Педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков

Токтарова, Вера 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: Педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков

Автореферат

Автор научной работы: Токтарова, Вера Ивановна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Йошкар-Ола
Год защиты: 2007
Специальность ВАК РФ: 13.00.08

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков"

На правах рукописи

Токтарова Вера Ивановна

ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ-МАТЕМАТИКОВ

13 00 08 — Теория и методика профессионального образования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

00<э

Чебоксары-2007

003162767

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Марийский государственный университет" на кафедре прикладной математики и информатики

Научный руководитель доктор физико-математических наук,

профессор Ижуткин Виктор Сергеевич

Научный консультант кандидат педагогических наук, профессор

Чуриков Иван Александрович

Официальные оппоненты доктор педагогических наук, профессор

Софронова Наталия Викторовна

доктор педагогических наук, профессор Журбенко Лариса Никитична

Ведущая организация Татарский государственный гуманитарно-

педагогический университет

Защита состоится 12 ноября 2007 г в 14— часов на заседании диссертационного совета Д 212 300 01 в ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им И Я Яковлева» по адресу 428000 г Чебоксары, ул К Маркса, 38

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им ИЛ Яковлева»

Электронная версия автореферата размещена на официальном сайте ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им ИЛ Яковлева» 11 октября 2007 г Режим доступа www chgpu edu ru

Автореферат разослан 11 октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Е Г Хрисанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современный этап развития профессионального образования характеризуется качественными изменениями его содержания, структуры, внедрением в учебный процесс новых педагогических технологий При этом важная роль в реформировании образования отводится развивающемуся процессу информатизации, который позволяет широко использовать компьютерные технологии

Важное значение придается информационным технологиям для достижения нового качества профессионального образования в «Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года», одобренной Правительством РФ Отмечаются такие направления модернизации, как информатизация и оптимизация методов обучения, активное использование технологий открытого образования, углубление в высшей школе интеграционных и междисциплинарных программ В приказе Министерства образования и науки РФ от 3 декабря 2001 г «О единой организации и координации работ в области информатизации образования в России» выделяются основные направления реализации содержания обучения на базе компьютерных технологий Требования к подготовке будущего специалиста закреплены в Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования

Внедрение новых информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в профессиональное образование приводит к существенной перестройке учебного процесса и, как следствие, к необходимости разработки соответствующего методического обеспечения для использования компьютерных средств обучения

Для совершенствования учебного процесса необходим комплексный подход к вопросу образования с применением новейших технических средств обучения и информационных технологий При этом возникает проблема их проектирования, создания и использования, а также оценки их педагогической эффективности Сложность программных продуктов непрерывно растет, а особенности их практической реализации требуют учета все большего количества факторов

Теоретические и экспериментальные исследования отечественных и зарубежных авторов по вопросам реализации методов и средств ИКТ в учебном процессе свидетельствуют о том, что принципиальное решение задачи совершенствования профессиональной подготовки студентов существенно опирается на возможности современных информационных технологий, а также на разработки дидактических и методических принципов их применения в образовательном процессе Проблемы обучения с использованием средств ИКТ рассмотрены в трудах известных специалистов А А Андреева, ЮН Афанасьева, А М Бурлакова, Д А Богдановой, Ю С Брановского, Я А Ваграменко, Ж Н Зайцевой, МЛ Карпенко, Ю К Кузнецова, С Л Лобачева, В П Меркулова, В И Овсянникова, И В Роберт, Ю Б Рубина, В А Садовничего, В А Самойлова, В П Тихомирова, А Н Тихонова, А А Федосеева, А В Хорошилова и др

Многочисленные исследования С И Архангельского, В П Беспалько, Б С Гершунского, Т В Габай, С И Илюшина, Т А Ильиной, Г М Клеймана, И Г Кодряну, А А Кузнецова, И Я Лернера, И И Мархель, Е И Машбиц, Г К Селевко, Н Ф Талызина, А О Фаткулина, Ю М Цевенкова и других ученых в этой области посвящены изучению различных дидактических аспектов примене

информационно-коммуникационных технологий в профессиональном образовании и их влияния на эффективность учебного процесса

Психолого-педагогические основы обеспечения качества образования на основе использования современных информационных технологий изложены в работах А Г Асмолова, В П Беспалько, Ю М Горвица, К К Колина, В В Лаптева, М П Лапчика, Е И Машбица, А Б Орлова, Е Н Пасхина, В А Сластенина, В Л У скова, Н Г Ярошенко и др

Вопросам применения компьютерных технологий в преподавании математических дисциплин посвящены публикации РМ Асланова, ГД Глейзера, А В Ефремова, В Н Келбакиани, М Р Куваева, Л Д Кудрявцева, Г Г Левитас, М Нугмонова, К А Рыбникова, Г И Саранцева, В А Садовничего, А А Столярова, Л М Фридмана, Б П Эрдниева и других ученых Анализ этих исследований позволяет сделать вывод о том, что проблемы педагогического обеспечения процесса применения информационных технологий в математическом образовании разработаны недостаточно Между тем, применение технологий обучения с использованием компьютерных средств в настоящее время является одним из направлений повышения эффективности профессиональной подготовки студентов Педагогически обоснованное и целенаправленное внедрение компьютеров в процесс обучения открывает такие возможности, которые недостижимы для других традиционных методов преподавания

Практическое применение находят специализированные компьютерные средства обучения, разработанные для использования в конкретных предметных областях - математике, физике, химии и тд Анализ психолого-педагогической и методической литературы, посвященной вопросам теории и практики обучения математике, и, в частности, численным методам оптимизации в вузе показал, что педагогический эффект использования компьютерных средств обучения в учебном процессе напрямую зависит от качества его обеспечения Большинство компьютерных обучающих программ неэффективно, так как при их создании не в полной мере были учтены дидактические и психолого-педагогические аспекты их внедрения в образовательный процесс Вместе с тем, нельзя забывать и об основных задачах процесса обучения - развития умственных способностей студентов, расширения их кругозора, глубоких теоретических знаний, умения применять эти знания на практике, овладения навыками самостоятельной работы

Исходя из вышеизложенного, для диссертационного исследования выбрана проблема совершенствования педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ для изучения математики в вузе Из всех математических курсов для студентов выбрана дисциплина «Методы оптимизации» Такой выбор объясняется не только соответствующей специализацией автора исследования, но и рядом объективных обстоятельств Численные методы оптимизации сегодня применяются во всех областях жизнедеятельности человека и являются не только вычислительным математическим аппаратом, важнейшим методом познания и решения практических задач, но и эффективным инструментом исследований Необходимость компьютерной технологии обучения методам оптимизации вызвана, прежде всего, трудоемкостью вычислений при выполнении даже небольших учебных заданий, а также необходимостью контроля знаний и индивидуализации процесса обучения Использование компьютера как инструмента учебной

деятельности дает возможность переосмыслить организационные подходы к изучению многих вопросов численных методов, усилить экспериментальную и исследовательскую деятельность студентов В связи с этим актуальность данного диссертационного исследования определяется, с одной стороны, качественными изменениями, происходящими в системе высшего образования, а с другой -востребованностью разработки педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам для их эффективного внедрения в учебный процесс вуза

Цели диссертационного исследования - выявление, теоретическое обоснование и экспериментальная проверка педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков, проектирование и внедрение в учебный процесс комплекса компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам

Объектом исследования является вузовский учебный процесс по изучению математики с использованием компьютерных средств обучения

Предметом исследования являются педагогические условия реализации и требования к разработке компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам

Гипотеза исследования состоит в том, что использование компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам, реализованных с учетом педагогических условий в учебном процессе вуза, усиливает математическую и информационную подготовку, способствует развитию мыслительной деятельности, общих интеллектуальных умений и творческих способностей студентов, ориентирует их на познавательное самообразование и готовит к использованию компьютерных технологий в профессиональной деятельности

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) провести анализ современного состояния проблемы использования компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов в высших учебных заведениях,

2) выявить и теоретически обосновать педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам,

3) разработать модель педагогического обеспечения обучающих программ для профессиональной подготовки студентов математических специальностей в вузе,

4) провести экспериментальное исследование эффективности педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков

Для решения поставленных выше задач в процессе исследований был использован следующий комплекс методов

- теоретические методы исследования анализ научно-методической, психолого-педагогической и специальной литературы по проблеме исследования, материалов по информатизации образования с целью выявления современных особенностей и тенденций использования компьютерных средств обучения в математическом образовании, изучение государственных образовательных стандартов, рабочих программ, учебных пособий, методических материалов по методам оптимизации,

- эмпирические методы исследования наблюдение за ходом образовательного процесса, за деятельностью студентов, анкетирование, тестирование студентов, констатирующий и формирующий эксперименты,

- статистические методы количественная и качественная обработка результатов педагогических исследований методами математической статистики

Опытно-экспериментальной базой исследования является ГОУВПО «Марийский государственный университет» Исследованием было охвачено 197 студентов специальностей «Математика» и «Прикладная математика и информатика» физико-математического факультета Исследовательская работа проводилась с сентября 2003 по июнь 2007 года в несколько этапов

Первый этап - поисково-теоретический (2003-2004 гг) На данном этапе анализировались теоретические источники с целью установления степени научной разработанности проблемы исследования, изучались вопросы совершенствования математической подготовки студентов на основе информационных технологий, определялись научно-теоретические подходы и общая концепция исследования, формировались рабочая гипотеза и задачи исследования

Второй этап - экспериментальный (2004-2006гт) В ходе его проведения осуществлялось уточнение рабочей гипотезы, целей, задач исследования Проведенный констатирующий эксперимент способствовал обоснованию актуальности исследуемой проблемы, определению условий повышения качества профессиональной подготовки студентов физико-математического факультета на основе использования компьютерных средств обучения Формирующий эксперимент позволил проверить степень влияния педагогических условий реализации комплекса компьютерных обучающих программ по методам оптимизации на повышение качества математической подготовки студентов вузов

Третий этап - обобщающий (2006-2007гг). На этом этапе проанализированы и обобщены полученные результаты, сформулированы педагогические условия, основные теоретические и экспериментальные выводы и практические рекомендации, полученные результаты оформлены в виде диссертационной работы Научная новизна исследования заключается в следующем

1) проведен педагогический анализ математической подготовки студентов в условиях информатизации обучения;

2) указаны методические аспекты педагогических условий проектирования компьютерных обучающих программ для совершенствования профессиональной подготовки студентов-математиков,

3) экспериментально апробированы педагогические условия реализации обучающих программ в вузе по математическим дисциплинам,

4) предложена авторская модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ по математике, спроектированная с учетом выявленных педагогических концепций,

5) разработаны методические рекомендации по педагогическим условиям реализации обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов математических специальностей в вузе

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что результаты работы вносят определенный вклад в теорию и методику профессионального образования, в нем выявлены условия формирования профессионального интереса у

студентов математических специальностей с использованием информационных технологий, определено содержание и разработана модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам в вузе

Практическая значимость работ^ Предложенная методика исследования и реализованный набор инструментальных средств и графических компонентов представляют теоретическую и практическую базу для создания компьютерных обучающих программ по естественнонаучным дисциплинам. На основе разработанного педагогического обеспечения спроектирован комплекс компьютерных обучающих программ по численным методам оптимизации, который внедрен в учебный процесс ГОУВПО «Марийский государственный университет» по дисциплине «Методы оптимизации» для студентов физико-математического факультета специальностей 010200 - Прикладная математика и информатика и 010100 - Математика На базе предложенных моделей разработаны обучающие программы для изучения курсов «Исследование операций», «Дифференциальные уравнения», «Математический анализ», «Аналитическая геометрия», «Линейная алгебра» и «Математическая логика»

Учебные модули разработанного комплекса компьютерных обучающих программ по методам оптимизации включены в web-базирующуюся образовательную среду ActiveMath (http //www activemath org), разрабатываемую в Немецком Центре Искусственного Интеллекта при университете Саарбрюкена (Германия) в рамках проекта LeActiveMath (http //www leactivemath org) программы FP6-1ST Европейского Союза

На защиту выносятся следующие положения.

