Конструирование электронных учебных материалов в профессиональной подготовке учителей

Попова, Галина Ивановна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика профессионального образования

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.08 для написания научной статьи или работы на тему: Конструирование электронных учебных материалов в профессиональной подготовке учителей

Автореферат

Автор научной работы: Попова, Галина Ивановна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Краснодар
Год защиты: 2006
Специальность ВАК РФ: 13.00.08

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Конструирование электронных учебных материалов в профессиональной подготовке учителей"

На правах рукописи

□ОЗОБ72Э2

ПОПОВА ГАЛИНА ИВАНОВНА

КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ УЧЕБНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЕЙ

13.00.08 - теория и методика профессионального образования

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Краснодар 2006

003067292

Работа выполнена на кафедре информационных образовательных технологий Кубанского государственного университета

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор С.П. Грушевский

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук,

профессор С.А. Бешенков; доктор педагогических наук, профессор Л.И. Архипова

Ведущая организация: Ленинградский государственный университет им. A.C. Пушкина

Защита состоится 26 января 2006 года в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.101.06 в Кубанском государственном университете по адресу: 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, 149.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Кубанского государственного университета.

Автореферат разослан 26 декабря 2006 г.

// /I

Ученый секретарь / /

диссертационного совета / / А.Н. Кимберг

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Информатизация образования является одним из важнейших направлений реализации современной образовательной парадигмы. Умение в полной мере использовать возможности информационных технологий в профессиональной деятельности становится одним из важнейших качеств современного специалиста, и в наибольшей степени это касается подготовки будущих учителей. В связи с этим все большую актуальность приобретает изучение проблемы использования компьютерных технологий в формировании профессионально значимых умений педагогов. В процессе перехода от традиционных методик преподавания к обучению с использованием информационных технологий возникает задача не только поиска эффективных методов формирования профессиональных умений студентов, но и выявления проблемного поля научного изучения информационных средств обучения, оптимальных в отношении организации и результатов дидактического процесса. •:

Проблема информатизации современного образовательного пространства исследована в работах многих отечественных ученых (В.П. Беспалько, Б.С. Гершунский, A.A. Кузнецов, Э.И. Кузнецов, С.А. Бешенков, Л.П. Ершов, В.А. Извозчиков, А.О. Кривошеев, Е.И. Машбиц, В.М. Монахов и др.). Вопросам профессиональной подготовки будущих учителей в условиях информатизации посвящены работы Ю.С. Брановского, В.В. Лаптева, М.П. Лапчика, A.B. Могилева, Е.А. Ракитиной, И.В. Роберт, М.В. Швецкого, B.C. Шолоховича и многих других. Теория проектирования и использования информационных технологий в профессиональном обучении исследовалась в работах

A.И. Архиповой, А.И. Башмакова, И.А. Башмакова, И.Г. Захаровой,

B.П. Кулагина, К.Г. Кречетникова, Э.Г. Малиночки, Д-Ш. Матроса,

C.B. Панкжовой, А.Ю. Уварова и других.

В последние годы информационно-дидактические средства обучения математике, физике и информатике разрабатываются преимущественно в двух направлениях. Первое обусловлено применением программных средств с изначально встроенными алгоритмами дидактических действий. Несмотря на высокий технический уровень исполнения, обозначенное свойство данного вида программ формирует предпосылку их возможной дидактической инертности и ситуационного педагогического несоответствия в отношении многообразия возникающих в учебном процессе задач.

В рамках второго направления используются математические инструментальные среды (МИС) для компьютерной поддержки обучения математике и информатике. Данные программные продукты, не обладая изначально заданными требованиями к алгоритмизации математических действий, создают систему информационно-дидактического обеспечения, при котором выбор и осуществление действий выполняется учащимися самостоятельно (В.П. Дьяконов, С.А. Дьяченко, Т.В. Капустина, Т.Л. Ниренбург, В.Ф. Очков, А.И. Плис, У.В. Плясуиова, H.A. Сливина, A.A. Смирнов).

В результате анализа современных педагогических исследований выявлено,

что одним из актуальных направлений профессиональной подготовки учителей математики, физики и информатики является формирование у будущего учителя умений самостоятельно создавать прсираммы и электронные дидактические материалы (Ю.С. Брановский, Т.Г. Везиров, ИХ. Захарова, В.П. Кулагин, И.В. Роберт, II.В. Софронова). Однако, несмотря на достаточно широкий круг публикаций, связанных с применением математических инструментальных сред в изучении математики, информатики, физики, проблема обучения студентов технологии конструирования электронных учебных ресурсов с использованием МИС разработаны недостаточно. Исследование широкого спектра их дидактических функций и возможностей позволяет сделать вывод о том, что МИС представляют собой эффективный инструментарий для реализации данных целей. Таким образом, обучение будущих учителей математики, физики и информатики использованию таких сред позволяет ис только расширить знания учебных дисциплин, но и сформировать умения по созданию и применению собственных электронных учебных материалов, эффективных в решении педагогических задач на конкретном уроке или в системе учебных занятий.

Обучение студентов применению математических инструментальных сред в процессе конструирования электронных учебных материалов требует специальной организации учебного процесса, системы его дидактического обеспечения. Технологии конструирования электронных учебных материалов в среде математических пакетов рассматривались в работах С.П. Грушевского, C.B. Усатикова. Методики обучения конструированию электронных учебных материалов описаны в работах Ю.С. Брановского, Т.Г. Везирова, А.Ш. Бакмаева, A.A. Телегина, Д.А. Шуклина и др.

Педагогическая задача - научить студента самостоятельно разрабатывать электронные дидактические материалы в математических инструментальных средах - делает необходимым изучение влияния данных дидактических процессов на развитие профессионально значимых умений будущих учителей. Таким образом, выявляются следующие противоречия между:

- наличием педагогической деятельности с применением математических инструментальных сред и невыявленными дидактическими возможностями их использования в профессиональном обучении учителей математики, физики и информатики;

- наличием потребности обучения студентов умениям самостоятельного создания электронных учебных материалов и недостаточной технологической обеспеченностью данного дидактического процесса, в том числе и с применением математических инструментальных сред;

- потребностью в конкретных дидактических технологиях, обеспечивающих развитие профессиональных умений студентов, и недостаточностью педагогических исследований формирования профессионально значимых умений учителей математики, физики и информатики с использованием информационных средств обучения.

Перечисленные противоречия обусловили актуальность данного исследования.

Главная проблема исследования заключается в отсутствии универсального электронного инструментария, инвариантного к предметному содержанию, по-

зволяющего формировать у учи ( елей математики, физики и информатики умения, являющиеся основой развития их информационной культуры и повышения эффективности педагогической деятельности. В процессе решения основной проблемы был выявлен ряд подпроблем, суть которых отражена в вопросах:

- Какие программные средства позволяют создавать модифицируемые комплексы электронных учебных материалов по различным предметам естественно-математического цикла?

- Какова должна быть структура теоретической модели, на основе которой можно создавать инвариантные формы электронных учебных материалов с возможностью модификации содержания?

- Каковы основы методики обучения студентов конструированию электронных учебных материалов и способы модификации их содержательной базы?

- Какие профессионально значимые для педагогов умения могут быть сформированы и развиты на основе применения нового комплекса электронных учебных материалов?

Объект исследования: процесс профессиональной подготовки студентов педагогических специальностей в области информатизации образования.

Предмет исследования: обучение студентов - будущих учителей математики, физики и информатики - технологии конструирования электронных учебных материалов как основа формирования их профессиональных умений.

Цель исследования: теоретически обосновать и разработать модель обучения конструированию электронных учебных материалов с применением математических инструментальных сред, обеспечивающую в процессе её освоения и использования формирование профессионально-значимых умений студентов.

Гипотеза исследования включает следующие предположения:

- одним из направлений информатизации педагогического образования должно быть обучение учителей конструированию комплекса электронных учебных материалов с функциями генерации учебных заданий как средства повышения эффективности педагогической деятельности;

- конструирование электронных учебных материалов можно эффективно выполнять посредством использования математических инструментальных сред, опираясь на их дидактические функции;

- модель конструирования электронных учебных материалов должна отражать дидактические свойства программных инструментальных сред, инвариантные структурные единицы, типы электронных учебных материалов и процедуру их конструирования;

- составляющими методики обучения учителей конструированию таких материалов должны быть: цели обучения, прогнозируемые результаты, содержание, методы, формы и средства обучения на основе программно-методического комплекса, включающего программу курса, систему электронных лабораторных работ, учебно-методическое пособие;

- обучение учителей конструированию электронных учебных материалов должно стимулировать развитие дидактической, предметной и информационной компегентностей.

В соответствии с проблемой, целыо, объектом и предметом, выдвинутой гипотезой определены задачи исследования:

1. В контексте задач информатизации педагогического образования обосновать необходимость разработки нового программного инструментария - комплекса элекфонных учебных материалов с возможностью создавать различные виды практических заданий для изучения математики, физики и информатики.

2. Выявить дидактические функции математических инструментальных сред и обосновать возможность их использования для конструирования электронных учебных материалов с функциями генерации пракгических заданий.

3. Построить модель конструирования комплекса электронных учебных материалов с функциями генерации содержания заданий по конкретным предметным областям.

4. Разработать методику обучения учителей и студентов конструированию электронных учебных материалов, инвариантных к предметному содержанию и модифицирующих практические задания.

5. Выявить состав профессиональных умений, значимых для педагогической деятельности и формируемых посредством комплекса проектируемых электронных учебных материалов.

Методы исследования:

- теоретические: анализ научно-педагогической, методической и специальной литературы в области информационных технологий обучения; психолого-недагогических изысканий по проблеме исследования; сравнение используемых в профессиональном обучении математических инструментальных сред;

- практические: наблюдение, анкетирование, педагогический эксперимент, методы математической статистики.

Методологическую основу исследования составили: принцип системного подхода в педагогике (В.И. Загвязинский, B.C. Ильин, В.А. Сластенин и др.), принцип единства сознания и деятельности (JI.C. Выготский, А.Н. Леонтьев, С.JT. Рубинштейн, Д.Б. Эльконин и др.),

Теоретической основой исследования являются научные положения о применении информационных технологий в образовании (Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, Е.И. Машбиц, В.М. Монахов), концепции организации обучения с применением информационно-дидактических средств (А.И. Архипова, С.П. Грушевский, И.В. Роберт Е.С. Полат и др.), компетентностный подход к подготовке учителя (В.П. Бедерханова, Н.В. Кузьмина, Н.Л. Стефанова, A.B. Хуторской и др.).

Организация исследования. Исследование осуществлено по этапам:

На первом этапе (2000-2002 гг.) - изучение психолого-педагогической, специальной, научной литературы, выявление педагогических, дидактических возможностей математических инструментальных сред, накопление эмпирического материала в процессе преподавания компьютерных наук, изучение опыта применения информационных технологий обучения в сфере профессионального образования. В процессе теоретического анализа определены исходные параметры, понятийный аппарат и методика исследования.

На втором этапе (2002-2004 гг.) были разработаны модель обучения буду-

щих учителей математики, физики и информатики технологии конструирования электронных учебных материалов и программно-методический комплекс для обучения созданию электронных учебных материалов, который включает программу курса обучения; систему электронных учебных материалов; учебно-методическое пособие. Проведены констатирующий и формирующий этапы эксперимента.

