окобок'.

Ученики экспериментальных клао- СОВ * ТОО* I 1 ! I ! 98* 91*

Ученика контрольных классов 76* 1 Г I ! ! •! .78% | 64*

»

з) усилению ыежцредметных связей математики и физики /см. таблицу 3/. .

ТАБЛИЦА. 3. *

Решили верно системы линейных уравнений в задачах по темам:

Закон

I

Равноускоренное движение

Законы Ньютона

Законы сохранения /частная задача/, 9 кл.

Ученики экспериментальных клао-сов

98%

99/£

99%

95%

Ученики контрольных классов

75*

74%

I

I

j 75* ! t

J__

70|?

Проведенное анкетирование учащихся показало значительный рост интереса к изучению алгебры уучащхся экспериментальных класоов. Отсутогвие утомляемости отмечалось в 90 случаев у учащихся экспериментальных классов, что объясняется, во-первых, соблюдением санитарно-гигиениче сках норы при работе о ÜBT, а во-вторых, богатым эмоциональным фоном, на котором проходит обучение с компьютером, и пошившим интересом у учащихся к работе в ш»ш.

Для определения эффективности разработанной метддики обучения ш использовали следуюкдае параметры оценки эффективности, разработанные Ганчевым И. и.Кучиновым И.

1. Коэффициент усвоения знаний и умений за учебный час по дисциплине "х", Куса,- Он характеризует часть знаний и умений учащихся, усвоенных во время урока,,и подсчитывается по фордуле:

ar . I + а_ • 3/4 + а . 1/2 + а . 1/4 + а_ • О

» • _ 1 -2 3 4 ,-. о

"уев.-:-----:- .

aI + а2 + а3 + V а 5 ; . ■

где а о а »

I' 2' 3' 4' ®5 ~ количество учащихся, ко горце "по предмету

"х" за учебный час усвоили /по их мнению/ соответственно почти веб! материал, около 3/4 всего материала, около 1/2 материала, около' 1/4 материала и ничего.

Обучение считается нормальным, если

0,55,¿ К^ 0,90 .

2. Коэффициент эффективности обучения по дисциплине "х", • , Кдф . Характеризует часть учебного материала, усвоенного в ре-'

вульгате изучения .темы.

Обучение считается достаточно эффективным, если 0,60.

Коэффициент эффективности вычисляется по формуле:-

а . I + а . 3/4 + а . 1/2 + а '. 1/4 + а_ • 0

' . „ 1 2 3 4 5

ft , — ---- ,

эй."

h + ®2 + а3 + а4 + ®5

где ар а ад. а^, а^ - количество учащихся, получивших оценки ,

"отлично", "хорошо", "удовлетворительно", "плохо" в результате выполнения самостоятельных или контрольных работ.

=tl Ганчев Й., Кучннов И. и др. Методика за изеледване качеството, эфекгивноотта и наговареноетта о учебни дойности на ауддторните и извън аудиторните знания на студёнтигй. София: СУ "Кл. Охридски", 1984. ' ■•,.-..

По результатам опроса учащихся, проведенного после урока, 1у0В,Х = 0,74; По результатам самостоятельной работы, проведенной . проле ооответствущего урока, Куов ^ 0,76. ^

Помимо получения объективно.! информации о степени усвоения учадошися материала урока /что, конечно, являлось основной цель» педагогического эксперимента/, мы получили дополнительную полезную и интересную информацию об уровне самооценка учатдахся.

Сравнивая результаты /Ку0В.х = 0,74 и Ку0В>2 = 0,76/, убезда-емоя, что разницы иевду самооценкой учащихся и действительным состоянием обучэннорти почтя нет. Это позволяет нам оделать вывод об умении учащихся правильно оценивать свои знания, делать правильную самооценку. , '

Сравнение результатов выполнения итоговой контрольной работы по теме "Реивиие систем деух уравнений с двумя неизвестными" про- . водилось по нескольким показателям. Эффективность обучения ив экспериментальных и в контрольных классах оказалась достаточно высокой, Тем не менее коэффициент эффективности обучения в экспериментальных классах значительно превышает коэффициент Эффективности ¿бучения в^ контрольных классах: К,^^ = 0,83, Кдф.^. - 0,68.

Тагаш образом эксперимент подтвердил гипотезу диссертационного исследования.

В ходе проведенного исследования были решены все поставленные задачи и получены следующе основные результаты;

1. Шявлены основные методические требования к диалоговым обучаицим программам, применяемым в обутшнии алгебре, ориэнтирован-ше на повышение устойчивости и осознанности формируемых практических умениЗ учащихся.

2. Выявленные требования реализованы при разработке компьютерно-ориентированной методики изучения отдельных тем курса алгебра

Разработанная методика включает дифференцированные требования к усвоению темы на трех уровнях обучения: обязательном, повышенном и расширенном.

3. Экспериментальная проверка разработанной методики подтвердила гипотезу диссертационного исследования. ,

N