1 Педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков на основе применения психолого-педагогических теорий усвоения знаний, структурирования учебного материала, формирования межпредметных связей, управления процессом обучения, использования интерактивной компьютерной графики и исследования на математических моделях

2 Эффективным фактором повышения качества математической подготовки студентов и активизации самостоятельной работы является внедрение компьютерных средств обучения в учебно-педагогический процесс высшего учебного заведения В связи с этим разработана авторская модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам

3 Для совершенствования профессиональной подготовки студентов-математиков реализован комплекс компьютерных обучающих программ с учетом выявленных и экспериментально апробированных педагогических условий, позволяющий формировать логико-алгоритмическое мышление и повышать уровень познавательной активности обучаемых, способствующий индивидуализации учебного процесса и обеспечивающий высокую мотивацию образовательной деятельности

Достоверность и обоснованность научных результатов исследования

обеспечиваются совокупностью его методологических и теоретических положений, связанных с концептуальными позициями информатизации высшего образования,

позволивших наметить научные подходы к исследованию проблемы и доказать выдвинутую гипотезу, применением комплекса методов исследования, адекватных его предмету, задачам и логике, последовательным проведением этапов педагогического эксперимента, репрезентативностью объема выборок и статистической значимостью экспериментальных данных, использованием математического аппарата для оценки результатов исследования

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих Международных и Всероссийских конференциях

- И Международной научно-практической конференции «Университеты и общество Сотрудничество университетов в XXI веке» (Москва, 2003 г),

- Российской конференции «Дискретный анализ и исследование операций» (Новосибирск, 2004 г),

- XI Всероссийской научно-методической конференции «Телематика 2004» (Санкт-Петербург, 2004 г),

- Международных научно-методических конференциях «Новые образовательные технологии в вузе» (Екатеринбург, 2004,2005 гг),

- Научно-практических конференциях «Использование информационно-коммуникационных технологий в образовании» (Йошкар-Ола, 2004,2005,2006 гг),

- Международной научной конференции «Исследование операций 2005» (Бремен, Германия, 2005 г),

- 1-ой Международной конференции «Системный анализ и информационные технологии» (Переславль-Запесский, 2005г),

- Всероссийских научных конференциях «Научный сервис в сети Интернет технологии распределенных вычислений» (Новороссийск, 2004,2005 гг),

- Международной научно-методической конференции «Новые информационные технологии в университетском образовании» (Кемерово, 2006 г),

- Всероссийских конференциях «Проблемы оптимизации и экономические приложения» (Омск, 2003,2006 гг),

- II Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование» (Москва, 2006 г),

- 13-ой Всероссийской конференции «Математическое программирование и приложения» (Екатеринбург, 2007 г),

- Международной научно-практической конференции «Новые информационные технологии в образовании» (Екатеринбург, 2007 г)

Полученные результаты работы обсуждались на научных семинарах в Марийском государственном университете, Марийском государственном техническом университете, Казанском государственном университете, Московском государственном университете им М В Ломоносова, Немецком Центре Искусственного Интеллекта Саарландского университета (Германия)

Часть исследований, представленных в диссертационной работе, выполнялась в рамках научных грантов «Михаил Ломоносов» Немецкой службы академических обменов, проекта по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы» Министерства образования и науки Российской Федерации, гранта Президента Республики Марий Эл

Публикация результатов работы. По теме диссертации опубликовано 27 работ, в том числе 1 публикация в зарубежном издании, 1 учебное пособие (с грифом УМС по прикладной математике и информатике УМО по классическому университетскому образованию)

Структура диссертационной работы определяется постановкой проблемы исследования и включает в себя введение, две главы (теоретическую и экспериментальную), заключение, библиографический список используемой литературы и приложения

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, выявлена проблема исследования, определены объект, предмет, сформулирована цель, выдвинута гипотеза, определены задачи, раскрыты научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, апробация работы и структура диссертации, сформулированы положения, выносимые на защиту

В первой главе «Теоретические основы применения компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов математических специальностей» рассматриваются научно-педагогические подходы к решению проблемы исследования

В разделе 1.1 приводится анализ современного состояния компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов и их применения в учебном процессе вуза Рассматриваются основные направления использования информационных технологий в образовании Приводится историко-педагогический анализ проблемы развития компьютерных средств обучения Определяется роль и место компьютерных обучающих программ в учебном процессе при изучении математики Дается обзор современных позиций ведущих психологов и педагогов в области психолого-педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ

В разделе 1.2 рассматриваются дидактические основы создания компьютерных средств обучения и их применения в учебно-педагогической деятельности вуза Излагаются особенности основных принципов обучения (научности, доступности, наглядности, систематичности и последовательности, сознательности) в контексте использования компьютерных обучающих программ

Приводятся психолого-педагогические закономерности усвоения знаний, выступающие в качестве научной базы создания и функционирования компьютерных обучающих программ Рассматриваются основные положения наиболее известных теорий усвоения знаний ассоциативно-рефлекторной теории, теории поэтапного формирования умственных действий и понятий, теории программированного обучения, теории проблемного обучения. Представлены методики и структура организации учебного процесса в условиях указанных теорий В рамках ассоциативно-рефлекторной теории обучения (работы С Л Рубинштейна, А.А Смирнова, Ю А Самарина, П А Шеварева и др) рассмотрены закономерности условно-рефлекторной деятельности головного мозга человека, дано определение ассоциаций, приведены их виды и характеристики При рассмотрении теории поэтапного формирования умственных действий и понятий (исследования А Н Леонтьева, П.Я Гальперина, Д Б Эльконина, Н Ф Талызиной и др ) изложены условия эффективности обучения, дано определение ориентировочной основы

деятельности, представлены типы и способы ее построения На основе данной теории рассмотрена концепция алгоритмизации, использование которой является важным при представлении учебного материала по математике В рамках теории программированного обучения (работы Б Ф Скиннера, Н А Кроудера, В П. Беспалько, А М Матюшкина и др.) рассмотрены принципы обратной связи, иерархии управляющих устройств, осуществления шагового технологического процесса при раскрытии и подаче учебного материала, темпа и управления в обучении, представлена методика линейного и разветвленного программирования, даны определения линейной, разветвленной и адаптивной обучающих программ При рассмотрении теории проблемного обучения (исследования Т В Кудрявцева, И ЯЛернера, В Оконь, А М Матюшкина, М И Махмутова, М Н Скаткина и др) представлены ее различные функции, дано определение проблемной ситуации, приведены условия их возникновения и способы их создания При рассмотрении вышеперечисленных теорий были выделены те аспекты, которые необходимо учитывать при проектировании компьютерных обучающих программ в вузе по математическим дисциплинам

Излагаются технологии структурирования учебного материала для построения компьютерных обучающих программ Проанализированы разные способы представления логической структуры изложения учебного материала. Приводится определение педагогического сценария, его компонентов, обсуждаются этапы разработки Рассмотрены межпредметные связи 'как один из важнейших факторов оптимизации процесса обучения, приведена их классификация, функции и возможные способы представления Обсуждается оценка качества логической структуры учебного материала Рассматриваются способы определения путей изучения материала с помощью алгебры квазиминоров Излагаются методы определения значимости учебных элементов в структуре курса

Далее рассматриваются особенности интерактивной компьютерной графики как средства реализации иллюстративных и когнитивных возможностей обучающих программ Приведен материал о дуализме человеческого мышления Подробно рассматриваются различия между логико-знаковой (левополушарной) и наглядно-образной (правополушарной) стратегиями переработки информации, определяющими особенности математического мышления Обсуждаются преимущества и проблемы иллюстративной и когнитивной функций компьютерной графики Дается обзор подходов ведущих ученых и исследователей в данной области. Обсуждается вопрос о целесообразности использования интерактивной компьютерной графики в обучающих программах по математическим дисциплинам В разделе 1.3 излагаются вопросы совершенствования педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов-математиков Приведены подходы различных авторов по проблеме построения компьютерных средств обучения

На основе теоретического и практического анализа была разработана авторская модель педагогического обеспечения комплекса компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам на примере курса «Методы оптимизации» Данная дисциплина является одной из важнейших в образовательных программах при подготовке специалистов в области математических и информационных технологий

Модель педагогического обеспечения комплекса компьютерных обучающих программ по методам оптимизации представлена на рисунке 1, методические особенности реализации педагогических условий представлены в разделе 2 2

Комплекс кош1ьютерных обучающих программ по методам оптимизации

мр

Цели и' 1) повышенна качества математическом подготовки студентов, задачи 2) формирование логико-алгоритмического мышления,

3) повышение уровня познавательной активности,

4) уменьшение времени усвоения учебной информации,

5) обеспечение высокой мотивации выполняемы* действий,

6) индивидуализация обучения и самообучение,

7) интерактивное взаимодействие

Дидактические основы создания и функционирования обучающих программ

* * *

Принципы обучения Психолого-педагогические теории усвоения знаний Структурирование учебного материла Формы представления информации

■принцип научности

■ принцип наглядности

■ принцип доступности -принцип сознательности

■ принцип систематичности и последовательности

ассоциативно рефлекторная теория

теория поэтапного формирования умственных действий и понятий теория программированного обучения

• теория проблемного обучения

построение педагогических сценариев - формирование

межпредметных связей _ определение значимости учебных элементов в структуре курса управление процессом обучения

текст

- формула

- иллюстративная компьютерная графика

. когнитивная компьютерная графика

Структура комплекса компьютерных обучающих программ

I Информационно-теоретически« блок (лекции)

Практический блок

(лабораторный практикум)

Блок учебного математического моделирования

(модуль сравнительного анализа)_

Блок дополнительной информации

(методические рекомендации, система помощи)

Методы обучения

методы приобретения новых знании (лекции)

методы формирования умений и навыков по применению знаний (лабораторный практикум, блок математического моделирования)

методы проверки и оценки знаний, умения и навыков (тестовая система)

Этапы познавательной деятельности

восприятие, знакомство (лекции, методические рекомендации)

осмысление и закрепление, контроль знании (лабораторный практикум, тестовая система)

формирование профессионально-ориентированных умений и навыков, исследовательская учебная деятельность (блок математического моделирования)