На третьем этапе (2005-2006 гг.) была осуществлена качественная и статистическая обработка экспериментальных данных, обобщены полученные результаты, подведены итоги исследования.

Научная повита исследования заключается в следующем:

1. Обоснована методическая целесообразность создания комплекса электронных учебных материалов со специфическими педагогическими свойствами: возможностью создания наборов практических заданий по различным предметным областям естественно-математического цикла посредством инвариантного программного компонента с функцией генерации заданий, что обеспечивает условия для дифференциации и индивидуализации обучения студентов и учителей, а также для. реализации задачи информатизации педагогическо- ! го образования, ориентирующей педагогов на создание нового учебно-методического обеспечения с компьютерной поддержкой.

2. Поставлена и решена проблема дидактической разработки и применения электронных учебных материалов на основе математических инструментальных сред в профессиональной подготовке учителей математики, физики и информатики, предложен и обоснован подход к формированию профессиональных умений студентов, реализуемый в процессе самостоятельной разработки электронных учебных материалов.

3. Выявлены дидактические возможности использования математической инструментальной среды МайСАБ как средства формирования профессиональных умений студентов - будущих учителей математики и информатики.

4. Теоретически обоснована и разработана дидактическая модель обучения студентов конструированию электронных учебных материалов средствами математических инструментальных сред, позволяющая формировать профессионально значимые умения будущих учителей математики и информатики.

5. Раскрыты основные дидактические компоненты созданного программно-методического комплекса обучения студентов конструированию электронных учебных материалов, обеспечивающего их профессиональное формирование.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что расширена область использования математических инструментальных сред в процессе профессиональной подготовки учителей математики и информатики за счет того, что:

- обобщены и описаны основные научные подходы к рассмотрению возможностей использования математических и информационных продуктов в формировании профессиональных умений студентов;

- выявлены основные направления совершенствования профессиональной педагогической подготовки в процессе обучения самостоятельному конструированию электронных учебных материалов;

- разработана технология обучения студентов - будущих учителей математики, информатики и физики конструированию электронных учебных материалов с использованием математических инструментальных сред;

- изучено влияние дидактического процесса конструирования электронных учебных материалов на формирование профессионально значимых качеств учителей математики, информатики и физики.

Практическая значимость исследования определяется использованием полученных результатов в научно обоснованной организации процесса формирования профессионально-значимых умений студентов - будущих учителей математики, физики и информатики, обеспеченной программой, учебно-практическими и методическими материалами, учебно-методическим пособием по конструированию электронных дидактических материалов в среде МаШСАО. Результаты исследования могут быть использованы в профессиональной подготовке, в системе повышения квалификации учителей математики и информатики. Разработанные материалы включены в состав учебно-информационного комплекса но математическому анализу и размещены на сайте htip77mschool.kubsu.ai.

Достоверность и надежность полученных результатов исследования обеспечиваются анализом научных работ по проблемам исследования, выбором схемы эксперимента, адекватной его задачам, обоснованност ью выбранных методологических позиций, результатами практического использования разработанного дидактического обеспечения в работе со студентами и учителями математики и информатики, положительным итогом проведенного педагогического эксперимента.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Одним из эффективных средств информатизации педагогического образования является комплекс электронных учебных материалов, обеспечивающих возможность создания практических заданий по различным предметным областям, модифицируемых по форме представления дидактической информации и по выполняемым в учебном процессе педагогическим функциям.

2. Конструирование электронных учебных материалов по математике, физике, информатике осуществляется на основе математических инструментальных сред (МаШСАО и др.), характеризующихся необходимыми дидактическими функциями: информативностью - возможностью представления информации в различных формах; динамичностью - демонстрацией анимаций и движений изучаемых объектов; вариативностью — генерацией индивидуальных заданий; интерактивностью - возможностью изменять параметры объекта и оперативно получать результат.

3. Структура модели конструирования электронных учебных материалов отражает учебные цели, принципы отбора содержания, методы обучения, типы практических заданий и как составляющие включает в себя: типовые структурные элементы комплекса электронных учебных материалов (теоретический, справочный и демонстрационный разделы, тренажеры, блоки генерации параметров и обратной связи); виды программных документов (файлы освоения теории, решения задач, генерации заданий, параметров и ответов). Конкретизация составляющих

модели интегративно представлена технологией конструирования электронных учебных материалов для изучения математики, физики, информатики.

4. Методика обучения педагогов конструированию электронных учебных материалов реализуется двумя этапами: теоретическим - моделированием учебного процесса, практическим - выполнением индивидуальных проектов по созданию ЭУМ. На первом этапе обосновываются цели обучения - формирование знаний о педагогическом проектировании электронных ресурсов и умений создавать новые программные продукты; выполняются трансформация содержания для его представления в электронной форме, выбор частнодидактических методов обучения (открытых программ, проектов, динамических моделей); планируются формы учебной деятельности, традиционные и компьютерные средства обучения.

5. Обучение студентов конструированию электронных учебных материалов на основе математических инструментальных сред стимулирует формирование дидактической компетентности, что выражается в умениях выполнять педагогическое проектирование; отбирать учебный материал, выбирать формы представления учебного материала; предметной компетентности, что выражается в умениях подготовить учебно-тренировочные задачи, выполнять параметризацию заданий; информационной компетентности, которая проявляется в умениях создавать текстовые, графические области, сохранять параметры и считывать их из внешних файлов, использовать объектную связь Ма&САЭ с офисными приложениями, что в комплексе создает условия для развития профессионально-личностных качеств будущего учителя.

Личный вклад автора определяется самостоятельным теоретическим анализом общих позиций по проблемам использования информационных программных средств в обучении студентов - будущих учителей математики, физики и информатики, разработкой новых приемов конструирования электронных учебных материалов, созданием технологии, программ и методики обучения студентов самостоятельному конструированию электронных материалов, непосредственным осуществлением эксперимента, формированием у студентов нового самооценочного представления о важных в педагогической деятельности профессиональных умениях.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты исследования апробированы на кафедре информационных образовательных технологий Кубанского государственного университета, на международных научных конференциях «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 2003, 2004, 2006 гг.), на пятой Международной конференции «Системы компьютерной математики и их приложения» (Смоленск, 2004 г.), на шестой Международной научно-методической конференции «Проектирование инновационных процессов в социокультурной и образовательной сферах» (Сочи, 2003 г.).

Разработанная система учебных лабораторных работ и учебно-методическое пособие внедрены в учебный процесс на математическом и физико-техническом факультетах Кубанского государственного университета, на математическом факультете Армавирского государственного педагогического университета, на курсах повышения квалификации учителей математики и инфор-

матики Краснодарского края, проводимых институтом переподготовки и повышения квалификации Кубанского государственного университета.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка и шести приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор темы исследования, его актуальность, определены цель, предмет и объект, гипотеза, задачи, методологическая основа, этапы и методы исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту, научная новизна исследования, теоретическая и практическая значимость работы, приведены сведения об апробации ее результатов.

В первой главе «Теоретические аспекты использования математических инструментальных сред в процессе подготовки учителей физико-математических специальностей» рассмотрены общие вопросы информатизации высшей школы на современном этапе, проанализированы существующие определения информационных технологий обучения, приведена классификация педагогических программных средств на основе различных признаков.^Иссле-дуется роль и место математических инструментальных сред (Derive, Maple, MathCAD, Mathematica) в учебном процессе, а также проблема формирования профессионально значимых качеств учителя при применении таких сред.

Использование математических пакетов в профессиональном обучении как одно из направлений информатизации образования находится в центре внимания таких современных педагогов, как В.П. Дьяконов, А.И. Плис, H.A. Сливина, Т.В. Капустина, Т.Г. Везиров и определяется изначальным предназначением в качестве средств для выполнения математических расчетов, обладающих мощными вычислительными и графическими возможностями. В этом направлении выполнены диссертационные исследования А.Ш. Бакмаева, С.А. Дьяченко, Т.К. Ниренбург, У.В. Плясуновой, A.A. Смирнова.

Проблема использования МИС как эффективного средства обучения требует выявления их дидактических свойств и функций. Под дидактическими понимаются такие свойства средства обучения, которые могут оказать влияние на цели, возможности и варианты их применения в процессе обучения (Е.С. Полат). Описанные в нашей работе современные подходы к использованию математических инструментальных сред в рамках концепции компьютерной поддержки процесса обучения математике, физике, информатике позволили выявить ещё одно важное направление применения таких компьютерных систем, как эффективного инструментального средства для создания электронных образовательных продуктов.

Особое значение в предложенном нами направлении приобретает система MathCAD. Это обусловлено конструктивными особенности MathCAD: естественная математическая нотация, простой входной язык, возможность вставки формул, текста, графиков в любое место документа, вследствие чего он выглядит как страница математического текста, высокая степень интеграции с MS Office. Благодаря этим особенностям пользователи могут быстро и эффективно приобретать навыки работы в MathCAD. Кроме того, MatCAD обладает обшир-

ным спектром встроенных программных инструментов, позволяющих реализо-вывать необходимые дидактические свойства и функции создаваемых учебных материалов, а, следовательно, эффективных при трансформации учебного материала по математике, физике, информатике в электронные ресурсы. Таким образом, можно сделать вывод о целесообразности использования универсального пакета MathCAD для создания электронных учебных материалов.

Укажем на те конструктивные и программные особенности системы MathCAD, с помощью которых реализуются дидактические свойства и функции в его документах.

- Информативность, позволяющая осуществлять передачу необходимой для обучения информации, обеспечивается возможностью встраивания в документ блоков различных видов: текста, формул, графиков, анимации.

- Наглядность поддерживается развитыми графическими возможностями, а также возможностями визуализации, в том числе и с использованием анимации.

- Динамичность реализуется в системе MathCAD на основе создания и интеграции в документ компьютерных моделей различных процессов, анимационных клипов, видеодемонстрации исследования свойств математических объектов, например, исследования свойств графиков функций в движении.

- Вариативность, позволяющая автоматизировать процесс генерирования вариантов индивидуальных заданий, осуществляется на основе конструирования для генерационных процессов программных модулей с использованием датчиков случайных чисел.

- Уплотнение учебной информации, обеспечивающееся использованием блочной структуры документа MathCAD на основе встраиваемых областей (Area), которые позволяют варьировать вид документа - в более подробном виде - с открытыми областями или в более кратком - с закрытыми; использованием гиперссылок.

- Простота управления средой MathCAD опирается на дружественный интерфейс, близость входного языка к естественному математическому, а также на использование наборных панелей, гиперссылок.

- Цикличность применения обучающей программы или ее частей в учебном процессе. Система MathCAD допускает изменение параметров, что позволяет многократно использовать тренажеры и задания с автоматическим изменением параметров, повторять процедуру решения учебного задания до получеши желаемой оценки.

- Интеграция MathCAD с приложениями MS Office - MS Word, MS Excel -позволяет создавать информационную среду, включающую систему взаимосвязанных файлов.

- Интерактивность. Система MathCAD позволяет изменять параметры изучаемого объекта и сразу наблюдать результат.