Формы организации обучения

лекция

- лабооатооно практическое занятие

- семинар контрольная работа консультация

- самостоятельная работа

Рис 1 Модель педагогического обеспечения комплекса компьютерных обучающих программ

Первую главу диссертационного исследования завершает вывод о том, что использование современных педагогических технологий позволяет наиболее эффективно реализовать возможности компьютерных средств обучения и их дальнейшее применение в образовательном процессе вуза

Вторая глава «Опытно-экспериментальная работа по реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков» представляет собой описание педагогического эксперимента, в ходе которого осуществлялись выявление и проверка эффективности педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в вузе по математическим дисциплинам

В разделе 2.1 излагается программа опытно-экспериментальной работы (цели, задачи, этапы, содержание, диагностические методы)

На основе представленной в первой главе диссертации теоретического и практического анализа сформулированы педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в вузе по математическим дисциплинам

- применение психолого-педагогических теорий усвоения знаний,

- структурирование учебного материала,

- управление процессом обучения,

- формирование межпредметных связей,

- использование интерактивной компьютерной графики,

- исследование на математических моделях

Цель педагогического эксперимента проверить степень влияния педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ на повышение качества математической подготовки студентов в вузе

Экспериментальная работа проводилась в естественных условиях обычного педагогического процесса, т е профессиональной подготовки студентов четвертого курса специальностей «Математика» и «Прикладная математика и информатика» физико-математического факультета Марийского государственного университета (МарГУ) при изучении ими учебной дисциплины "Методы оптимизации" Всего в эксперименте участвовало 197 студентов Исследование проводилось с сентября 2003 г по июнь 2007 г в несколько этапов

Эксперимент был направлен на осуществление авторского подхода к решению проблемы использования педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в вузе по математическим дисциплинам для дальнейшего их эффективного применения в учебном процессе

Для решения поставленных задач и проверки гипотезы исследования были использованы следующие методы наблюдение, анкетирование, тестирование, диагностика, статистические методы, методы количественного и качественного анализа, моделирование

В процессе проведения констатирующего эксперимента (2003-2004 гг) были изучены научная и методическая, психолого-педагогическая литература, опыт педагогов по использованию компьютерных средств обучения в преподавании На этом этапе шла подготовка дидактических материалов для проведения контрольных срезов, проводилась диагностика для выявления уровня знаний и умений обучаемых с использованием анкетирования студентов и педагогических наблюдений

Формирующий эксперимент проходил в Марийском государственном университете с 2004 по 2006 гг Для подтверждения гипотезы опьггно-экспериментальной работы на основе выделенных педагогических условий и модели реализации компьютерных средств обучения в вузе по математическим дисциплинам был разработан комплекс компьютерных обучающих программ по курсу «Методы оптимизации» Разработка осуществлялась в несколько стадий концептуальное проектирование, реализация, подготовка программного продукта к внедрению

Следующей задачей формирующего этапа эксперимента была оценка эффективности комплекса компьютерных обучающих программ на основе педагогического ее обеспечения в экспериментальной группе и без введения экспериментального фактора в контрольной группе. Эксперимент проводился в рамках учебного времени В экспериментальной группе студенты использовали разработанный комплекс компьютерных обучающих программ по методам оптимизации, построенный с учетом выявленных педагогических условий, а студенты контрольной группы обучались без нее, но могли применять вспомогательные математические программные продукты, построенные без учета педагогического обеспечения

Эффективность учебного процесса с использованием комплекса компьютерных обучающих программ, построенных на основе выявленных педагогических условий, проверялась в два этапа Подготовительный этап (2004-2005 учеб год) позволил апробировать программный комплекс, получить предварительные позитивные результаты Второй этап (2005-2006 учеб год) позволил подтвердить полученные на раннем этапе положительные результаты

В разделе 2.2 обсуждаются методические аспекты педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов математических специальностей Для реализации авторского комплекса обучающих программ из всех математических курсов подготовки студентов выбрана дисциплина «Методы оптимизации» 1. Структурирование учебного материала Компьютерный комплекс обучающих программ по методам оптимизации состоит из следующих разделов выпуклый анализ, методы одномерной минимизации, методы безусловной и условной минимизации в конечномерном пространстве, методы линейного и целочисленного программирования

На начальном этапе проектирования компьютерных обучающих программ были определены модули дисциплины Каждый из модулей разбивается на подмодули, а именно, иа конкретные методы В свою очередь, каждый из подмодулей был разбит на учебные элементы, опирающиеся на частые дидактические цели В состав типового подмодуля по методам оптимизации, который также характеризуется единым педагогическим сценарием обучения, входят следующие учебные элементы постановка задачи, идея метода, алгоритм, типовой пример, упражнение, тестовое задание с запланированными ошибками, сравнительный анализ и контрольная работа.

Для анализа логической структуры учебного материала в обучающих программах по методам оптимизации был создан функциональный модуль, целью которого является вычисление величин доминирования учебных элементов в структуре курса

2. Управление процессом обучения

Процесс обучения может быть рассмотрен с позиции теории управления. В компьютерных обучающих программах по методам оптимизации предложено два режима изучения произвольный выбор маршрута изучения учебного материала, либо корректируемый программой, основанный на применении алгебры квазиминоров

В ходе данного исследования с использованием алгебры квазиминоров построены различные сценарии обучения. Это позволило реализовать алгоритмы последовательностей прохождения учебного модуля в зависимости

1) от уровня сложности материала,

2) от педагогического сценария обучения

3. Формирование межпредметных связей

При изучении дисциплины «Методы оптимизации» компьютерные программы предлагают обучаемым теоретические сведения и задания из других предметных областей, логически связанных с рассматриваемым курсом Реализованы следующие виды межпредметных связей

- межпредметные связи внутри дисциплины «Методы оптимизации»,

- межпредметные связи с другими математическими дисциплинами, знание которых необходимо для изучения методов оптимизации,

- межпредметные связи с другими дисциплинами, где используются знания из методов оптимизации

Осуществление межпредметных и внутрипредметных связей в их единстве обеспечивает доступность изучаемых учебных предметов и логическую последовательность изложения материала на различных ступенях обучения Комплекс компьютерных обучающих программ позволил без особой сложности реализовать межпредметные связи с помощью баз данных, которые содержат необходимые для изучения каждой темы понятия

4. Применение психолого-педагогических теорий усвоения знаний

Применение теории программированного обучения в линейной и разветвленной форме является стержневым фрагментом компьютерных обучающих программ по методам оптимизации, что предусматривает правильный отбор и разбиение учебного материала на небольшие блоки, частый контроль знаний, переход к следующему разделу лишь после ознакомления студента с правильным ответом или характером допущенной им ошибки, обеспечение возможности каждому обучаемому работать со свойственной ему индивидуальной скоростью усвоения материала

Теория поэтапного формирования умственных действий и понятий учитывалась нами при проектировании глобального сценария компьютерных обучающих программ по методам оптимизации, когда в начале учебной работы представляется целесообразным создание у обучаемых мотивации, ознакомления с общей структурой учебного материала. Предоставление студенту конкретных задач из его профессиональной области, которые могут быть разрешены с помощью методов оптимизации, является эффективным средством для стимулирования процесса обучения

Ассоциативно-рефлекторная теория учитывалась при раскрытии содержания и последовательности работы студентов над дисциплиной, что реализовано в обучающих программах на основе единого педагогического сценария обучения

Проблемное обучение использовано в строго продуманной системе проблемных ситуаций и задач, соответствующих познавательным возможностям студентов Данная теория учитывалась при создании обстановки интеллектуального затруднения в тестовых упражнениях с запланированными ошибками

5. Использование интерактивной компьютерной графики В компьютерном комплексе обучающих программ по методам оптимизации многие сложные теоретические положения при умелом использовании интерактивной графики становятся доступными и понятными для студентов Наглядность учебного материала достигается за счет моделирования реальных сложных процессов или явлений

Когнитивные графические образы являются инструментальным средством исследования, позволяют представить формирование большинства математических объектов в виде разворачивающегося во времени процесса, так что обучаемому дается возможность увидеть и технологию построения, и некоторые второстепенные детали, которые впоследствии нельзя будет обнаружить В обучающих программах использованы различные способы отображения математических объектов, обладающих высоким когнитивным потенциалом

Выделим наиболее существенные, на наш взгляд, реализованные в работе преимущества компьютерной графики как средства наглядности

- развитие не только логического, но и пространственного мышления при изучении динамических образов различных математических процессов,

- интерактивная работа с компьютером, когда обучаемый имеет возможность непосредственно контролировать результаты исследований

6. Проведение исследований на математических моделях Одним из направлений повышения эффективности математического образования в области численных методов оптимизации является активизация методов обучения, предоставление студентам инструментария, позволяющего исследовать и генерировать новые для них знания Основой такой активизации учебного процесса является компьютерно - информационное обеспечение технологий проведения исследований сравнительного характера с использованием математических моделей Сложность содержания предметной области ставит проблему поиска соответствующих методов и средств обучения Необходимо отметить, что эффективность алгоритмов особенно наглядна при рассмотрении реальных задач оптимизации, решение которых без компьютера вызывает большие технические трудности Следовательно, использование комплекса компьютерных обучающих программ является одним из направлений повышения эффективности изучения и исследования численных методов оптимизации

В рассматриваемых обучающих программах по методам оптимизации предусмотрена возможность для проведения исследований сравнительного характера Предлагается программная реализация сравнительного анализа как методов одного класса, так и различных

Подчеркнем, что выделенные нами педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам окажутся эффективными только в случае их комплексного применения. Ни одно выделенное педагогическое условие в отдельности не может в необходимой мере повысить эффективность комплекса обучающих яро грамм, н как следствие, способствовать совершенствованию профессиональной подготовки студентов-математиков.

В разделе 2,3 представлены результаты опытно-экспериментальной работы.

Результаты диагностического исследования и существующая практика обучения показали, что процесс математической подготовки студентов вуза с использованием компьютерных средств обучения станет более эффективным, если обучающие программы будут реализованы с учетов следующих педагогических условий: структурирования учебного мгтгериата, управления процессом обучения, формирования межпредметных связей, применения психолого-педагогических теорий усвоения знаний, использования интерактивной компьютерной графики и исследования на математических моделях.

Выделенные педагогические условия использованы в ходе эксперимента с 2004 по 2006гт,. который проходил в естественных условиях образовательного процесса на специальностях «Математика)) и «Прикладная математика и информатика» физико-математического факультета Марийского государственного университета. Экспериментальные группы состояли ю студентов четвертого курса: 28 человек (2004-2005 учеб. год) и 25 человек (2005-2006 учеб год)-, контрольные группы -студенты четвертого курса; 29 человек (2004-2005 учеб. год) и 23 человека (2005-2006 учеб. год). Однородность и представительность этих групп обеспечивалась тем, что выбор был произведен с учетом интеллектуальных способностей студентов, установленных в результате ранее проведенных исследований с использованием контрольного среза по остаточным знаниям и среднему баллу успеваемости студентов но математическим дисциплинам .за предыдущие годы обучения. Уравновешенность групп подтверждается результатом контрольного среза в экспериментальной и контрольной выборках.