Под 'электронными учебными материалами (ЭУМ) в работе понимается достаточно широкий класс электронных ресурсов, выполняющих задачи дидактического компьютерного обеспечения учебного процесса. К таким ресурсам относятся и отдельные файлы, например, файлы-решатели учебных заданий,

файлы генерации параметров задач, карточки учебных заданий, интерактивные тесты, а также файловые системы, объединенные с помощью гиперссылок и объектных связей, представляющие собой единые дидактические ресурсы, реализующие поставленные учебные задачи (предъявление нового материала, тренажерные, демонстрационные, контролирующие функции, автоматизированную генерацию заданий). Такие файловые системы могут представля ть собой электронные уроки или фрагменты урока, электронные пособия, электронные лабораторные работы (локальные сетевые или дистанционные), системы генерации параметров, которые могут быть интегрированы в гипертекстовую дидактическую систему.

На основе проведенного анализа применения математических пакетов в процессе обучения и выявленных дидактических свойств пакета МаШСАО, выделяющих его из ряда математических инструментальных сред, в работе сделан вывод о педагогической целесообразности использования МаШСАО как инструментального средства для конструирования электронных учебных материалов. В связи с этим возникает важная педагогическая задача обучения такому конструированию в процессе подготовки будущих учителей математики, физики и информатики и формирования на этой основе у студентов профессионально значимых качеств.

Вторая глава «Конструирование электронных учебных материалов с использованием математических инструментальных сред» посвящена описанию технологии конструирования ЭУМ на основе дидактических возможностей среды МаЛСАО. Рассмотрены вопросы обучения этой технологии будущих учителей математики, физики и информатики. Описан процесс формирования их профессионально значимых умений и навыков при освоении и применении предложенной технологии.

В настоящей работе исследуется процесс создания основных типов гипертекстовых дидактических систем (ГДС). Структуру такой системы условно можно представить в виде нескольких компонентов:

- справочно-информационная подсистема, содержащая документы учебно-методической информации, ответы к заданиям, тсс!-документы дидактического сопровождения (решатели, документы для преподавателей);

- задачный дидактический блок, в котором представлены условия учебных заданий разнообразных форм, а также модуль компьютерных лабораторных работ;

- интерактивная подсистема, включающая подсистемы тестирования и интерактивных дидактических модулей;

- подсистема обратной связи, включающая блоки оценивания ответа, подсказок, консультаций.

Важным технологическим компонентом ГДС является система генерации параметров, с помощью которой в индивидуальных заданиях могут генерироваться числовые, логические, графические параметры. В такую систему включены тсё-файлы генерации параметров учебных заданий, модули сохранения параметров и вычислители ответов. Файл-генератор - это документ, в котором реализованы алгоритмы генерации параметров заданий (обычно для каждой

учебной задачи свой). В зависимости от вида задач параметры могут быть числовыми, графическими, логическими, символьными или функциональными.

В алгоритме генерации применяется одна из этих форм или их комбинации. Реализация алгоритма генерации осуществляется на основе датчиков псевдослучайных чисел из набора функций MathCAD.

Mcd-файл конструирования шаблона условия и вычисления ответов состоит из трех блоков: а) блок считывания данных из файла сохранения параметров, б) блок формирования шаблона условия, в) блок вычисления ответов и создания подсказок. В некоторых ситуациях бывает удобным разделять этот файл-конструктор на два отдельных файла: один отвечает за представление условий, другой — за ответы.

Следует отметить, что вид и тип учебной задачи естественно отражается на организации формы представления условий и ответов. Так, в некоторых случаях целесообразно формулировать условие в параметрической форме, тогда варианты задания будут представлены таблицей параметров и таблицей ответов к ним. Иногда в условии приводится графический объект (график функции), тогда варианты заданий определяются соответствующими графиками условий и графиками (или числами) ответов и т.д.

Объектная связь MS Word и MathCAD позволяет предложить следующий способ организации дидактических материалов. В doc-документ с помощью объектной связи вставляется кадр шаблона задания, и аналогичным способом -кадр ответов и подсказок из файла ответов в новом окне (блок формирования дидактических материалов на основе объектной связи).

Файл-решатель создается обычно для реализации типового решения рассматриваемой учебной задачи. Имея естественную математическую нотацию, такие файлы позволяют создавать "живые" решения заданий и методические указания к ним. При этом считывание данных для условия производится автоматически из файла данных.

Описанная дидактическая гипертекстовая системы электронных учебных материалов размещается в локальной сети компьютерного класса или на Web-сервере. Для создания таких электронных дидактических систем нами разработана модель конструирования учебных материалов с использованием математической инструментальной среды MathCAD (рис.1), кроме того, исследуется возможность формирования профессионально значимых качеств учителя в процессе обучения этой технологии и её применения в педагог ической практике.

Анализ работ по теории конструирования электронных учебных ресурсов позволяет сделать вывод о том, что модель конструирования электронных учебных материалов должна отражать дидактические свойства программных инструментальных сред, инвариантные структурные единицы электронных учебных материалов, типы электронных учебных материалов и процедуру их конструирования. В результате её реализации формируется дидактическая гипертекстовая система ЭУМ, в которой для достижения поставленных целей обучения интегрируются в единый программный продукт файлы-документы разнообразных типов и функций.

Рис. 1. Модель конструирования электронных учебных материалов средствами МИС

Модель конструирования гипертекстовой системы ЭУМ имеет многокомпонентную структуру, включающую этапы конструирования, типы ресурсов системы ЭУМ, виды документов, входящих в её состав, а также типовые структурные единицы, из которых состоят сами документы.

На этапе определения учебных целей мы отвечаем на вопросы о том, зачем создавать электронные учебные материалы, каких целей мы хотим достичь, действительно ли их можно достичь с использованием ЭУМ. На данном этапе перечисляются действия, демонстрирующие формируемые умения (знания); детализируются знания, умения, навыки, позволяющие выполнить это действие. Цели обучения являются инструментами, которые используются при отборе содержания, выборе дидактических приемов реализации, определении результативности разрабатываемых учебных материалов.

В процессе отбора содержания гипертекстовой комплекса ЭУМ следует руководствоваться нормативными документами: государственными образовательными стандартами, учебными программами по дисциплине, списками литературы, приводимыми в них. Отбор содержания должен проводиться на основе принципов обучения. Состав отобранного учебного материала и связи между единицами материала (учебными элементами) наглядно могут быть представлены в виде структурно-логической схемы.

В процессе разработки сценария. ЭУМ формируется план конструирования и применения ЭУМ, определяется их тип (учебное пособие, локальная сетевая или дистанционная лабораторная работа, электронный урок, фрагмент урока, способ объединения в гипертекстовую систему ЭУМ), состав и внешний вид типовых структурных единиц (блока содержания, теоретических разделов, демонстрационных блоков, тренажеров и блоков генерации параметров, блоков обратной связи, типовых программных блоков), расположение их в файлах-документах программ MathCAD, Excel, Word. Результатом этапа разработки ЭУМ является законченный рабочий сценарий в виде словесного описания или блок-схемы. На этапе определения типов тренировочных и контрольных заданий выбирается форма заданий: вопросы, упражнения, задачи, различные виды тестов, поисково-исследовательские задания и др. На этапе создания фатов генераг/ии параметров выполняется параметризация заданий и выписываются генерационные формулы. На их основе конструируется файл-генератор параметров для автоматизированного создания нужного количества однотипных заданий. В процессе пересчета документа-генератора происходит генерация параметров и запись в файл сохранения параметров.

Далее формируется банк данных индивидуальных учебных заданий, который может включать карточки сгенерированных индивидуальных заданий в электронном (документы Word, MathCAD) или бумажном виде. Создание файлов-шаблонов заданий (карточек заданий) выполняется на основе файлов генерации параметров, в структуре которого представлены блоки условий заданий в параметрической форме и блоки параметров, а при пересчете происходит добавление параметров задания с учетом номера его варианта в файл сохранения параметров.

На этапе интеграции компонентов в гипертекстовую систему ЭУМ связываются при помощи гиперссылок и объектных связей отдельные ЭУМ, файлы, реализующие учебные задачи освоения теоретических знаний, файлы-документы MathCAD поддержки решения математических задач, файлы-документы MathCAD автоматизированной генерации учебных заданий, файлы-документы Word карточек заданий в параметрической форме, документы Excel сохранения параметров и ответов. На этапе апробации и корректировки построенной гипертекстовой системы ЭУМ в процессе ее использования выявляются и исправляются погрешности, допущенные на предыдущих этапах.

В процессе освоения и применения такой технологии формируются не только навыки владения программными средствами, но профессионально-педагогические умения. В связи с этим возникает проблема формирования соответствующей модели обучения студентов физико-математических педагогических специальностей конструированию ЭУМ, ориентированной на формирование профессионально-значимых умений и навыков.

Обучение студентов использованию математических инструментальных сред продолжается на протяжении всего процесса обучения в вузе, начинаясь изучением системы MathCAD в курсе программного обеспечения и завершаясь их применением для создания собственных учебных программных средств. Одним из этапов этого процесса является подготовка будущих педагогов к созданию электронных учебных материалов, ориентированная на формирование профессиональной компетентности учителя. Организационно обучение предложенной технологии происходит в рамках курса «Математические пакеты в естественно-научном образовании».

При построении структуры указанного курса, как основного компонента процесса изучения конструирования ЭУМ, необходимо определить цели, содержание, формы, методы. и средства обучения, сформулировать задачи и функции компьютерной поддержки, разработать соответствующие электронные ресурсы. В нашем исследовании это комплекс тематических лабораторных работ.

Общие цели обучения конструированию электронных учебных материалов на основе МИС- MathCAD: формирование представлений об этапах педагогического проектирования и конструирования электронных учебных материалов; овладение практическими навыками работы в МИС MathCAD; овладение практическими навыками конструирования ЭУМ; реализация компетентностного подхода в обучении. Конкретные цели представляют собой совокупность основных знаний и умений по учебному предмету.

Содержание учебного курса но технологии конструирования электронных учебных материалов отбиралось исходя из поставленных целей. Использовались формы обучения: лекция (объяснительно-иллюстративная, проблемная, частично-поисковая); практические занятия; самостоятельная работа; консультации; различные виды контроля; применялись общедидактические методы (словесные, практические, наглядные, объяснительно-иллюстративные, репродуктивные, частично-поисковые, исследовательские, работа с литературой) и частнодидактические (метод открытых программ, метод демонстрационных примеров, метод интерактивных динамических моделей, метод проектов).

В качестве дидактического обеспечения процесса обучения технологии конструирования ЭУМ разработан программно-методический комплекс (ПМК), включающий в себя учебно-методическое пособие и систему электронных учебных материалов с демонстрационным прототипом электронной лабораторной работы по теме «Преобразования графиков функций»; электронные лабораторные работы по темам «Производная», «Интеграл», «Логика», электронную лабораторную работу, описывающую полную ориентировочную систему действий при создании электронных учебных материалов; набор демонстрационных файлов-документов МаЛСАО, используемых в обучении на разных этапах конструирования: этапе создания файлов генерации и тестовых заданий; электронные лабораторные работы, созданные студентами.