Сравнения результатов в экспериментальных и контрольных группах позволяют констатировать такой факт, что предложенные в исследовании методы построения компьютерных обучающих программ с учетом выделенных в работе педагогических условий способствуют повышению качества профессиональной подготовки студентов-математиков (Рис.2),

2004-2005 учеб. год

0 1 ? 4

| пЭкспа^име нт ьиаЧ.Рупп„ !

2005-2006 учеб. год

3 1 _____НзиараконтрольиыкраВог

I труппа тэ контрольная группа

2. Характеристика показателей качества знаний Отметим, что на всех этапах экспериметальной работы при уровне значимости а-(105, решалась задача проверки основной статистической гипотезы Н0 (между контрольной и экспериментальной группами нет различий в исследуемом признаке}, для которой альтернативная гипотеза Н-, (есть различия). Для проверки статистической гипотезы использовался критерий Стьюдента. Для обоих этапов исследования после проведения эксперимента были получены результаты о принятии альтернативы Н\ о том, что между контрольной и экспериментальной еруппамп имеются значимые различия в математической подготовке студентов по дисциплине «Методы оптимизации» (Рис.3).

2004-2006 ■уЧСЭ. год 2005-2006 ГОД

| Г. ■ ,1111, Н-1Ч ■ |,/ГП,1 И Г.нЧм-'ЯИ'-Ч [|.,141,;

Рис. 3. Результаты итоговой контрольной работы

По оценкам полученных результатов уровень знаний и умений экспериментальных групп (87,0% - 2004-2005 учеб. год; 88,5% - 2005-2006 учеб.год) в среднем на 8.5% выше по сравнению со студентами контрольных групп.

Необходимо отметить, что лабораторные работы по численным методам оптимизации е большинстве случаев предполагают достаточно сложные технические вычисления, что снижает эффективность обучения. Компьютерная реализация методов оптимизации предоставляет студентам возможность изучить их алгоритмическую сторону, переложив вычислительную работу на компьютер, что позволяет существенно сэкономить время обучения. Графическая интерпретация результатов временных затрат на решение задач в

экспериментальных и контрольных фуппах (2004-2006 гг.) представлена на рис,4, По оценкам полученных результатов время на решение задач студентами экспериментальных групп в среднем на 21,1% меньше по сравнению со студентами контрольных групп

WtV'; ...... ~"Г7!

1 2 3 * £ 6 ? 3 Э 10 11 12 13 14

______Номер а заданий________

.. ;и. [1е|'ин',-н1 шьн.'ч u>\'<ur.( й Контрольная i¡:y>>n<i J

Рис 4. Результаты временных затрат на решение :шдач

Анализ выполненных заданий контрольных работ, данные опроса, полученные в результате использования метода групповых экспертных оценок, позволяют сделать вывод о повышении качества профессиональной подготовки студентов-математиков с применением комплекса компьютерных обучающих программ, реализованных с учетом выявленных педагогических условий.

На основе полученных результатов можно сделать вывод: выдвинутая гипотеза данного исследования получила свое полное подтверждение экспер именталь но.

В разделе 2.4 показана эффективность и практическая значимость реализованного комплекса компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов по математическим дисциплинам.

Использование компьютерных обучающих про фа мм гго методам оптимизации в учебном процессе на физико-математическом факультете ГОУВПО «Марийской государственный университет» . на специальностях 0 Í 0200 -«Прикладная математика и информатика» и 01Ü10Q - «Математика» подтверждает, что обучающие про ¡-рам мы являются эффективным средством повышения качества математической подготовки студентов, индивидуализации процесса обучения и активизации самостоятельной деятельности студентов, а также оказывают существенную помощь в работе преподавателя. Одним из достоинств обучающих программ является достижение высокой степени наглядности за счет интерактивной графики. Кроме того, программы обеспечивают оптимальную для каждого конкретного пользователя последовательность работы над дисциплиной, состоящую в изучении алгоритмов, разборе примеров, отработке навыков решения типовых задач, проведении самостоятельных исследований, возможности самоконтроля качества приобретенных знаний.

Модуль компьютерного комплекса обучающих программ - электронный лабораторный практикум по методам математического программирования, построенный в соответствии с тематическим планом учебной дисциплины «Методы оптимизации» был удостоен грифа УМС по прикладной математике и информатике УМО по классическому университетскому образованию и рекомендован в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности и направлению «Прикладная математика и информатика» и по направлению «Информационные технологии»

При участии автора в рамках совместных исследований с группой ActiveMath (2003-2005 гг) и научного гранта «Михаил Ломоносов» между Немецкой службой академических обменов и Министерством образования и науки Российской Федерации по проекту аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (2005-2006гг) разработанный комплекс компьютерных обучающих программ по методам оптимизации был успешно внедрен в среду ActiveMath ActiveMath - web-базирующаяся образовательная среда по математике, разрабатываемая в Немецком Центре Искусственного Интеллекта (Университет Саарбрюкена, Германия) в рамках проекта LeActiveMath (http //www leactivemath org) программы FP6-IST Европейского Союза

Вторую главу диссертационного исследования завершает вывод о результатах эксперимента, подтвердивших, что выделенные педагогические условия являются необходимыми и достаточными для реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам, и как следствие, для совершенствования профессиональной подготовки студентов-математиков

В приложениях приведены акты внедрения компьютерных обучающих программ, ее модуля - электронного лабораторного практикума по математическому программированию, в учебный процесс, а также заключение о выдаче грифа УМС по прикладной математике и информатике УМО по классическому университетскому образованию

В заключении приведены основные результаты, полученные в ходе диссертационного исследования

1 Выявлены и теоретически обоснованы педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в вузе по математическим дисциплинам

2 Разработана модель педагогического обеспечения комплекса обучающих программ с учетом выявленных условий

3 Реализован комплекс компьютерных обучающих программ для повышения качества математической подготовки студентов в вузе

4 Проведено экспериментальное исследование эффективности педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков

5 Опираясь на результаты исследования, разработаны методические рекомендации по педагогическим условиям реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам в высших учебных заведениях

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Ижуткин, В С Интерактивное изучение методов исследования операций с помощью обучающей системы ActiveMath /ВС Ижуткин, В И Токтарова, Э Мелис, Г Гогуадзе // Научный сервис в сети Интернет труды Всероссийской научной конференции - Новороссийск, 2003 -С 141-142

2 Ижуткин, В С Интерактивное изучение методов решения экстремальных задач с помощью обучающей системы ActiveMath /ВС Ижуткин, В И Токтарова, Э Мелис, Г Гогуадзе // Телематика'2004: тезисы докладов XI Всероссийской научно-методической конференции - СПб, 2004 - С 557

3 Ижуткин, В С Интерактивное изучение элементов математической логики с помощью обучающей системы ActiveMath /ВС Ижуткин, В И Токтарова, К Ульрих // Научный сервис в сети Интернет тезисы докладов Всероссийской научной конференции -Новороссийск, 2004 -С 153-154

4. Ижуткин, В С Тестовое упражнение с запланированными ошибками как средство контроля и обучения /В С Ижуткин, В И Токтарова, Э Мелис// Новые образовательные технологии в вузе материалы Второй Международной научно-методической конференции - Екатеринбург, 2004 -С 325- 327

5. Izhutkin, V Studying Methods for the Solution of Extreme Problems on Graphs with Use of Information Technologies / V Izhutkin, V Toktarova, В Istomm// Operation Research 2005 International Scientific Annual Conference - Bremen, 2005 - P 85

6 Ижуткин, В С Компьютерное моделирование учебного процесса изучения математики /В С Ижуткин, В И Токтарова // Системный анализ и информационные технологии труды Первой Международной конференции -М КомКнига, 2005 - Т 1 - С 246-249

7 Токтарова, В И Изучение элементов математического анализа с использованием электронного мультимедийного комплекса / В И Токтарова, В С Ижуткин, О Н Горинова // Новые образовательные технологии в вузе, сборник тезисов докладов Третьей Международной научно-методической конференции Екатеринбург, 2005 - С 124-126

8 Токтарова, В И. Программно-методическое обеспечение изучения сетевого проектирования в курсе «Исследование операций» / В И Токтарова, В С Ижуткин, А Е Немова // Новые информационные технологии в университетском образовании, тезисы XI Международной научно-методической конференции -Кемерово ИНТ, 2006 -С 137-139.

9 Ижуткин, В.С Принципы построения и реализации обучающих систем по численным методам [Электронный ресурс] /В С Ижуткин, В И Токтарова // Educational Technology & Society 9(1) 2006 - ISSN 1436-4522 - С 397-410 -Режим доступа http //ifets íeee org/russian/periodical/journal html свободный

10 Токтарова, В И Электронный лабораторный практикум по математическому программированию/ В И Токтарова, В С Ижуткин// Проблемы оптимизации и экономические приложения материалы III Всероссийской конференции -Омск, 2006 -С 145

11 Токтарова, В И Использование информационных технологий в современном математическом образовании / В И Токтарова, В С Ижуткин, //Современное математическое образование и проблемы истории и методологии математики

материалы Международной научной конференции - 6-ой Всероссийской школы по истории математики -Тамбов, 2006. -С 222-226

12 Ижуткин, В С Об особенностях построения и реализации обучающих систем по математическим дисциплинам /В С Ижуткин, В И Токтарова // Современные информационные технологии и ИТ- образование сборник трудов II Международной научно-практичебкой конференции учебно-методическое пособие, под ред В А Сухомлина, отв ред Е Н Никулина - М МАКС Пресс, 2006 -С 172-180

13 Ижуткин, В С Электронный лабораторный практикум по математическому программированию [Электронный ресурс] учебное пособие /ВС Ижуткин, В И Токтарова - Йошкар-Ола, 2006. - 61 с - Режим доступа http //fmf marsu ru/OM/index html ограниченный (с грифом УМС по прикладной математике и информатике УМО по классическому университетскому образованию)

14 Токтарова, В И Визуальная организация информации в обучающих системах по математике/ В И Токтарова, О Н Горинова// Использование информационно-коммуникационных технологий в образовании материалы научно-практической конференции - Йошкар-Ола, 2006 -С 117-121

15 Токтарова, В И Электронный обучающий комплекс по основам выпуклого анализа/ В И. Токтарова, А Е Немова // Использование информационно-коммуникационных технологий в образовании материалы научно-практической конференции - Йошкар-Ола, 2006 -С. 132-135

16 Токтарова, В И Интерактивное изучение элементов численных методов оптимизации / В И Токтарова // Михаил Ломоносов 2005/06 материалы научного семинара стипендиатов программы - М, 2006 - С 227-230

17 Токтарова, В И Комплекс обучающих программ по математическому программированию на основе компьютерного моделирования учебного процесса / В И Токтарова, В С Ижуткин, // Информационный биллютень Ассоциации математического программирования научное издание - Екатеринбург Уро РАН,2007 -№11 -С 53-55

18 Токтарова, В И Технологии структурирования учебного материала как основной компонент компьютерных обучающих систем по математическим дисциплинам /В И Токтарова // Вестник Поморского университета Серия «Гуманитарные и социальные науки» - 2007 -№8 -С.168-171

В работах [6]-[8], [10]-[12] и [17] автором осуществлена программная реализация компьютерных средств обучения, в статье [9] идеи по постановке проблемы и ее реализации предложены научным руководителем, в учебном пособии [13] автором написаны §§2,3,6,7 и разработаны компьютерные учебные элементы, в публикациях [1]-[4], выполненных в соавторстве, автором осуществлено внедрение разработанных учебных модулей по различным математическим дисциплинам в образовательную среду ActiveMath, в работах [14] и [ 15] автором предложены основные идеи статей

Автореферат разрешен к печати диссертационным советом Д 212 300 01 при ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет им ИЛ Яковлева» 9 октября 2007 г

Подписано в печать 10 10 2007 Формат 60x84/16 Бумага писчая Печать оперативная Уел печ л 1,3 Тираж 100 экз Заказ № К1/809

Отпечатано с готового оригинал-макета в копицентре «LANFORT» 424001, г Йошкар-Ола, пр Гагарина, 2

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Токтарова, Вера Ивановна, 2007 год

Введение.