Обучение технологии конструирования ЭУМ направлено на реализацию компетентпостного подхода в обучении. Современный этап развития высшего педагогического образования характеризуется методологией компетентностно-ориентированного подхода и повышением требований к профессиональной подготовке будущего учителя. Под профессиональной компетентностью учителя в нашем исследовании понимается интегральная характеристика, определяющая способность специалиста решать профессиональные проблемы и типичные профессиональные задачи, возникающие в реальных ситуациях профессиональной деятельности, с использованием знаний, профессионального и жизненного опыта, ценностей и наклонностей.

Обучение будущих учителей конструированию электронных учебных материалов направлено на формирование отдельных составляющих профессиональной компетентности учителя: дидактической, предметной и информационно-коммуникационной компетентностей. Под информационно-коммуникационной компетентностью учителя (ИКТ-компетентностыо) понимаем, согласно Е.К. Хеннеру и А.П. Шестакову, «совокупность знаний, навыков и умений, формируемых в процессе обучения и самообучения информатике и информационным технологиям, а также способность к выполнению педагогической деятельности с помощью информационных технологий».

На основе анализа структуры деятельности педагога в процессе конструирования и применения электронных учебных материалов выявлен комплекс профессионально-значимых умений учителей математики и информатики, формируемых в процессе обучения технологии конструирования электронных учебных материалов (рис. 2). Это знания и умения, входящие в состав дидактической компетентности: умение выполнять педагогическое проектирование; знание структуры ЭУМ; знание дидактических свойств МИС; умения, которые относятся как к дидактической, так и к предметной компетентностям (умение отбирать содержание учебного материала; умение выбирать формы представления учебного материала), умения, которые относятся как к предметной, так и к ИКТ-компетентности (умение использовать символьные преобразования; умение создавать файлы генерации параметров учебных заданий); самая большая группа - умения, входящие в состав ИКТ-компетентности (умения оценивать качество педагогических программных средств; использовать ЭУМ в условиях локальной сети компьютерного класса и сети Интернет; организовать

2м X в

О и о

й CJ 2 у V н к н Г£ Е.

CJ я 0J ZI

а 3 с. н

cj сз

Н а

* X

я S я о

£2 1- В 0 01

>> 3 о X

с. 3 3

н я

ZJ о —

м с. См

гл о

и h а.

к 4J а Ь

п X bi V

с В ч m

О X я в о и к

Н с. cs а

X л V * в.

С 3

lO С.

и С2 н

Г О S" О и

г; д

м * я О

£ а 2 5» *

tS РА с ZJ Сч о t- а и

3 « а

•и о. В

Я U Р В ь SS aj г* п О С.

С. о « С

г~:7--л

- Умение осуществлять педагогическое проектирование

- Знание структуры ЭУМ

- Знание дидактических свойств

мис

- Умение отбирать содержание учебного материала

- Умение выбирать формы пред-^ ставлепия учебного материала ,

Умение формировать учебно-тренировочные задачи Умение выполнять параметризацию заданий

Умение использовать символьные преобразования - Умение создавать файлы генерации параметров учебных заданий

Умение оценивать качество недаюгиче-ских программных средств Умение использовать ЗУМ в условиях локальной сети компьютерного класса и сечи Интернет

Умение организовать проведение уроков в компьютерном классе Умение использовать объектную с»язь MathCAD с офисными приложениями Умение ипользовать средства МИС MathCAD для создания ОУМ (создавать текстовые области, сохранять параметры и считывать их из внешних файлов, вставлять гиперссылки, области Area, таблицы ввода)

Рис. 2. Влияние обучения на формирование профессионально значимых умений и навыков проведение уроков в компьютерном классе; использовать объектную связь Ма^САО с офисными приложениями; умения по использованию конкретных средства МИС МаШСАБ для создания ЭУМ). Этапы и уровни формирования составляющих информационно-коммуникационной компетентности учителя в процессе обучения применению математических инструментальных сред представлены в таблице 1.

Для проверки гипотезы исследования был проведен эксперимент на математическом факультете Кубанского государственного университета для специальностей 010101 «Математика» и 050202 «Информатика» с дополнительной специальностью «Математика», на физико-техническом факультете Кубанского государственного университета, на математическом факультете Армавирского государственного педагогического университета.

На первом этапе эксперимента в ходе преподавания на курсах повышения квалификации учителей математики и информатики Краснодарского края, про-

водимых институтом переподготовки и повышения квалификации специалистов Кубанского государственного университета, в беседах с учителями и преподавателями вузов были сделаны выводы о том, что:

Таблица I

Этапы формирования ИКТ-компетентности студентов

Название этапа Период формирования и названия дисциплин Компоненты ИКТ-компе 1 'си1тности, формируемые на данном этапе Отличительные особенности этапа

1 Вазовый -формирование базовой ИКТ- компетентности I курс «Программное обеспечение ЭВМ», «Матана-лиз» (типовые расчеты) Умение создавать документы в МаШСАО, использовать символьные преобразования математических выражений, строить графики функций Происходит знакомство со .средой МаШСАО как средством решения математических задач, применение : для выполнения заданий по математическим дисциплинам

2 Общий — формирование общей ИКТ- компетентности II курс «Математические пакеты и их применение в ес тественно-научном образовании» Умение оценивать качество педагогических программных средств; умение использовать ЭУМ в условиях локальной сети и сети Интернет; умение организовать проведение уроков в компьютерном классе; умение использовать объектную связь МаШСАО с офисными приложениями; умение использовать средства МИС МаШСАО для создания ЭУМ. Происходит ' формирование умений и навыков конструирования электронных учебных материалов в среде МаШСАр па уровне понимания и применения по образцу

3 Профессиональный -формирование профессиональной ИКТ- компетентности III-V курсы «ПИТ в образовании», «Проектирование учебно-информационных комплексов», «Теория и методика обучения математике и информатике», курсовые и дипломные работы Умение создавать оригинальные гипертекстовые дидактические системы электронных учебных материалов на основе технологии конструирования ЭУМ в среде МаЙтСАЭ Происходит формирование умений и навыков конструирования электронных учебных материалов в среде МаШСАБ на творческом уровне

1. В системе профессиональной подготовки учителей математики, физики, информатики недостаточно отражены подходы к созданию и применению электронных, учебных материалов с использованием МИС.

2. Недостаточно разработаны методики обучения конструированию электронных учебных материалов с использованием МИС или не отражены в методической литературе.

3. Не выявлено влияние обучения конструированию электронных учебных материалов с использованием МИС на формирование профессионально значимых умений учителей.

На этом этапе разрабатывались и использовались в преподавании отдельные приемы и способы технологии конструирования электронных учебных материалов. В результате опроса учителей выявлено, что большинство из них удовлетворены приобретенными умениями по созданию ЭУМ в среде Ма1ЬСАБ, предполагаю!' использовать их на практике, хотели бы иметь методическую литературу по применению МИС МаЛСАБ в учебном процессе.

На основе технологии конструирования учебных заданий в среде МИС МагЬСАО был создан комплекс электронных учебных работ для дидактического обеспечения процесса обучения конструированию электронных учебных материалов. Апробация комплекса осуществлена в ходе эксперимента, которым были охвачены 143 студента. После выполнения лабораторных работ была предложена анкета, цель которой в оценивании студентами лабораторной работы в целом и отдельных ее компонент. По результатам ответов на вопросы анкеты вычислены индексы, показывающие качество разработанных учебных лабораторных работ, входящих в состав ПМК. Это индексы удовлетворенности интерфейсом лабораторной работы 1ИН|, оптимальности структуры лабораторной работы 1стр; индексы целесообразности включения: справочных теоретических материалов 1спр, генераторов заданий 1,ен, тренажеров 1тр, заданий для самопроверки 1сам, анимационных ро-

ликов Тан, контрольных заданий 1и,„. Максимально возможное значение каждого индекса равно 1, полученные в результате анкетирования значения индексов отражены на рис. 2.

Большинство студентов высоко

¡.ода.

0,6

0.4,

0,2

1/нт 1стр 1спр 1ген |тр 1сам 1ам I кон

оценили качество учебной лабора- ., ., Цлг»,'

" к Рис 2. Диаграмма отношения студентов к ЭУМ

торной работы-прототипа «Преобразование графиков функций». Средний балл, которым студенты оценили электронную лабораторную работу в целом по пятибалльной шкале, равен 4,58 балла.

В ходе формирующего эксперимента проходили обучение конструированию электронных учебных материалов 104 студента разных учебных групп. Эксперимент показал, что необходимый уровень сформированное™ знаний и умений достигнут. Применялся метод самооценки и экспертной оценки, для обработки экспериментальных данных был использован статистический метод Т-критерий Вилкоксона, суть которого заключалась в выяснении направленности и выраженности изменений в знаниях и умениях студентов после обучения конструированию электронных учебных материалов. На основе результатов анкетирования для каждого студента были вычислены средние баллы самооценки знаний и умений по технологии создания ЭУМ до и после изучения курса. Вычисленное значение суммы рангов нетипичных сдвигов самооценки (с отрицательным

знаком) Т )М|, попадает в зону значимости, следовательно, подтверждается гипотеза о том, что после изученная курса сдвиг самооценки студентами своих знаний и умений в положительную сторону по интенсивности достоверно преобладает (рис. 3).

Т.>„-9 T,„„ = 76 Т„„5- ЮО

Рис. 3. Ось значимости для данных эксперимента

Таким образом, в результате формирующего эксперимента выяснено, что при обучении технологии конструирования электронных учебных материалов средствами МИС будущие учителя математики, физики, информатики приобретают умения по вопросам конструирования ЭУМ, что способствует росту их дидактической, предметной, ИКТ-компетентности. Экспериментальные данные подтверждены при выполнении зачетных заданий, курсовых и дипломных работ.

й заключении диссертации подведены итоги исследования, сформулированы основные результаты:

1. Теоретически обосновано конструирование электронных учебных материалов с функцией генерации практических заданий посредством использования математических инструментальных сред (MathCAD, Maple и др.), благодаря дидактическим свойствам этих сред: информативности, динамичности, вариативности, интерактивности, которые проявляются в возможностях демонстрации различных форм представления и режимов функционирования учебной информации (статическом, анимационном, мультимедийном и др.), генерации индивидуальных заданий и параметризации данных, активизации взаимодействия с обучаемым, оперативной обратной связи.

2. Предложена технология конструирования электронных учебных материалов, которая может служить теоретическим базисом для создания новых программных продуктов и включает этапы: определение учебных целей, принципы отбора содержания ЭУМ и обоснование методов обучения, номенклатуру структурных элементов комплекса ЭУМ (теоретический, справочный и демонстрационный разделы, тренажеры, блоки генерации параметров и обратной связи). Инвариантность структуры модели по отношению к предметному содержанию создает условия для конструирования эффективных программных средств обучения будущих учителей математики, физики и информатики в аспекте задач информатизации образования.