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ МАТЕМАТИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ.

1.1. Современное состояние проблемы использования компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов в вузе.

1.2. Дидактические основы создания компьютерных средств обучения и их применения в учебно-педагогической деятельности вуза.

1.3. Модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов в вузе по математическим дисциплинам.

1.4. Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА ПО РЕАЛИЗАЦИИ КОМПЬЮТЕРНЫХ ОБУЧАЮЩИХ ПРОГРАММ В СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ-МАТЕМАТИКОВ.

2.1. Экспериментальная программа.

2.2. Педагогические условия реализации экспериментальной программы.

2.3. Результаты опытно-экспериментальной работы.

2.4. Эффективность и практическая значимость реализованного комплекса компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов по математическим дисциплинам.

2.5. Выводы по главе 2.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков"

Современный этап развития профессионального образования характеризуется качественными изменениями его содержания и структуры, внедрением в учебный процесс новых педагогических технологий. При этом важная роль в реформировании образования отводится развивающемуся процессу информатизации, который позволяет широко использовать компьютерные технологии.

Важное значение придается информационным технологиям для достижения нового качества профессионального образования в «Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года», одобренной Правительством РФ. В ней отмечаются такие направления модернизации, как информатизация и оптимизация методов обучения, активное использование технологий открытого образования, углубление в высшей школе интеграционных и междисциплинарных программ. В приказе Министерства образования и науки РФ от 3 декабря 2001г. «О единой организации и координации работ в области информатизации образования в России» выделяются основные направления реализации содержания обучения на базе компьютерных технологий. Требования к подготовке будущего специалиста закреплены в Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования.

Внедрение новых информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в профессиональное образование приводит к существенной перестройке учебного процесса и, как следствие, к необходимости разработки соответствующего методического обеспечения при использовании компьютерных средств обучения.

Для совершенствования учебного процесса необходим комплексный подход к вопросу образования с применением новейших технических средств обучения и информационных технологий. При этом возникает проблема их проектирования, создания и использования, а также оценки их педагогической эффективности. Сложность программных продуктов непрерывно растет, а особенности их практической реализации требуют учета все большего количества факторов.

A.M. Бурлакова, Д.А. Богдановой, Ю.С. Брановского, ЯЛ. Ваграменко, Ж.Н. Зайцевой, MJI. Карпенко, Ю.К. Кузнецова, C.JI. Лобачева, В.П. Меркулова,

B.И. Овсянникова, И.В. Роберт, Ю.Б. Рубина, В.А. Садовничего, В.А. Самойлова, В.П. Тихомирова, А.Н. Тихонова, А.А. Федосеева, А.В. Хорошилова и др.

Многочисленные исследования С.И. Архангельского, В.П. Беспалько, Б.С. Гершунского, Т.В. Габай, С.И. Илюшина, Т.А. Ильиной, Г.М. Клеймана, И.Г. Кодряну, А.А. Кузнецова, И.Я. Лернера, И.И. Мархель, Е.И. Машбиц, Г.К. Селевко, Н.Ф. Талызина, А.О. Фаткулина, Ю.М. Цевенкова и других ученых в этой области посвящены изучению различных дидактических аспектов применения информационно-коммуникационных технологий в профессиональном образовании и их влияния на эффективность учебного процесса.

Психолого-педагогические основы обеспечения качества образования с использованием современных информационных технологий изложены в работах

A.Г. Асмолова, В.П. Беспалько, Ю.М. Горвица, К.К. Колина, В.В. Лаптева, М.П. Лапчика, Е.И. Машбица, А.Б. Орлова, Е.Н. Пасхина, В.А. Сластенина,

B.Л. Ускова, Н.Г. Ярошенко и др.

Вопросам применения компьютерных технологий в преподавании математических дисциплин посвящены публикации P.M. Асланова, Г.Д. Глейзера, А.В. Ефремова, В.Н. Келбакиани, М.Р. Куваева, Л.Д. Кудрявцева, Г.Г. Левитас, М. Нугмонова, К.А. Рыбникова, Г.И. Саранцева, В.А.Садовничего,

А.А. Столярова, JI.M. Фридмана, Б.П. Эрдниева и других ученых. Анализ этих исследований позволяет сделать вывод о том, что проблемы педагогического обеспечения процесса применения информационных технологий в математическом образовании разработаны недостаточно. Между тем применение технологий обучения с использованием компьютерных средств в настоящее время является одним из направлений повышения эффективности профессиональной подготовки студентов. Педагогически обоснованное и целенаправленное внедрение компьютеров в процесс обучения открывает такие возможности, которые недостижимы для других традиционных методов преподавания.

Практическое применение находят специализированные компьютерные средства обучения, разработанные для использования в конкретных предметных областях - математике, физике, химии и т.д. Анализ психолого-педагогической и методической литературы, посвященной вопросам теории и практики обучения математике, и в частности численным методам оптимизации в вузе, показал, что педагогический эффект использования компьютерных средств обучения в учебном процессе напрямую зависит от качества его обеспечения. Большинство компьютерных обучающих программ неэффективны, так как при их создании не в полной мере были учтены дидактические и психолого-педагогические аспекты их внедрения в образовательный процесс. Вместе с тем нельзя забывать и об основных задачах процесса обучения - развитии умственных способностей студентов, расширении их кругозора и глубоких теоретических знаний, выработки умения применять эти знания на практике, овладении навыков самостоятельной работы.

Исходя из вышеизложенного для диссертационного исследования выбрана проблема совершенствования педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ для изучения математики в вузе. Из всех математических курсов для студентов выбрана дисциплина «Методы оптимизации». Такой выбор объясняется не только соответствующей специализацией автора исследования, но и рядом объективных обстоятельств. Численные методы оптимизации сегодня применяются во всех областях жизнедеятельности человека и являются не только вычислительным математическим аппаратом, важнейшим методом познания и решения практических задач, но и эффективным инструментом исследований. Необходимость компьютерной технологии обучения методам оптимизации вызвана, прежде всего, трудоемкостью вычислений при выполнении даже небольших учебных заданий, а также необходимостью контроля знаний и индивидуализации процесса обучения. Использование компьютера как инструмента учебной деятельности дает возможность переосмыслить организационные подходы к изучению многих вопросов численных методов, усилить экспериментальную и исследовательскую деятельность студентов. В связи с этим актуальность данного диссертационного исследования определяется, с одной стороны, качественными изменениями, происходящими в системе высшего образования, а с другой - востребованностью разработки педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам для их эффективного внедрения в учебный процесс вуза.

Цель диссертационного исследования - выявление, теоретическое обоснование и экспериментальная проверка педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков; проектирование и внедрение в учебный процесс комплекса компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам.

Объектом исследования является вузовский учебный процесс по изучению математики с использованием компьютерных средств обучения.

Предметом исследования являются педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам и требования к их разработке.

1) провести анализ современного состояния проблемы использования компьютерных обучающих программ в профессиональной подготовке студентов в высших учебных заведениях;

2) выявить и теоретически обосновать педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам;

3) создать модель педагогического обеспечения обучающих программ при профессиональной подготовке студентов математических специальностей;

4) разработать комплекс компьютерных обучающих программ для повышения качества математической подготовки студентов в вузе;

5) провести экспериментальное исследование эффективности педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков.

Для решения поставленных выше задач в процессе исследования был использован следующий комплекс методов:

- теоретические методы исследования: анализ научно-методической, психолого-педагогической и специальной литературы по проблеме исследования, материалов по информатизации образования с целью выявления современных особенностей и тенденций использования компьютерных средств обучения в математическом образовании; изучение государственных образовательных стандартов, рабочих программ, учебных пособий, методических материалов по методам оптимизации;

- эмпирические методы исследования', наблюдение за ходом образовательного процесса, за деятельностью студентов; анкетирование, тестирование студентов; констатирующий и формирующий эксперименты;

- статистические методы: количественная и качественная обработка результатов педагогических исследований методами математической статистики.

Опытно-экспериментальной базой исследования является ГОУ ВПО «Марийский государственный университет». Исследованием было охвачено 197 студентов специальностей «Математика» и «Прикладная математика и информатика» физико-математического факультета. Исследовательская работа проводилась с сентября 2003 по июнь 2007 года в несколько этапов.

Первый этап - поисково-теоретический (2003-2004 гг.). На данном этапе анализировались теоретические источники с целью установления степени научной разработанности проблемы исследования, изучались вопросы совершенствования математической подготовки студентов на основе информационных технологий, определялись научно-теоретические подходы и общая концепция исследования, формировались рабочая гипотеза и задачи исследования.

Второй этап - экспериментальный (2004-2006гг.). В ходе его проведения осуществлялось уточнение рабочей гипотезы, целей, задач исследования. Проведенный констатирующий эксперимент способствовал обоснованию актуальности исследуемой проблемы, определению условий повышения качества профессиональной подготовки студентов физико-математического факультета на основе использования компьютерных средств обучения. Формирующий эксперимент позволил проверить степень влияния педагогических условий реализации комплекса компьютерных обучающих программ на повышение качества математической подготовки студентов вузов.

Научная новизна исследования заключается в следующем: 1) выявлены, теоретически и экспериментально обоснованы педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в вузе по математическим дисциплинам: применение психолого-педагогических теорий усвоения знаний, структурирование учебного материала, формирование межпредметных связей, управление процессом обучения, использование интерактивной компьютерной графики, организация исследовательской деятельности студентов на математических моделях;

2) создана авторская модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ по математике, спроектированная с учетом выявленных педагогических условий;

3) разработан комплекс компьютерных обучающих программ, позволяющий формировать логико-алгоритмическое мышление и повышать уровень познавательной активности обучаемых, способствующий индивидуализации учебного процесса и обеспечивающий высокую мотивацию образовательной деятельности.

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что его результаты вносят определенный вклад в теорию и методику профессионального образования. В работе доказана возможность применения компьютерных средств обучения для совершенствования профессиональной подготовки студентов математических специальностей; определено содержание и разработана модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам в высшем учебном заведении.