3. Разработана методика обучения будущих учителей математики, физики и информатики конструированию электронных учебных материалов на основе математических инструментальных сред, ориентированная на формирование профессиональных умений и личностных качеств, опосредованных практической деятельностью в динамично развивающемся информационном обществе, и включающая этапы:

- определение целей обучения, направленных на формирование знаний об особенностях педагог ического проектирования электронных ресурсов учебного назначения и умений создавать новые дидактические программные продукты;

- отбор и преобразование содержания изучаемой теории в соответствии со спецификой его электронной визуализации и символизации;

- планирование частнодидактических методов и приемов обучения (метод открытых программ, метод демонстрационных примеров, метод интерактивных динамических моделей, метод проектов);

- отбор традиционных и компьютерных средств обучения (пособий, программ);

- разработка сценариев учебных занятий с различными видами учебной и педагогической деятельности.

4. Экспериментально подтверждена эффективность предложенного дидактического обеспечения — комплекса электронных учебных материалов с функциями генерации практических заданий, что проявилось в качественных изменениях результатов педагогической деятельности с использованием технологии конструирования электронных учебных материалов. Качественные результаты проявились в сформированное™ у учителей и студентов умений самостоятельно выполнять проектировочные действия:

- обоснование дидактических целей, реализуемых посредством электронных учебных материалов;

- разработка программы, структурно-логических схем, определение типов заданий;

- описание сценария;

- представление заданий в параметризованном виде;

- разработка файлов генерации параметров, шаблонов, банков данных;

- оформление законченного электронного продукта;

- устранение погрешностей.

5. Обучение учителей и студентов технологии конструирования ЭУМ продемонстрировало наличие положительной динамики в процессе формирования профессиональных умений.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. ПоповаГ.И. Подготовка к тестированию по информатике с использованием и/еЬ-технолошй // Компьютеризация учебного процесса и вопросы применения компьютерных и информационных технологий: Матер, межвуз. науч.-метод. конф. Краснодар, 2002.0,19 п. л.

2. Попова Г.И. Из опыта изучения пакета МаЛСАП в системе переподготовки учителей математики в области информационных технологий // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «56 Герценовские чтения». СПб., 2003. 0,125 п. л.

3. Попова Г.И. Конструирование дидактических документов в среде МаЛСАО // Проектирование инновационных процессов в социокультурной и образовательной сферах: Матер. Шестой Междунар. науч.-метод. конф. Сочи, 2003. 0,125 п. л.

4. Попова Г.И. О проблеме содержания обучения информатике // Вестник Кубанского регионального отделения Академии педагогических и социальных наук: Науч. журнал КРО АСПН. Краснодар; Майкоп, 2003. № 1(2). 0,125 п. л.

5. Грушевский С.П., Игиатенко A.C., Попова Г.И., Фурпик A.A. Конструирование электронной среды задачньтх дидактических блоков в учебно-информационных комплексах по математике // Методология и методика информатизации образования: концепции, программы, технологии: Матер. Всерос. науч.-практ. конф. Смоленск, 2004. 0,3 п. л.

6. Грушевский С.П., Попова Г.И. Конструирование систем тестирования по математике с использованием возможностей пакета MathCAD // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «57 Герценовские чтения». СПб., 2004. 0,2 п. л.

7. Попова Г.И. Конструирование тестовых заданий по математике в среде MathCAD // Тенденции и проблемы развития математического образования: Науч.-практ. сб. Армавир, 2004. Вып. 1. 0,3 п. л.

8. Грушевский С.П., Попова Г.И. Конструирование электронных дидактических документов в среде MathCAD: Учеб.-метод. пособие. Краснодар, 2005.4,5 п. л.

9. Попова Г.И. I енерация заданий по информатике с использованием пакета MathCAD // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «59 Герценовские чтения». СПб., 2006.0,25 п. л.

Ю.Попова Г.И. Конструирование электронных дидактических материалов в среде MathCAD как средство реализации профессиональной педагогической направленности в подготовке учителей математики и информатики // Человек. Сообщество. Управление. Краснодар, 2006. Спецвып. № 2. 0,19 п. л.

Бумага тип. №2. Печать трафаретная Тираж 100 экз. Заказ № 488 от 22.12.06 г. Кубанский государственный университет.

350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149, Центр "Универсервис", тел. 21-99-551.

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Попова, Галина Ивановна, 2006 год

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Теоретические аспекты использования математических инструментальных сред в процессе подготовки учителей физико-математических специальностей

1.1. Современное состояние использования информационных технологий в образовании.

1.2. Математические инструментальные среды в естественнонаучном образовании

1.3.Дидактические свойства математических инструментальных сред.

1.4. Психолого-педагогические основы конструирования образовательных ресурсов с использованием математических инструментальных сред.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Конструирование электронных учебных материалов с использованием математических инструментальных сред.

2.1. Модель конструирования электронных учебных материалов

2.1.1. Этапы конструирования электронных учебных материалов.

2.1.2. Выбор дидактических приемов конструирования электронных учебных материалов.

2.1.3. Определение типов тренировочных и контрольных заданий.

2.1.4. Генерация параметров индивидуальных заданий

2.2. Методика обучения конструированию электронных учебных материалов с использованием математических инструментальных сред.

2.3. Формирование профессиональной компетентности учителя на основе обучения технологии конструирования электронных учебных материалов.

2.4. Опытно-экспериментальная работа по апробации и внедрению технологии конструирования электронных учебных материалов средствами системы MathCAD.

Выводы к главе

Введение диссертации по педагогике, на тему "Конструирование электронных учебных материалов в профессиональной подготовке учителей"

Информатизация образования является одним из важнейших направлений реализации современной образовательной парадигмы. Умение в полной мере использовать возможности информационных технологий в профессиональной деятельности становится одним из важнейших качеств современного специалиста, и в наибольшей степени это касается подготовки будущих учителей. В связи с этим все большую актуальность приобретает изучение проблемы использования компьютерных технологий в формировании профессионально значимых умений педагогов. В процессе перехода от традиционных методик преподавания к обучению с использованием информационных технологий возникает задача не только поиска эффективных методов формирования профессиональных умений студентов, но и выявления проблемного поля научного изучения информационных средств обучения, оптимальных в отношении организации и результатов дидактического процесса.

Проблема информатизации современного образовательного пространства исследована в работах многих отечественных ученых (В.П. Беспалько, Б.С. Гершунский, А.А. Кузнецов, Э.И. Кузнецов, С.А. Бешенков, А.П. Ершов, В.А. Извозчиков, А.О. Кривошеев, Е.И. Машбиц, В.М. Монахов и др.). Вопросам профессиональной подготовки будущих^ учителей в условиях информатизации посвящены работы Ю.С. Брановского, В.В. Лаптева, М.П. Лапчика, А.В. Могилева, Е.А. Ракитиной, И.В. Роберт, М.В. Швецкого, B.C. Шолоховича и многих других. Теория проектирования и использования информационных технологий в профессиональном обучении исследовалась в работах А.И. Архиповой, А.И. Башмакова, И.А. Башмакова, И.Г. Захаровой,

B.П. Кулагина, К.Г. Кречетникова, Э.Г. Малиночки, Д-Ш. Матроса,

C.В. Пашоковой, А.Ю. Уварова и других.

В рамках второго направления используются математические инструментальные среды (МИС) для компьютерной поддержки обучения математике и информатике. Данные программные продукты, не обладая изначально заданными требованиями к алгоритмизации математических действий, создают систему информационно-дидактического обеспечения, при котором выбор и осуществление действий выполняется учащимися самостоятельно (В.П. Дьяконов, С.А. Дьяченко, Т.В. Капустина, T.JI. Ниренбург, В.Ф. Очков, А.И. Плис, У.В. Плясунова, Н.А. Сливина,

A.А. Смирнов).

В результате анализа современных педагогических исследований выявлено, что одним из актуальных направлений профессиональной подготовки учителей математики, физики и информатики является формирование у будущего учителя умений самостоятельно создавать программы и электронные дидактические материалы (Ю.С. Брановский, Т.Г. Везиров, И.Г. Захарова,

B.П. Кулагин, И.В. Роберт, Н.В. Софронова). Однако, несмотря на достаточно широкий круг публикаций, связанных с применением математических инструментальных сред в изучении математики, информатики, физики, проблема обучения студентов технологии конструирования электронных учебных ресурсов с использованием МИС разработаны недостаточно. Исследование широкого спектра их дидактических функций и возможностей позволяет сделать вывод о том, что МИС представляют собой эффективный инструментарий для реализации данных целей. Таким образом, обучение будущих учителей математики, физики и информатики использованию таких сред позволяет не только расширить знания учебных дисциплин, но и сформировать умения по созданию и применению собственных электронных учебных материалов, эффективных в решении педагогических задач на конкретном уроке или в системе учебных занятий.

Обучение студентов применению математических инструментальных сред в процессе конструирования электронных учебных материалов требует специальной организации учебного процесса, системы его дидактического обеспечения. Технологии конструирования электронных учебных материалов в среде математических пакетов рассматривались в работах С.П. Грушевского, С.В. Усатикова. Методики обучения конструированию электронных учебных материалов описаны в работах Ю.С. Брановского, Т.Г. Везирова, А.Ш. Бакмаева, А.А. Телегина, Д.А. Шуклина и др.

Перечисленные противоречия обусловили актуальность данного исследования.

Главная проблема исследования заключается в отсутствии универсального электронного инструментария, инвариантного к предметному содержанию, позволяющего формировать у учителей математики, физики и информатики умения, являющиеся основой развития их информационной культуры и повышения эффективности педагогической деятельности. В процессе решения основной проблемы был выявлен ряд подпроблем, суть которых отражена в вопросах:

Гипотеза исследования включает следующие предположения:

- обучение учителей конструированию электронных учебных материалов должно стимулировать развитие дидактической, предметной и информационной компетентностей.

В соответствии с проблемой, целью, объектом и предметом, выдвинутой гипотезой определены задачи исследования:

1. В контексте задач информатизации педагогического образования обосновать необходимость разработки нового программного инструментария -комплекса электронных учебных материалов с возможностью создавать различные виды практических заданий для изучения математики, физики и информатики.

Методы исследования:

- теоретические: анализ научно-педагогической, методической и специальной литературы в области информационных технологий обучения; психолого-педагогических изысканий по проблеме исследования; сравнение используемых в профессиональном обучении математических инструментальных сред;

- практические: наблюдение, анкетирование, педагогический эксперимент, методы математической статистики.

Методологическую основу исследования составили: принцип системного подхода в педагогике (В.И. Загвязинский, B.C. Ильин, В.А. Сластенин и др.), принцип единства сознания и деятельности (JT.C. Выготский, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Д.Б. Эльконин и др.),

А.В. Хуторской и др.).

Организация исследования. Исследование осуществлено по этапам: На первом этапе (2000-2002 гг.) - изучение психолого-педагогической, специальной, научной литературы, выявление педагогических, дидактических возможностей математических инструментальных сред, накопление эмпирического материала в процессе преподавания компьютерных наук, изучение опыта применения информационных технологий обучения в сфере профессионального образования. В процессе теоретического анализа определены исходные параметры, понятийный аппарат и методика исследования.

На втором этапе (2002-2004 гг.) были разработаны модель обучения будущих учителей математики, физики и информатики технологии конструирования электронных учебных материалов и программно-методический комплекс для обучения созданию электронных учебных материалов, который включает программу курса обучения; систему электронных учебных материалов; учебно-методическое пособие. Проведены констатирующий и формирующий этапы эксперимента.

Научная новизна исследования заключается в следующем: 1. Обоснована методическая целесообразность создания комплекса электронных учебных материалов со специфическими педагогическими свойствами: возможностью создания наборов практических заданий по различным предметным областям естественно-математического цикла посредством инвариантного программного компонента с функцией генерации заданий, что обеспечивает условия для дифференциации и индивидуализации обучения студентов и учителей, а также для реализации задачи информатизации педагогического образования, ориентирующей педагогов на создание нового учебно-методического обеспечения с компьютерной поддержкой.

3. Выявлены дидактические возможности использования математической инструментальной среды MathCAD как средства формирования профессиональных умений студентов - будущих учителей математики, физики и информатики.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что расширена область использования математических инструментальных сред в процессе профессиональной подготовки учителей математики, физики и информатики за счет того, что:

Практическая значимость исследования определяется использованием полученных результатов в научно обоснованной организации процесса формирования профессионально-значимых умений студентов - будущих учителей математики, физики и информатики, обеспеченной программой, учебно-практическими и методическими материалами, учебно-методическим пособием по конструированию электронных дидактических материалов в среде MathCAD. Результаты исследования могут быть использованы в профессиональной подготовке, в системе повышения квалификации учителей математики, физики и информатики. Разработанные материалы включены в состав учебно-информационного комплекса по математическому анализу и размещены на сайте http://mschool.kubsu.ru.

Достоверность и надежность полученных результатов исследования обеспечиваются анализом научных работ по проблемам исследования, выбором схемы эксперимента, адекватной его задачам, обоснованностью выбранных методологических позиций, результатами практического использования разработанного дидактического обеспечения в работе со студентами и учителями математики, физики и информатики, положительным итогом проведенного педагогического эксперимента.

На защиту выносятся следующие положения:

2. Конструирование электронных учебных материалов по математике, физике, информатике осуществляется на основе математических инструментальных сред (MathCAD и др.), характеризующихся необходимыми дидактическими функциями: информативностью - возможностью представления информации в различных формах; динамичностью - демонстрацией анимаций и движений изучаемых объектов; вариативностью - генерацией индивидуальных заданий; интерактивностью - возможностью изменять параметры объекта и оперативно получать результат.

4. Методика обучения педагогов конструированию электронных учебных материалов реализуется двумя этапами: теоретическим - моделированием учебного процесса, практическим - выполнением индивидуальных проектов по созданию ЭУМ. На первом этапе обосновываются цели обучения -формирование знаний о педагогическом проектировании электронных ресурсов и умений создавать новые программные продукты; выполняются трансформация содержания для его представления в электронной форме, выбор частнодидактических методов обучения (открытых программ, проектов, динамических моделей); планируются формы учебной деятельности, традиционные и компьютерные средства обучения.

5. Обучение студентов конструированию электронных учебных материалов на основе математических инструментальных сред стимулирует формирование дидактической компетентности, что выражается в умениях выполнять педагогическое проектирование; отбирать учебный материал, выбирать формы представления учебного материала; предметной компетентности, что выражается в умениях подготовить учебно-тренировочные задачи, выполнять параметризацию заданий; информационной компетентности, которая проявляется в умениях создавать текстовые, графические области, сохранять параметры и считывать их из внешних файлов, использовать объектную связь MathCAD с офисными приложениями, что в комплексе создает условия для развития профессионально-личностных качеств будущего учителя.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика профессионального образования"

Выводы к главе 2

Во второй главе рассмотрена технология конструирования электронных учебных материалов средствами МИС MathCAD.

Описана структура гипертекстовых дидактических систем (ГДС), включающая компоненты: справочно-информационную подсистему, содержащую документы учебно-методической информации, ответы к заданиям, файлы-документы дидактического сопровождения; заданный дидактический блок, в котором представлены условия учебных заданий разнообразных форм, а также модуль компьютерных лабораторных работ; интерактивную подсистему, включающую подсистемы тестирования и интерактивных дидактических модулей; подсистему обратной связи.

Представлена и описана модель конструирования дидактической гипертекстовой системы ЭУМ с использованием математических инструментальных сред, включающая этапы конструирования, типы ресурсов системы ЭУМ, виды документов, входящих в её состав, а также типовые структурные единицы, из которых состоят сами документы. Мы приводим описание следующих этапов: определение учебных целей; отбор содержания ЭУМ; выбор типа ресурса; разработка сценария; выбор дидактических приемов на основе дидактических свойств МИС; определение типов тренировочных и контрольных заданий; создание файлов генерации параметров учебных заданий; создание файлов-шаблонов заданий; интеграция компонентов в гипертекстовую систему; апробация и корректировка комплекса ЭУМ.

Рассмотрена методика обучения конструированию электронных учебных материалов средствами МИС MathCAD, описано построение учебного курса, включающее определение целей, содержания, методов организационных форм и средств обучения.

Выделены знания и умения в области конструирования электронных учебных материалов средствами МИС MathCAD и установлено их соответствие дидактической, предметной, информационно-коммуникационной компетентностям будущих учителей, на формирование которых ориентирован учебный курс. Приведены этапы формирования ИКТ-компетентности студентов (базовый, общий, профессиональный) и ее уровни (понимания, применения по образцу, творческий) в процессе обучения в вузе.

Сделан вывод о том, что в процессе обучения будущих учителей математики, физики, информатики конструированию электронных учебных материалов с использованием МИС происходит формирование профессиональных значимых умений и навыков, которые являются составляющими дидактической, предметной, ИКТ-компетентности педагога.

Заключение

В диссертации решены основные задачи исследования и достигнута цель исследования: теоретически обоснована и разработана модель обучения конструированию электронных учебных материалов с применением математических инструментальных сред, обеспечивающая в процессе её освоения и использования формирование профессионально-значимых умений студентов.

Получены следующие основные результаты:

1. Впервые в теории педагогического образования обоснована методическая целесообразность создания комплекса электронных учебных материалов со специфическими педагогическими свойствами: возможностью создания наборов практических заданий по различным предметным областям естественно-математического цикла посредством инвариантного программного компонента, независимого от базы данных, что обеспечивает условия для дифференциации и индивидуализации обучения студентов и учителей, а также для реализации задачи информатизации педагогического образования, ориентирующей педагогов на создание нового учебно-методического обеспечения с компьютерной под держкой.

2. Теоретически обосновано конструирование электронных учебных материалов с функцией генерации практических заданий посредством использования математических инструментальных сред (MathCAD, Maple и др.), благодаря дидактическим свойствам этих сред: информативности, динамичности, вариативности, интерактивности, которые проявляются в возможностях демонстрации различных форм представления и режимов функционирования учебной информации (статическом, анимационном, мультимедийном и др.), генерации индивидуальных заданий и параметризации данных, активизации взаимодействия с обучаемым, оперативной обратной связи.

3. Предложена технология конструирования электронных учебных материалов, которая может служить теоретическим базисом для создания новых программных продуктов и включает этапы: определение учебных целей, принципы отбора содержания ЭУМ и обоснование методов обучения, номенклатуру структурных элементов комплекса ЭУМ (теоретический, справочный и демонстрационный разделы, тренажеры, блоки генерации параметров и обратной связи). Инвариантность структуры модели по отношению к предметному содержанию создает условия для конструирования эффективных программных средств обучения учителей математики, физики и информатики в свете задач информатизации образования.

4. Разработана методика обучения учителей математики, физики и информатики конструированию электронных учебных материалов на основе математических инструментальных сред, ориентированная на формирование профессиональных умений и личностных свойств, опосредованных практической деятельностью в динамично развивающемся информационном обществе, и включающая этапы:

- определение целей обучения, направленных на формирование знаний об особенностях педагогического проектирования электронных ресурсов учебного назначения и умений создавать новые дидактические программные продукты;

- отбор традиционных и компьютерных средств обучения (пособий, программ);

- разработка сценариев учебных занятий с различными видами учебной и педагогической деятельности.

5. Экспериментально подтверждена эффективность предложенного дидактического обеспечения - комплекса электронных учебных материалов с функциями генерации практических заданий, что проявилось в качественных изменениях результатов педагогической деятельности с использованием технологии конструирования электронных учебных материалов. Качественные результаты проявились в сформированности у учителей и студентов умений самостоятельно выполнять проектировочные действия:

- обоснование дидактических целей, реализуемых посредством электронных учебных материалов;

- разработку программы, структурно-логических схем, определение типов заданий;

- описание сценария;

- представление заданий в параметризованном виде;

- разработка файлов генерации параметров, шаблонов, банков данных;

- оформление законченного электронного продукта;

- устранение погрешностей.

6. Обучение учителей и студентов с помощью ЭУМ продемонстрировало наличие положительной динамики в процессе формирования профессиональных умений.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Попова, Галина Ивановна, Краснодар

1. Амелин Д.В. Средства компьютерной поддержки процесса обучения математике в школе // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «59 Герценовские чтения». СПб., 2006. - С. 251254.

2. Алейников В.В. Подготовка студентов к использованию компьютерных технологий в профессиональной деятельности: Дис. . канд. пед. наук. -Брянск, 1998.-242 с.

3. Анисимова Н.С., Ниренбург T.J1. Компьютерная среда Derive на факультативе по алгебре и геометрии в старших классах средней школы // Информатика и образование. 1997. -№ 8, с. 60-63.

4. Ануфриев И.Е. Самоучитель MatLab 5.3/б.х. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. -736 с.

5. Архипова А.И., Грушевский С.П. Пешеходы и автомобили. Технологии обучения математике // Школьные годы. 2001. №10.

6. Архипова А.И., Грушевский С.П., Карманова А.В. Конструирование профильных компонентов курса математики с применением новых технологий обучения. Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2004, 62 с.

7. Атанов Г.А. Модель учебной предметной области, или предметная модель обучаемого // Educational Technologies and Society, 4, (1), 2001 Электронный ресурс. http://ifets.ieee.0rg/russian/peri0dical/V 42 2001EE.html

8. Бабанский Ю.К. Интенсификация процесса обучения. М.: 1987.

9. Бабанский Ю.К. Оптимизация процесса обучения. Общедидиктический аспект. М.: 1977.

10. Ю.Бакмаев А.Ш. Профессионализация информационно-технологической подготовки будущих учителей математики в процессе применения компьютерных математических систем. Дис. . канд. пед. наук: 13.00.08 -Махачкала, 2005. 148 с.

11. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2003. -616с.

12. Беленкова И.В. Методика использования математических пакетов в профессиональной подготовке студентов вуза: Дисс. . канд. пед. наук. -Екатеринбург, 2004. 261 с.

13. Беспалько В.П. Образование и обучение с участием компьютеров (педагогика третьего тысячелетия ). М.: Изд. Моск. псих.-соц. инст.; Воронеж: Изд. НПО «МОДЭК», 2002. - 352 с.

14. Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. М., 1989.

15. Беспалько В.П. Теория учебника М., 1988. 160 с.

16. Бешенков С.А., Ракитина Е.А. Информатика. Систематический курс. Учебник для 10-го класса. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. - 432 с.

17. Бороненко Т.А., Рыжова Н.И. Общая и специальная методика обучения информатике. Учебное пособие. — Санкт-Петербург, 1999.