Практическая значимость работы. Предложенная методика исследования и реализованный набор инструментальных средств и графических компонентов представляют теоретическую и практическую базу для создания компьютерных обучающих программ по естественнонаучным дисциплинам. На основе разработанного педагогического обеспечения спроектирован комплекс компьютерных обучающих программ по численным методам оптимизации, который внедрен в учебный процесс ГОУ ВПО «Марийский государственный университет» по дисциплине «Методы оптимизации» для студентов физико-математического факультета специальностей 010200 - Прикладная математика и информатика и 010100 - Математика. На базе предложенных моделей разработаны обучающие программы для изучения курсов «Исследование операций», «Дифференциальные уравнения», «Математический анализ», «Аналитическая геометрия», «Линейная алгебра» и «Математическая логика».

Учебные модули комплекса компьютерных обучающих программ по методам оптимизации включены в web-базирующуюся образовательную среду ActiveMath (http://www.activemath.org), разрабатываемую в Немецком Центре Искусственного Интеллекта при университете Саарбрюкена (Германия) в рамках проекта LeActiveMath (http://www.leactivemath.org) программы FP6-1ST Европейского Союза.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков включают: применение психолого-педагогических теорий усвоения знаний, структурирование учебного материала, формирование межпредметных связей, управление процессом обучения, использование интерактивной компьютерной графики, организацию исследовательской деятельности студентов на математических моделях.

2. Эффективным фактором повышения качества математической подготовки студентов и активизации самостоятельной работы является внедрение компьютерных средств обучения в учебно-педагогический процесс высшего учебного заведения. В связи с этим разработана авторская модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам.

3. Реализация разработанного комплекса компьютерных обучающих программ позволяет совершенствовать профессиональную подготовку студентов-математиков, формируя у них логико-алгоритмическое мышление и повышая уровень познавательной активности, способствуя индивидуализации учебного процесса и обеспечивая высокую мотивацию образовательной деятельности.

Достоверность и обоснованность научных результатов исследования обеспечиваются совокупностью его методологических и теоретических положений, связанных с концептуальными позициями информатизации высшего образования, позволивших наметить научные подходы к исследованию проблемы и доказать выдвинутую гипотезу; применением комплекса методов исследования, адекватных его предмету, задачам и логике; последовательным проведением этапов педагогического эксперимента; репрезентативностью объема выборок и статистической значимостью экспериментальных данных; использованием математического аппарата для оценки результатов исследования.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих международных и всероссийских конференциях:

- II Международной научно-практической конференции «Университеты и общество. Сотрудничество университетов в XXI веке» (Москва, 2003 г.);

- Российской конференции «Дискретный анализ и исследование операций» (Новосибирск, 2004 г.);

- XI Всероссийской научно-методической конференции «Телематика 2004» (Санкт-Петербург, 2004 г.);

- Международных научно-методических конференциях «Новые образовательные технологии в вузе» (Екатеринбург, 2004,2005 гг.);

- научно-практических конференциях «Использование информационно-коммуникационных технологий в образовании» (Йошкар-Ола, 2004,2005,2006 гг.);

- Международной научной конференции «Исследование операций 2005» (Бремен, Германия, 2005 г.);

- 1-ой Международной конференции «Системный анализ и информационные технологии» (Переславль-Залесский, 2005г.);

- Всероссийских научных конференциях «Научный сервис в сети Интернет: технологии распределенных вычислений» (Новороссийск, 2004,2005 гг.);

- Международной научно-методической конференции «Новые информационные технологии в университетском образовании» (Кемерово, 2006 г.);

- Всероссийских конференциях «Проблемы оптимизации и экономические приложения» (Омск, 2003,2006 гг.);

- II Международной научно-практической конференции «Современные информационные технологии и ИТ-образование» (Москва, 2006 г.);

- 13-ой Всероссийской конференции «Математическое программирование и приложения» (Екатеринбург, 2007 г.);

- Международной научно-практической конференции «Новые информационные технологии в образовании» (Екатеринбург, 2007 г.).

Полученные результаты работы обсуждались на научных семинарах в Марийском государственном университете, Марийском государственном техническом университете, Казанском государственном университете, Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова, Немецком Центре Искусственного Интеллекта Саарландского университета (Германия).

Часть исследований, представленных в диссертационной работе, выполнялась в рамках научных грантов «Михаил Ломоносов» Немецкой службы академических обменов, проекта по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы» Министерства образования и науки Российской Федерации; фанта Президента Республики Марий Эл.

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

Результаты исследования могут быть использованы в массовой практике проектирования компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам для студентов вузов в условиях адаптации в конкретном высшем учебном заведении.

Заключение

Современный этап информатизации российского образования характеризуется переходом на качественно новый уровень, связанный с активным использованием компьютерных средств обучения в учебном процессе. Именно компьютерные обучающие программы создают сегодня реальные возможности построения открытой образовательной системы, позволяющей каждому человеку выбирать свою собственную траекторию обучения, при сохранении целостности учебного процесса за счет программируемости и динамической адаптированности учебных программ.

Актуальность данного диссертационного исследования определялась, с одной стороны, качественными изменениями, происходящими в системе высшего образования, а с другой - востребованностью разработки педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам для их эффективного внедрения в учебный процесс высшего учебного заведения.

В ходе проведенного нами исследования была выполнена теоретическая и экспериментальная работа по выявлению педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ для совершенствования профессиональной подготовки студентов-математиков.

Методологический анализ проблемы позволил нам более четко сформулировать цель, гипотезу и задачи исследования.

Цель диссертационного исследования заключалась в выявлении, теоретическом обосновании и экспериментальной проверке педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ в совершенствовании профессиональной подготовки студентов-математиков; проектировании и внедрении в учебный процесс комплекса компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам.

Педагогические условия реализации компьютерных средств обучения выступают в качестве фактора повышения качества математической подготовки студентов вузов и имеют свою специфику в высшем учебном заведении.

В аспекте достижения указанной цели нам, в целом, удалось подтвердить гипотезу исследования - использование компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам, реализованных с учетом педагогических условий в учебном процессе вуза, усиливает математическую и информационную подготовку, способствует развитию мыслительной деятельности, общих интеллектуальных умений и творческих способностей студентов, ориентирует их на познавательное самообразование и готовит к использованию компьютерных технологий в профессиональной деятельности.

В ходе диссертационного исследования были получены следующие результаты:

1. Выявлены и теоретически обоснованы педагогические условия реализации компьютерных обучающих программ в вузе по математическим дисциплинам.

2. Разработана модель педагогического обеспечения компьютерных обучающих программ с учетом выявленных условий их реализации (применение психолого-педагогических теорий усвоения знаний, структурирование учебного материала, формирование межпредметных связей, управление процессом обучения, использование интерактивной компьютерной графики, организация исследовательской деятельности студентов на математических моделях).

3. Создан и реализован в практике преподавания математики комплекс компьютерных обучающих программ, который внедрен в учебный процесс ГОУ ВПО «Марийский государственный университет» по дисциплине «Методы оптимизации» для студентов физико-математического факультета специальностей 010200 - Прикладная математика и информатика и 010100 - Математика.

4. Разработаны научно-методические рекомендации по реализации компьютерных обучающих программ при профессиональной подготовке студентов математических специальностей.

Мы считаем, что проведенная исследовательская работа и ее результаты свидетельствуют о решении поставленных задач.

Значимость результатов проведенного нами исследования по подтверждению эффективности процесса математической подготовки студентов с помощью разработанного комплекса компьютерных обучающих программ была доказана в ходе педагогического эксперимента на специальностях «Математика» и «Прикладная математика и информатика» физико-математического факультета Марийского государственного университета. Обобщенные результаты исследования показали, что математическая подготовка студентов экспериментальных групп выше подготовки студентов контрольных групп.

Научная новизна, теоретическая и практическая значимость полученных в ходе нашего исследования результатов заключается в том, что по сравнению с другими работами выделен, теоретически обоснован и экспериментально апробирован комплекс педагогических условий реализации компьютерных обучающих программ по математическим дисциплинам, позволяющих повысить качество математической подготовки студентов вузов.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Токтарова, Вера Ивановна, Йошкар-Ола

1. Александров, А.Д. Диалектика геометрии / А.Д. Александров //Математика в школе.-1986. -№1.-С.7-14.

2. Алексеев, М.Н. Логика как средство совершенствования учебного процесса / М.Н.Алексеев //Новое в теории и практике обучения. -М.: Знание.-1979. №3. - С. 3-36.

3. Аленичева, Е., Езерский, В., Антонов, А. Компьютеризация и дидактика: поле взаимодействия/ Е.Аленичева, В. Езерский, А.Антонов // Высшее образование в России.-1999.-№5.- С.83-88.

4. Андреев, В.И. Педагогика: Учебный курс для творческого саморазвития /

5. B.И.Андреев. Казань: Центр инновационных технологий, 2003.- 608 с.

6. Архангельский, С.И. Лекции по теории обучения в высшей школе /

7. C.И.Архангельский. -М.: Высшая школа, 1974. -383 с.

8. Атанов, Г.А., Пустынникова, И.Н. Обучение и искусственный интеллект: основы современной дидактики высшей школы. / Г.А. Атанов, И.Н. Пустынникова. -Донецк: Изд-во ДОУ, 2004. -504 с.

9. Атгель, У. Обучающая вычислительная машина: моделирование в истинном масштабе времени обучающего диалога / У. Атгель // Кибернетика и проблемы обучения; ред. и предисл. А.И. Берга. М.: Прогресс, 1970. - С. 206-228.

10. Атгетков, А. В. Методы оптимизации: учеб. для вузов / А.В. Атгетков, С.В. Галкин, B.C. Зарубин; отв.ред. B.C. Зарубин, А.П. Крищенко. М.: Изд-во МГПУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - 440 с.

11. Баринова, С.Н. Автоматизированные учебные курсы и их влияние на качество процесса обучения /С.Н.Баринова // Информационные технологии в образовании: материалы конференции. 1999. -С. 138.

12. Башмаков, А.И. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем/

13. B.П.Беспалько. -М.: Высшая школа, 1971. 300 с.

14. Брановский, Ю.С. Компьютеризация процесса обучения в педагогическом вузе и средней школе: учебное пособие/ Ю.С. Брановский. Ставрополь: СГПИ, 1990.-144с.

15. Брановский, Ю.С. Методическая система обучения предметам в области информатики студентов нефизико математических специальностей в структуре многоуровневого педагогического образования: автореф. дис. . д-ра пед. наук / Ю.С. Брановский. - М., 1996.-42 с.

16. Васильев, В., Сухорукова, М. Информационное общество и образование. / В. Васильев, М. Сухорукова. // Высшее образование в России. 2004. -№7. -С. 122-129.

17. Васильев, Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач: учеб. пособие для вузов / Ф. П. Васильев. М.: Наука, 1988. - 552 с.

18. Владимирский, Б.М. Компьютерные учебники: анализ конструкции и психофизиологические требования информатики / Б.М.Владимирский //Компьютерные инструменты в образовании. -2000. -№1. -С.3-8.

19. Волков, Б.С. Методология и методы психологического исследования: учебное пособие для вызов / Б.С.Волков, Н.В.Волкова, А.В.Губанов; отв. ред. Б.С.Волков. -М.: Академический проект; Фонд «Мир», 2005. 352 с.