18. Бочкин А.И. Концепция открытой программы. // Информатика и образование. 1997. -№ 7.

19. Васекин С.В., Никулина Е.В., Монахов Д.Н. Проблема выбора педагогической технологии. // Современные проблемы преподаванияматематики и информатики: сб. науч. ст. по итогам III Междунар. науч.-метод. конф. Волгоград: Перемена, 2006. - С. 452-458.

20. Власова Ю.Ю. Личностный аспект проблемы восприятия информации Информатика и образование. 1998. -№ 1. С.35-42.

21. Водопьянова М.Ю. Дидактическое обеспечение информационных технологий обучения в профессиональном образовании. Автореф. дис. к.п.н. Краснодар, 2005. 23 с.

22. Выготский Л.С. Собр. соч.: В 6 т. М., 1982. Т. 1.

23. Гальперин П.Я. Формирование умственных действий // Хрестоматия по общей психологии: Психология мышления. Под ред. Ю.М. Гиппенрейтер, В.В. Петухова. М., 1981, с. 78-86.

24. Гергей Т., Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы эффективного применения компьютера в учебном процессе. http://www.voppsv.ru/issues/1985/853/853041 .htm

25. Гершунский Б.С. Компьютеризация в сфере образования: Проблемы и преспективы. М.: Педагогика, 1987. - 264 с.

26. Голикова Е.И. Методика разработки тестовых заданий при обучении информатике в школе. Автореф. дис. к.п.н. СПб., 2003. 18 с.

27. Государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования, www.informika.ru

28. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Специальность 030100 Информатика. Квалификация учитель информатики. - М., 2002.

29. Граничина О.А. Статистические методы психолого-педегогических исследований: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2002. -48 с.

30. Грушевский С.П. Учебно-информационные комплексы: дидактические проблемы проектирования / Под ред. Э.Г. Малиночки. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2001. - 69 с.

31. Грушевский С.П. Учебно-информационные комплексы как новое средство обучения математике на современном этапе развития образования / Под ред. А.И. Архиповой СПб.: изд-во РГПУ им. Герцена, 2001 г.

32. Грушевский С.П. Проектирование учебно-информационных комплексов по математике. Дис. докт. пед. наук. Краснодар, 2001.

33. Грушевский С.П., Архипова А.И. Проектирование учебно-информационных комплексов: Учебная монография. Краснодар, 2000.

34. Грушевский С.П., Попова Г.И. Конструирование систем тестирования по математике с использованием возможностей пакета MathCAD // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «57 Герценовские чтения». СПб, 2004. С. 314-316.

35. Грушевский С.П., Попова Г.И. Конструирование электронных дидактических документов в среде MathCAD: Учеб.-метод. пособие -Краснодар: КубГУ, 2005. 72 с.

36. Гунько Ю.А. К построению содержания курса «Использование современных информационных и коммуникационных технологий в учебном процессе» для студентов гуманитарных специальностей педагогического вуза //

37. Современные проблемы преподавания математики и информатики: сб. науч. ст. по итогам III Междунар. науч.-метод. конф. Волгоград: Перемена, 2006. - С. 222-228.

38. Днепров Э.Д. Образовательный стандарт в контексте обновления содержания образования. М., 2002.

39. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MathCAD 7.0 в математике, физике и Internet. М., 1999.-352 с.

40. Дьяконов В.П. Справочник по применению системы EUREKA. М.: Физматлит, 1993. 96 с.

41. Дьяченко С.А. Использование интегрированной символьной системы Mathematica в процессе обучения высшей математике в вузе: Дис. . канд. пед. наук: 13.00.02 Орел, 2000. - 164 с.

42. ЕршовА.П. Концепция информатизации образования // Информатика и образование. 1988.- № 6. С. 15-22.

43. Задачи по математике. Начала анализа: Справ, пособие / Вавилов В.В., Мельников И.И., Пасиченко П.И., М.: Наука. Гл. ред.физ.-мат. лит, 1990. -608 с.

44. Захаров А.А., Захарова Т.Г. Дневник аспиранта / В помощь студентам, аспирантам, докторантам, научным сотрудникам. 6-е изд. - М.: Московский философский фонд. 2005. -48 с.

45. Извозчиков В.А. Инфоноосферная эдукология: новые информационные технологии обучения. Спб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 1991. 120с.

46. Информатизация общего среднего образования. Научно-метод. пособие / Под ред. Д.Ш. Матроса. М.: Педагогич. общ-во России, 2004. - 384 с.

47. Информатика: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / А.В. Могилев, Н.И. Пак, Е.К. Хеннер; Под ред. Е.К. Хеннера. 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 816 с.

48. Капустина Т.В. Теория и практика создания и использования в педагогическом вузе новых информационных технологий на основе компьютерной системы Mathematica (физико-математический факультет) Дис. .док. пед. наук: 13.00.08, 13.00.02-М.: 2001.-253 с.

49. Капустина Т.В. Анимация в среде Mathematica и ее роль в современной методике обучения математике // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «59 Герценовские чтения». СПб., 2006 С. 254-255.

50. Касьянов О.А. Электронный учебник нового поколения // Информатика и образование. 2002. № 6. С. 67-76.

51. Касьянов В.Н., Сабельфельд В.К. Сборник заданий по практикуму на ЭВМ. -М.: Наука, 1986.-271 с.

52. Клименко Е.В. Интенсификация обучения математике студентов технических вузов посредством использования новых информационных технологий: Дис. канд. пед. наук. Саранск, 1999. - 189 с.

53. Компетентностный подход в педагогическом образовании: Коллективная монография / Под ред. проф. В.А. Козырева и проф. Н.Ф. Радионовой.- СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2004. 392 с.

54. Концепция информатизации высшего образования Российской Федерации утверждена 28 сентября 1993 г.) М.: Пресс-сервис, 1994. - 100 с.

55. Концепция информатизации сферы образования Российской Федерации. -М.: ГосНИИ системной интеграции, 1998. 96 с.

56. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 г. М., 2002.

57. Коротков A.M. Компьютерное обучение: система и среда. // Информатика и образование. 2000. - № 2, с. 35.

58. Кочетова С.В. Внедрение системы компьютерной математикив в процесс школьного профильного обучения математике // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «59 Герценовские чтения». СПб., 2006.-С. 255.

59. Краевский В.В. Общие основы педагогики: Учеб. для студ. высш. пед. учеб. заведений. М.: изд. Центр «Академия», 2003. - 256 с.

60. Красношлыкова О.Г. Современные подходы к развитию профессионализма педагога // Информатика и образование. 2005. -№ 7. С. 112-113.

61. Краткий педагогический словарь: Учебное справочное пособие / Андреева Г.А., Вяликова Г.С., Тютькова И.А., -М.: В. Секачев, 2005. 181 с.

62. Кузин Ф.А. Кандидатская диссертация. Методика написания, правила оформления и порядок защиты. Практическое пособие для аспирантов и соискателей ученой степени. 2-е изд. - М.: «Ось-89», 1998. - 208 с.

63. Кузнецов А.А. Школьная информатика: что дальше? // Информатика и образование. 1998. № 2. С 14-16.

64. Кузьмина Н.В. Профессионализм личности преподавателя и мастера производств обучения / Н.В. Кузьмина. М., 1990.

65. Кулагин В.П., Найханов В.В., Краснова Г.А., Овезов Б.Б., Роберт И.В., Юрасов В.Г. Информационные технологии в сфере образования. // Министерство образования РФ, ГНИИИОТ, М., 2004. http://www.ido.edu.ru/open/multimedia/chrest4.htm

66. Лаптев В.В., Швецкий М.В. Метод демонстрационных примеров в обучении информатике студентов педагогического вуза // Педагогическая информатика. 1994.

67. Лапшина И.В. Виртуальная информационно-образовательная лаборатория в профессиональной подготовке студентов: Дис. . канд. пед. наук: 13.00.08. -Ставрополь, 2003. 188 с.

68. Лазарев Ю.Ф. MatLab 5.x. К.: Издательская группа BHV. 2000. - 384 с.

69. Лебедева М.Б., Шилова О.Н. Что такое ИКТ-компетентность студентов педагогического университета и как ее формировать // Информатика и образование №3,2004, с. 95-100.

70. Леонтьев А.Н. Деятельность. Сознание Личность. М.: Политиздат. 1975. -304 с.

71. Лыскова В.Ю., РакитинаЕ.А. Логика в информатике. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2004. 160 с.

72. Ляпин А.П. Изучение пакета MathCAD при подготовке учителя математики. // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «56 Герценовские чтения». СПб., 2003. С. 254-255.

73. Малиночка Э.Г. Автоматизированная обратная связь как средство совершенствования процесса обучения. Саратов: Издательство Саратовского ун-та, 1989. - 184 с.

74. Малова И.Б. Использование задач в процессе профессиональной информационно-технологической подготовки студентов // Информатика и образование. 2006. - № 2. С. 82-88.

75. Матросов А.В. Maple 6. Решение задач высшей математики и механики. -СПб.: БХВ-Петербург, 2001. 528 с.

76. Методика и технология обучения математике. Курс лекций: пособие для вузов / под научн. ред. H.JI. Стефановой, Н.С. Подходовой. М.: Дрофа, 2005,-415с.

77. Методика преподавания информатики: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / Лапчик М.П., Семакин И.Г., Хеннер Е.К.; Под общей ред. М.П. Лапчика. -М.: Изд. центр «Академия», 2001. 624 с.

78. Методические рекомендации по проектированию обучающих программ / Сост. Е.И. Машбиц. Киев, 1986.

79. Моисеева М.В., ПолатЕ.С., Бухаркина М.Ю., НежуринаМ.И. Интернет-обучение: технологии педагогического дизайна / Под ред. М.В. Моисеевой М.: Издательский дом «Камерон», 2004. - 216с.

80. Ниренбург Т.К. Методические аспекты применения среды Derive в средней школе: Дис. канд. пед. наук: 13.00.02 СПб., 1997. - 168 с.

81. Ожегов С.И. Словарь русского языка. / Под ред. НЛО. Шведовой. М.: Рус. яз., 1987. С. 650.

82. Остапенко А.А. Дидактический инструментарий: попытка классификации // Педагогические технологии. 2005. -№ 1.

83. Очков В.Ф. MathCAD 7 PRO для студентов и инженеров. М.: КомпьютерПресс, 1998.-384 с.

84. ПакН.И., Симонова A.JI. Методика составления тестовых заданий // Информатика и образование. 1998. -№ 5. - С. 27-32.

85. ПанюковаС.В. Информационные и коммуникационные технологии в личностно ориентированном обучении. М.: Изд-во ИОСО РАО, 1998. - 225 с.

86. ПахомоваН.Ю Метод проектов в преподавании информатики // Информатика и образование. 1996. -№ 1,2.

87. Педагогика. Учебное пособие для студентов педагогических учебных заведений / В.А. Сластенин, И.Ф. Исаев, А.И.Мищенко, Е.НШиянов. М.: Школа-Пресс, 1998. - 512 с.

88. Педагогика. Учебно-метод. пособие / Под ред. Э.Г. Малиночки. Краснодар, 1992.

89. Педагогика и психология высшей школы. Серия «Учебники, учебные пособия». Ростов-на-Дону: «Феникс», 1998. 554 с.

90. Педагогика: педагогические теории, системы, технологии: Учеб пособие для студ. сред. пед. учеб. заведений. / С.А. Смирнов и др. М., 1999.

91. Педагогико-эргономические условия безопасного и эффективного использования средств вычислительной техники, информатизации и коммуникации в сфере общего среднего образования // Информатика и образование. 2000. - № 4. - С. 9.

92. Переверзев Полюбить машины, помогающие учиться // Информатика и образование. 1995. -№ 5.

93. Плис А.И., СливинаН.А. Mathcad: математический практикум для экономистов и инженеров: Учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 1999.-656 с.

94. Плясунова У.В. Использование компьютерных математических систем в обучении математике студентов специальности «Информатика» педагогических вузов. Дис. . канд. пед. наук: 13.00.02 Ярославль, 2004. -147 с.

95. Подковырова В.Н. Формирование ИКТ-компетентности будущих учителей // Педагогический университетский вестник Алтая: Материалы электронного журнала. Барнаул: Изд-во БГПУ, 2005. - №1(3), с.56.

96. Пономарчук О.С. Предметно-профессиональные задачи как составляющие предметной компетентности учителя математики // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «59 Герценовские чтения». СПб., 2006. С. 33-36.

97. Попова Г.И. Генерация заданий по информатике с использованием пакета MathCAD // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «59 Герценовские чтения». СПб., 2006. С. 271-272.

98. Попова Г.И. Конструирование дидактических документов в среде MathCAD // Проектирование инновационных процессов в социокультурной и образовательной сферах: Матер. Шестой Междунар. науч.-метод, конф. Сочи, 2003.-С 91-92.

99. Попова Г.И. Конструирование тестовых заданий по математике в среде MathCAD // Тенденции и проблемы развития математического образования: Науч.-практ. сб. Армавир, 2004. Вып. 1. С. 112-116.

100. Попова Г.И. О проблеме содержания обучения информатике. // Вестник Кубанского регионального отделения Академии педагогических и социальных наук: Науч. журнал КРО АСПН. Краснодар; Майкоп, 2003. № 1(2).-С. 67-68.

101. Попова Г.И. Подготовка к тестированию по информатике с использованием web-технологий. // Компьютеризация учебного процесса и вопросы применения компьютерных и информационных технологий: Матер, межвуз. науч.-метод. конф. Краснодар, 2002 С. 117-119.

102. Потемкин В.Г. MatLab 5 для студентов: Новая редакция. 2-е изд., испр. и доп. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999. -447 с.

103. Программа «Развитие единой образовательной информационной среды (2001-2005 годы)» Электронный ресурс.: www.programs-gov.ru.

104. Программы для общеобразовательных учреждений: Информатика. 2-11 классы. 2-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. -380 с.

105. Производная и ее применение. Дидактические материалы по курсу алгебры и начал анализа для 10-11 классов ср. шк. / Под ред. М.И. Башмакова. СПб., 1995.

106. Ракитина Е.А. Построение методической системы обучения информатике на деятельностной основе. Дис. . докт. пед. наук: 13.00.02 М.: 2002. -485 с.

107. РакитовА.И. Философия компьютерной революции. М.: Политиздат, 1991.-287 с.

108. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы; перспективы использования. М.: Школа-пресс, 1994.-205 с.

109. Роберт И.В. Толкование слов и словосочетаний понятийного аппарата информатизации образования // Информатика и образование. 20004. - № 5.- С. 22-70.

110. Роберт И.В. Учебный курс «Современные информационные и коммуникационные технологии в образовании» // Информатика и образование.-2005.-№ 11-12.

111. Роберт И.В. Концепция комплексной, многоуровневой и многопрофильной подготовки кадров информатизации образования // Информатика и образование. 20004. - № 5 - С. 22-70.

112. Российская педагогическая энциклопедия. М., 1993. Т. 1.

113. Рубинштейн С.Л. Принцип творческой самодеятельности // Ученые записки высшей школы г. Одессы. 1922. Т. 2. Перепечатано: Вопросы психологии. 1986. № 4.

114. Самылкина Н.Н. Построение тестовых заданий по информатике. Методическое пособие. -М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003. 176 с.

115. СеврукА.И., ЮнинаЕ.А. Мониторинг качества преподавания в школе: Учебное пособие. М.: Пед. общество России, 2003. - 144 с.

116. Седых С.П. Применение компьютерной технологии в процессе обучения: Практическое руководство. Краснодар, 1999. 83 с.

117. Сидоренко Е.Б. Методы математической обработки в психологии. -СПб.: ООО «Речь», 2004. 350 с.

118. Смирнов А.А Дидактические условия применения универсальных математических пакетов при подготовка специалистов в техническом вузе.

119. Диссертация на соискание уч. степени кандидата пед. наук: 13.00.08 -Калининград, 2002. 145 с.

120. СолововА.В. Проектирование компьютерных систем учебного назначения: Учебное пособие. Самара: СГАУ, 1995. 138с.

121. Стариченко Б.Е. Математический пакет MathCAD: Лабораторные работы 1-5. / Урал. гос. пед. ун-т. Екатеринбург, 1998. 74 с.

122. Стефанова Н.Л. Компетентностный подход с точки зрения обучения математике // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «59 Герценовские чтения». СПб., 2006. С. 25-32.

123. Стефановская Т.А. Педагогика: наука и искусство. Курс лекций. Учеб. пособие для студентов, преподавателей, аспирантов. Москва. Изд-во «Совершенство», 1998. - 368 с.

124. Софронова Н.В. Теория и методика обучения информатике: Учеб. пособие / М.: Высш. шк., 2004. 223 с.

125. Талызина Н.Ф. Психолого-педагогические проблемы автоматизации учебного процесса // Психолого-педагогические и психофизиологические проблемы компьютерного обучения // Сб. науч. тр. М.: Изд-во АПН СССР, МГУ, 1985.-С. 15-26.

126. Талызина Н.Ф. Теоретические проблемы программированного обучения. М.: Педагогика, 1969. - 133 с.

127. Талызина Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний. М.: Изд-во МГУ, 1975.-141 с.

128. Телегин А.А. Совершенствование методической системы обучения учителей разработке образовательных электронных ресурсов по информатике: Дис. канд. пед. наук: 13.00.02-Курск РГБ, 2006.

129. Теория и практика дистанционного обучения: Учеб. Пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений// Е.С. Полат, М.Ю. Бухаркина, М.В. Моисеева; Под. ред. Полат. М.: «Академия», 2004. - 416 с.

130. Технологии обучения математике и их web-версии "Производная и ее применения" / под ред. А.И. Архиповой и С.П. Грушевского. Краснодар, 2002.

131. Тихомиров O.K., Бабанин JI.H. ЭВМ и новые проблемы психологии. М., 1986. С. 204

132. ТреплинаО.Ф. Компьютерные технологии в условиях личностно-ориентированного обучения математике // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «59 Герценовские чтения». СПб., 2006. С. 247-249.

133. Уваров АЛО. Основные процедуры разработки учебного материала // http://sputnik.mto.ru/Docs 23/Ped.iurnal/Vio/VIO 12/cd site/Articles/art 1 13.ht m.

134. Уваров А.Ю. Педагогический дизайн // Информатика. 2003. №30. 32 с.

135. Уваров А.Ю. На пути к общедоступной коллекции цифровых образовательных ресурсов // Информатика и образование. 2005. - № 7. С. 313.

136. Филатов O.K. Основные направления информатизации современных технологий обучения. // Информатика и образование. 1999. - № 2. С. 19-24.

137. Харламов И.Ф. Педагогика: Учебник. 5-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Ушвератэцкае, 1998. - 560 с.

138. Хеннер Е.К., ШестаковА.П. Информационно-коммуникационная компетентность учителя: структура, требования и система измерения // Информатика и образование №12,2004, с.5.

139. Христочевский С.А. Компьютер и образование // Информатика и образование. 1994.-№ 1,1995.-№3.

140. Христочевский С.А. Электронный учебник текущее состояние // Компьютерные инструменты в образовании. - 2001. № 6. - с. 3-10.

141. Хуторской А.В. Ключевые компетенции как компонент личностно-ориентированной парадигмы образования // Народное образование. 2003. № 2 С. 58-64.

142. Шолохович В.Ф. Информационные технологии обучения. // Информатика и образование. 1998.-№ 2. С. 5-13.

143. ШуклинД.А. Методика обучения технологии создания учебных Интернет-ресурсов. Дис. канд. пед. наук: 13.00.02 СПб., 2004. - 206 с.

144. Юдин В.П. Педагогическая технология: Учебное пособие. Ярославль: ЯрГПУ, 1997.

145. Bloom B.C. Taxonomy of Educational Objectives: The Classification of Educational Goals. New York: Longman, 1956.

146. Ввод формул в системе MathCAD

147. Требуемое действие Алгоритм выполнения

148. Включить панель инструментов для ввода формул В меню Вид выберите Панель инструментов/Математика, далее выберите нужную панель: Арифметика, Графики и др.

149. Ввод значения переменной, например, х =4 Набираем х : 4. Видим: х := 4.

150. Вывод значения переменной Набираем х = . Видим: х = 4.

151. Задать функцию, например, у(х) = е\ Набрать у(х):, щелкнуть кнопку е* в панели Арифметика, ввести х. Для функций, которых нет в панели Арифметика, используем мастер функций, он вызывается кнопкой в панели инструментов.

152. Задать ранжированную переменную: i = 1, 1.5,3 Ввести: i: 1,1.5 ; 3. На экране увидим: i:=l,1.5.3. Или: ввести i:, щелкнуть кнопку т-" в панели Арифметика, ввести в первый квадратик 1,1.5, во второй квадратик ввести 3.

153. Выделить часть формулы Установить курсор внутри формулы, расширение выделения с помощью клавиши пробела, перемещение внутри формулы - навигационными клавишами

154. Формула может быть выделена заливкой и рамкой. Для этого в контекстном меню выбираем команду пункт Свойства и выполняем команды Заливка области и Рамка.1. Вопросы и задания

155. Введите выражение и выведите результат: IglOO, log2 8, V8, 42, для последнего результата задайте точность 15 знаков (Формат/Результат, Число десятичных мест -15).2. Введите выражениеa -fa ^л1а2+аЬ 4aTbаа + Ь

156. Задайте а = 4, b = 5 над выражением. Выведите значение выражения и сравните ваш ответ с правильным 0.

157. Ввод текста в системе MathCAD

158. Для вставки в документ текста выполните команду Вставка/Текстовая область или нажмите клавишу " (кавычки). После этого выберите русифицированный шрифт (в названии шрифта присутствует Суг) и переключите клавиатуру на использование русского алфавита.

159. Операции редактирования текста в текстовой области являются стандартными. Форматирование текста выполняется с использованием команды Формат/Текст.

160. Текстовая область, как и формула, может быть выделена заливкой и рамкой. Выделение удобно использовать, чтобы обратить особое внимание учащихся на отдельные части документа.

161. Для выравнивания текстовых областей и формул в документе используются кнопки панели инструментов Стандартная: Выровнять по верхней границе и Выровнять по левой границе « .

162. Построение графиков функций