20. Гаврилова, Т.А., Червинская, К.Р. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем / ТА.Гаврилова, К.Р .Червинская. М.: Радио и связь, 1992. -199 с.

21. Гальперин, П.Я. Основные результаты исследований по проблеме "Формирование умственных действий и понятий"/ П.Я. Гальперин- М.: МГУ, 1976. 52 с.

22. Гальперин, П.Я. Психология как объективная наука / П.Я.Гальперин; под ред. А.И. Подольского. М.: Изд-во "Институт практической психологии», Воронеж: НПО "МОДЭК", 1998.-480 с.

23. Ганиченко, Л.Г., Мочалов, Ю.Е. Использование элементов проблемного обучения при проведении уроков-лекций / Л.Г. Ганиченко, Ю.Е. Мочалов // Химия в школе. -1990. -№ 5. -С. 28-30.

24. Гареев, В.М., Куликов, С.И., Дурко, Е.М. Принципы модульного обучения / В.М. Гареев, С.И. Куликов, Е.М. Дурко // Вестник высшей школы. -1987.-№8.- С.30-33.

25. Гершунский, Б.С. Компьютеризация в сфере образования: проблемы и перспективы / Б.С. Гершунский. М.: Педагогика, 1987. - 264с.

26. Гершуский, Б.С. Философия образования для 21 века: в поисках пракгико-ориентированных образовательных компетенций/ Б.С. Гершуский М.: Совершенство, 1998. -608 с.

27. Гильберт, Д. Основания геометрии/ Д.Гильберт. Л.:Сеятель, 1923. -152 с.

28. Государственный образовательный стандарт высшего образования: специальность 010200 Прикладная математика и информатика. -М., 2000. 27с.

29. Грибкова, В.А. Управление адаптивным диалогом в автоматизированных обучающих системах: методические указания/ В.А. Грибкова, Л.В.Зайцева, Л.П.Новицкий. Рига: РПИ, 1988.-52 с.

30. Гуманитарный потенциал математического образования в школе и педвузе: тезисы докладов XX Всероссийского семинара преподавателей математики педвузов. -СПб: Изд-во «Образование», 1996. -191с.

31. Демкин, В.П. и др. Дистанционное обучение и мультимедиа / В.П. Демкин и др. // Высшее образование в России. -1998. №4. - С. 121-124.

32. Дистанционное обучение: учебное пособие/Под ред. Е.С. Полат. -М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 1998. -192 с.

33. Доброхотова, Т.А., Брагина, Н.Н. Принципы симметрии-асимметрии в изучении сознания человека/ Т.А.Доброхотова, Н.Н.Брагина // Вопросы философии. -1986. -№7.-С. 13-27.

34. Домрачеев, В.Г., Ретинская, И.В. О классификации образовательных информационных технологий /В.Г.Домрачеев, И.В.Ретинская // Информационные технологии. -1996. №2. - С. 10-13.

35. Евтушенко, Ю.Г. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации/ Ю.Г.Евтушенко. М.: Наука, 1982. -432 с.

36. Ежова, Н.М. Визуализация информации в компьютерных средах обучения на примере математики: автореф. дисканд. пед. наук /Н.М.Ежова. -Мурманск, 2004. 23 с.

37. Заболотский, В.П. Математические модели в управлении: учеб. пособие / В.П. Заболотский, А.А. Оводенко, А.Г. Степанов. СПб.:СПбГУАП, 2001. - 196 с.

38. Ижуткин, B.C., Мелис, Э., Токтарова, В.И., Гогуадзе, Г. Интерактивное изучение методов решения экстремальных задач с помощью обучающей системы ActiveMath /

39. B.C. Ижуткин и др.// Телематика'2004: тезисы докладов XI Всероссийской научно-методической конференции. -СПб., 2004. С.557.

40. Ижуткин,В .С., Токтарова, В.И. Использование информационных технологий при изучении математики/ В.С.Ижуткин, В.И.Токтарова // Информационные недра Кузбасса: труды научно-практической конференции. -Кемерово, 2004. -С.236.

41. Ижуткин, B.C., Токтарова, В.И. Электронный лабораторный практикум по математическому программированию/ B.C. Ижуткин, В.И. Токтарова // Проблемы оптимизации и экономические приложения: материалы III Всероссийской конференции. Омск, 2006. -С. 145.

42. Ижуткин, B.C., Токтарова, В.И., Немова, А.Е. Электронный обучающий комплекс по основам теории графов // Новые информационные технологии в образовании сб. трудов Международной научно-практической конференции. Екатеринбург, 2007. -4.2. -С. 33-34.

43. Карлащук, В.И. Обучающие программы /В.И. Карлащук М.: Солон-Р, 2001. - 528 с.

44. Кибернетика и проблемы обучения: сборник переводов / отв. ред. А.И. Берг. М.: Прогресс, 1970. - 389 с.

45. Кириллов, В.К. Теоретические основы межпредметных связей в профессионально-педагогической подготовке учителей в вузе: автореф. дис. . д-ра пед. наук. М., 1990.-43 с.

46. Кобыляцкий, Н.И. Основы педагогики высшей школы / Н.И. Кобыляцкий. -Киев-Одесса, 1978.-269 с.

47. Краудер, Н.А. О различиях между линейным и разветвленным программированием /Н.А.Краудер //Программированное обучение за рубежом. -М.: Высшая школа, 1968. С.58-67.

48. Кристофидес, М. Теория графов: алгоритмический подход/ М. Кристофидес. М.: Мир, 1978. -438 с.

49. Кудрявцев, В.Т. Проблемное обучение: истоки, сущность, перспективы / В.Т. Кудрявцев. М.: Знание, 1991. - 80 с.

50. Ланда, Л.Н. О кибернетическом подходе к теории обучения / Л.Н. Ланда // Вопросы философии. 1962. - № 9. -С.75-88.

51. Латышев, В.Л. Анализ структуры курса для автоматизированных обучающих систем / В.Л.Латышев // Автоматизированные системы управления, научных исследований и обучения. Новосибирск: НГУ, 1982. -С. 26-32.

52. Латышев, В.Л. Методика подготовки курсов для автоматизированных обучающих систем на базе ЭВМ: учебное пособие/ ВЛ.Латышев. М.: МАИ, 1983. - 52 с.

53. Леонтьев, А.Н. К теории развития психики ребенка /А.Н. Леонтьев //Проблемы развития психики. -1981. -С. 509-537.

54. Лернер, И.Я. Проблемное обучение / И.Я. Лернер. М.: Знание, 1974. - 64 с.

55. Лернер, И.Я. Дидактические основы методов обучения/ И.Я. Лернер. М.: Педагогика, 1981. -400 с.

56. Лернер, И.Я. Процесс обучения и его закономерности / И.Я. Лернер. М., 1980. -96 с.

57. Логико-психологические основы использования компьютерных учебных средств в процессе обучения: проект психологической концепции проектирования новых технологий обучения //Информатика и образование. -1998.-№3. -С.24-37.

58. Майер, В.Р. Методическая система геометрической подготовки учителя математики на основе использования новых информационных технологий: автореф. дис. . д-ра. пед. наук / В.Р. Майер. -М., 2001. -42 с.

59. Майер, В.Р. Компьютерная подцержка курса геометрии. Геометрия в пространстве: учебное пособие / В.Р. Майер. Красноярск, 1996. -128 с.

60. Майер, Р.А., Колмакова, Н.Р. Статистические методы в психолого-педагогических и социологических исследованиях: учебное пособие/ Р.А.Майер, Н.Р.Колмакова. -Красноярск: Изд-во КГПУ, 1997. -149 с.

61. Максимова, В.Н. Межпредметные связи в процессе обучения / В.Н. Максимова. -М.: Просвещение, 1988.- 192 с.

62. Максимова, В.Н. Межпредметные связи в учебно-познавательном процессе современной школы / В.Н. Максимова. М.: Просвещение, 1987. - 159 с.

63. Максимова, В.Н. Межпредметные связи и совершенствование процесса обучения/ В.Н. Максимова. М.: Просвещение, 1984. -143 с.

64. Малышев, Ю.А., Нежурина, М.И., Шатровский, В.А. Технологии представления учебных курсов для дистанционной формы обучения в среде WWW / Ю.А.Малышев и др.//Информационные технологии. -1997. № 6. - С. 39-42.

65. Матюшкин, A.M. Актуальные вопросы проблемного обучения /A.M. Матюшкин// Основы проблемного обучения; отв.ред. В.Оконь; пер. с польск. М.: Просвещение, 1968. - С.186-203.

66. Матюшкин, A.M. Проблемные ситуации в мышлении и обучении /A.M. Матюшкин. М., 1986.- С.208.

67. Махмутов, М.И. Организация проблемного обучения: книга для учителей / М.И. Махмутов М.: Просвещение, 1977. - 240 с.

68. Машбиц, Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения: педагогическая наука реформа школе/ Е.И.Машбиц. - М.: Педагогика, 1988. -192 с.

69. Машбиц, Е.И., Бабенко, Л.П., Верник, Л.В. и др. Основы компьютерной грамотности; под ред.А.А. Стогния и др. / Е.И.Машбиц и др.. К., Вища шк., 1988.-215 с.

70. Медведев, В.Е. Дидактические основы межпредметных связей в профессиональной подготовке учителя / В.Е.Медведев. М., 2000. - 380 с.

71. Метельский, Н.В. Дидактика математики. Общая методика и ее проблемы: учеб. пособие для вузов/ Н.В. Метельский. Мн.: Изд-во БГУ, 1982. -256 с.

72. Нечипоренко, В.И. Структурный анализ систем: эффективность и надёжность / В.И. Нечипоренко. М.: Советское радио, 1977. - 266 с.

73. Оконь, В. Основы проблемного обучения /В. Оконь. М., 1968. -208 с.

74. Пантелеев, А.В., Летова, Т.А. Методы оптимизации в примерах и задачах/ А.В.Пантелеев, Т.А.Летова. -М.: Высш. шк., 2002. -544 с.

75. Петровский, А.В. О совершенствовании психологического образования учителей / А.В.Петровский // Вопросы психологии. 1977. - № 8. - С.34-42.

76. Подымова, Л.С. Теоретические основы подготовки учителя к инновационной деятельности Электронный ресурс.: дис. . д-ра пед. наук / Л.С.Подымова. М.: РГБ, 1996. -402с. - Режим доступа: http://diss.rsl.ru ограниченный.

77. Пойа, Д. Математическое открытие. Решение задач: основные понятия, изучение и преподавание/Д.Пойа; пер. с англ. В.С.Бермана; под ред. И.М. Яглома. -М., 1976. -448 с.

78. Попов, Н.И. Руководство к решению задач по теории вероятностей и математической статистике для психологов: учебное пособие / Н.И.Попов. -Йошкар-Ола: Map. гос. ун-т, 2006. 76 с.

79. Поспелов, Д.А. Фантазия или наука: на пути к искусственному интеллекту/ Д.А.Поспелов. -М.: Наука, 1982. -224 с.

80. Применение ЭВМ в учебном процессе: сборник докладов научно-технич. семинара/ отв. ред. А.И. Берг. М.: Сов. радио, 1969. - 248 с.

81. Приобретение знаний: пер. с япон. / Под ред. С.Осюги, Ю.Саэки. -М.: Мир, 1990. -304 с.

82. Проблемы создания автоматизированных обучающих и тестирующих систем: сборник научных трудов /отв.ред. Иванченко А.И.- Новочеркасск, 2001. 199 с.

83. Программированное обучение и кибернетические обучающие машины: сборник статей / отв.ред. Шестаков А.И. М.: Сов. радио, 1963. - 247 с.

84. Программированное обучение и обучающие машины: труды научно-технического семинара. Киев: Изд-во Киевского политехнического ин-та, 1967. - Вып. 2. -76 с.

85. Пункаре, А. О науке / А. Пункаре. М.: Наука, 1983. 560 с.

86. Растригин, Л.А., Эренштейн, М.Х. Адаптивное обучение с моделью обучаемого / Л.А. Растригин, М.Х.Эренштейн. Рига: Зинатне, 1988. - 160 с.

87. Ретинская, И.В. Системы и методы поддержки принятия решения по оценке качества и выбору компьютерных средств учебного назначения / И.В .Ретинская // Информационные технологии. 1997. -№ 6. - С. 42-44.

88. Роберт, И.В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы, перспективы использования / И.В.Роберт. -М.: «Школа-Пресс», 1994. -205 с.

89. Романов, В.П. Эволюция образовательных технологий в свете интеллектуализации информационных систем: об одном подходе к формированию информационного образовательного ресурса/ В.П.Романов // Информационные технологии в образовании. 1999.-С.238.

90. Ротенберг, В. Мозг. Стратегия полушарий / В. Ротенберг //Наука и жизнь. -1984. -№6. С.54-57.

91. Рубинштейн, СЛ. Основы общей психологии / С Л.Рубинштейн. СПб., 1998. - 486с.

92. Рувинский, Л.И., Кобыляцкий, Н.И. Основы вузовской педагогики: учебное пособие для слушателей ИПК преподавателей педагогических дисциплин университетов и педагогических вузов/ Л.И.Рувинский, Н.И.Кобыляцкий. М.: Просвещение, 1985. - 234 с.

93. Румянцев, А.Ю. Формирование системы астрономических знаний в курсе физики средней школы/ А.Ю.Румянцев. Магнитогорск: МаГУ, 1999. - 235с.

94. Садовничий, В.А. Математическое образование: настоящее и будущее/ В.А.Садовничий // Математика и общество. Математическое образование на рубеже веков: материалы докладов Всероссийской конференции. Дубна, 2000. -С. 17-23.

95. Самарин, Ю.А. Очерки психологии ума / Ю.А.Самарин -М.: Изд-во Академии Педагогических наук РСФСР, 1962. -504 с.

96. Сивохин, А.В. Представление знаний в интеллектуальных системах обучения: учебное пособие / А.В. Сивохин. Пенза: ППИ, 1990. - 86 с.

97. Скатин, М.Н., Батурин, Г.И. Межпредметные связи, их роль и место в процессе обучения / М.Н.С катин, Г.И.Батурин //Межпредметные связи в процессе обучения основам наук в средней школе. -М.: Изд-во АПН СССР, 1973. С. 18-23.

98. Скаткин, М.Н. Проблемы современной дидактики: 2-е изд. /М.Н. Скаткин -М.: Педагогика, 1984. -96 с.

99. Скибицкий, Э.Г. К вопросу о разработке педагогического сценария компьютеризированных курсов/ Э.Г.Скибицкий // Информационные технологии в образовании. -Новосибирск: ИПСО РАО, 1993. -Вып. 10. С. 26-41.

100. Скиннер, Б. Наука об учении и искусство обучения /Б.Скиннер// Программированное обучение за рубежом. -М.: Высшая школа, 1968. -С.32-46.

101. Скиннер, Б. Обучающие машины / Б.Скиннер // В приложении к кн.: JI.M. Столаров. Обучение с помощью машин. -М., 1965. -С. 10.

102. Сластенин, В.А., Исаев, И.Ф., Шиянов, Е.Н. Педагогика: учеб. пособие для студентов высших педагогических учебных заведений / В.А.Сластенин, И.Ф.Исаев, Е.Н Шиянов; под ред. В.А. Сластенина. -М.: Изд.центр «Академия», 2003. -576 с.

103. Современные информационные технологии и ИТ образование: II Межд. науч.-практ. конф. МГУ им. Ломоносова: сб.докладов: учебно-методическое пособие/ под ред. В.А. Сухомлина; отв. ред. Е. Н. Никулина. -М.:МАКС Пресс, 2006. -469 с.

104. Соловов, А.В. Проектирование компьютерных систем учебного назначения: учебное пособие/ А.В.Соловов Самара: СГАУ, 1995. -140 с.

105. Соломатин, Н.М., Сонин, А.И., Соколов, Н.К. Серебрякова, И.Л., Семенов, Д.В. Особенности дистанционного обучения в системе высшего образования /Н.М.Соломатин и др.//Вестник МГТУ им. Баумана. 1998. - № 2. - С. 101-108.

106. Сохор, A.M. Логическая структура учебного материала: вопросы дидактического анализа/А.М.Сохор.-М.: Педагогика, 1974.- 192 с.

107. Талызина, Н.Ф. Теоретические проблемы программированного обучения / Н.Ф.Талызина. М.: Изд-во МГУ, 1969. - 133 с.

108. Талызина, Н.Ф. Управление процессом усвоения знаний: психологические основы / Н.Ф.Талызина. М.: МГУ, 1984. - 345с.

109. Тихонов, А.Н. Управление современным образованием / А.Н.Тихонов; под ред. А.Н. Тихонова. -М.: Бита-Пресс, 1998. -256 с.

110. Токтарова, В.И. Интерактивное изучение элементов численных методов оптимизации / В.И.Токтарова// Михаил Ломоносов 2005/06: материалы научного семинара стипендиатов программы. М., 2006. - С.227-230.

111. Толстик, A.M. Компьютерный лабораторный практикум в системе дистанционного образования/ A.M. Толстик// Дистанционное образование. -1999. -№ 6. -С.15-18.

112. Усова, А.В. Межпредметные связи как необходимое условие повышения научного уровня преподавания основ наук в школе / А.В.Усова // Межпредметные связи в преподавании основ наук в средней школе. Челябинск: ЧГПИ, 1973. -С. 10-20.

113. Федеорова, В.Н., Кирющкин, Д.М. Межпредметные связи: на материале естественно-научных дисциплин средней школы/ В.Н.Федеорова, Д.М. Кирющкин. -М., 1972.- 152 с.

114. Федосеев, А.А. О моделях и методах использования информационных технологий в обучении / АА.Федосеев // Системы и средства информатики. 1996. - Вып.8.- С.54-68.

115. Философский энциклопедический словарь. -М.: Сов. энциклопедия, 1987. -840 с.

116. Харламов, И.Ф. Педагогика: учебное пособие / И.Ф.Харламов. М: Гардарики, 2005. -520 с.

117. Хон, Р.Л. Педагогическая психология: принципы обучения: учебное пособие для высшей школы/ Р.Л. Хон. -М.: Академический проект: Культура, 2005. -736 с.

118. Шампанер, Г., Шайдук, А. Обучающие компьютерные системы/ Г.Шампанер, А. Шайдук // Высшее образование в России. 1998. - № 3. -С. 97-99.

119. Щекин, Г.В. Ассиметрия мозга и психологические особенности человека/ Г.В.Щекин. -Киев: Межрегион, заочн. универс. управл.перс., 1992. -С.102-112.

120. Эрдниев, П.М. Системность знаний и укрупнение дидактической единицы / П.М.Эрдниев //Сов. Педагогика. -1975. -№ 4. -С. 72-80.

121. Яковлев, И.П. Интеграционные процессы в высшей школе / И.ПЛковлев. Л.: Изд-во ЛГУ, 1980.- 115 с.

122. Bohm, I., Schneider, J. An Educational Opportunity for Young People in Europe.Institute for Productive Learning in Europe. -Milow: Schibri-Verlag, 1996. -ISBN 3-928878-38-7.

123. Buiten,R., Lane,H. Experimental system gives language student instant error feedback/ R.Buiten, H.Lane// Digital Equipment Corporation Computer Application Note. -1965. -P.26-37.

124. Cohen, A., Cuypers, H., Sterk, H. Algebra Interactive: learning algebra in an exciting way / A.Cohen, H.Cuypers, H.Sterk.- Berlin: Springer Verlag. -159 p.

125. Coulson, J.E. Computers in research and development on automated instruction / J.E.Coulson// Proceedings of the IV-th international congress of cybernetic medicine. -Nice, 1966.-P. 241-257.

126. Crowder, N.P., Dembo, R.S., Mulvey, J.M. Reporting Computational Experiments in Mathematical Programming/ N.P.Crowder, R.S.Dembo, J.M.Mulvey // Math. Programming. 1998. -№ 15. -P. 316-329.

127. Licklider, J. Preliminary experiments in computer-aided teaching / J.Licklider //Programmed Learning and Computer Based Instruction. New York: Wiley, 1962. -P.217-239.

128. Martin, O. Guide for Designing Online Learning / O. Martin. -Bangor: University of Wales: Telematics Laboratory, 2000. -187 p.

129. Melis, E., Andr'es, E., Budenbender, J., Frischauf, A., Goguadze, G., Libbrecht, P., Pollet, M., Ullrich, C.: Activemath: A generic and adaptive web-based learning environment

130. E.Melis and others. //International Journal of Artificial Intelligence in Education. 2001. -№12-P.385-407.

131. Nesimi, E. Towards Virtual Laboratories: a Survey of LabVIEW-based Teaching. / E.Nesimi // Learning Tools and Future Trends: the International Journal of Engineering Education. 2000. - Vol. 16. - №23. -P. 237-249.

132. Saaty, T.L. A Scaling Methods for Priorities in Hierarchical Structures / T.L.Saaty //Math. Psych. -1977. -№15. -P. 234-281.

133. Schoenfeld, A. A source book for college mathematics teaching / A.Schoenfeld.-Washington, DC: Mathematical Association of America, 1990. 198 p.

134. Semoushm,I.V., Tsyganova, J.V., Ugarov,V.V. Computational and Soft Skills Development through the Project Based Learning / I.V.Semoushm, J.V.Tsyganova, V.V.Ugarov// ICCS 2003- Lecture Notes in Computer Science.- St. Petersburg, 2003. -P.216.

135. Skinner, B.F. The science of learning and art of teaching / B.F.Skinner // Harward Education Review. -1954. -P.86-97.

136. Smith, R.C., Taylor, E.F. Teaching physics online / R.C.Smith, E.F.Taylor// American Journal of Physics. 1995. -Vol. 63. -№ 12.-P.214-227.

137. Uhr, L. The compilation of natural language text into teaching machine programs. / L.Uhr //American Federation of Information Processing Societies Conference Proceedings. -1964.-P.26-35.

138. Uttal, W.R. On conversational interaction / W.R.Uttal //Programmed Learning and Computer Based Instruction. New York: Wiley, 1962. -P.167-183.