Стаття "Використання комп’ютерних технологій під час вивчення теми «Раціональні числа».

Використання комп’ютерних технологій під час вивчення теми «Раціональні числа»

1. Вимоги до школи

Актуальність теми зумовлена тим, використання інформаційно- комунікаційних технологій (ІКТ) в педагогічній діяльності відкриває унікальні можливості активізації процесів пізнання, індивідуальної і колективної діяльності учнів, широкі перспективи у вивченні дисциплін шкільного курсу.

Комп'ютерні технології в навчанні можуть використовуватися не лише як засоби автоматизації навчання і контролю якості підготовки, але і як інструмент для реалізації нових дидактичних підходів, що актуалізують навчальну діяльність, розширюють світогляд, розвивають корисні практичні навички школяра на основі включення в навчальну діяльність засобів і методів ІКТ.

Уміння використовувати комп‘ютер для вирішення професійних і учбових задач стає обов‘язковим компонентом підготовки будь-якого фахівця.

Сучасне інформаційне суспільство ставить перед всіма типами навчальних закладів і насамперед перед школою завдання підготовки випускників, здатних:

• гнучко адаптуватися в мінливих життєвих ситуаціях,
• самостійно критично мислити;
• грамотно працювати з інформацією;
• бути комунікабельними, контактними в різних соціальних групах;
• самостійно працювати над розвитком власної моральності, інтелекту, культурного рівня.

Застосування комп'ютерної техніки робить традиційні уроки математики яскравими, насиченими. На цих уроках кожен учень працює активно, в учнів розвивається допитливість, пізнавальний інтерес. Комп'ютер дозволяє підсилити мотивацію навчання шляхом активного діалогу учня з комп'ютером, розмаїтістю й барвистістю інформації (текст + звук + колір + анімація), шляхом орієнтації навчання на успіх (дозволяє довести рішення будь-якого завдання, опираючись на необхідну підказку), використовуючи ігрову форму спілкування людини з машиною й, що важливо, витримкою, спокоєм і «дружністю» машини стосовно учня.

Більшість школярів мають вдома комп’ютер, але використовують його в основному як цікаву іграшку. То ж надзвичайно корисно привчати учнів використовувати  комп’ютер як розумного помічника у навчанні під час формування нових знань, пошуку потрібної інформації, використання ресурсів Інтернету, прикладного застосування вивченого матеріалу, комп'ютерного тестування, роботи з різними програмами (прикладними чи із пакету Microsoft Office: MS Word, MS Excel, Paint, MS Power Point, …) тощо. При цьому в учнів формуються конкретні практичні вміння й навички, розвиваються інформаційно-комунікаційні компетентності.

2. Необхідність модернізації навчання та використання ІКТ

Використання ІКТ у навчальному процесі має на меті підвищення якості освіти - однієї з насущних проблем для сучасного суспільства.

Інтенсифікація навчання, що характеризується збільшенням обсягу навчального матеріалу та зменшенням часу засвоєння, потребує пошуку ефективних методів навчання, засобів контролю засвоєння знань, що значно підвищували б якість навчання.

Застосування комп‘ютерних технологій змінює функції викладача щодо організації навчального процесу, активізації класу, налагодження робочих місць, проведення інструктажу, індивідуального підходу до учнів, підготовки до використання комп‘ютерних технологій

Комп‘ютерні технології урізноманітнюють навчальний процес, тому що часто учні є пасивними слухачами, які "споживають" знання. Використання комп‘ютерних технологій дозволяє учням співпрацювати з носієм інформації, здійснювати вибір інформації, темп подання, компонувати матеріал та бути активним учасником процесу навчання. Використання комп‘ютерних технологій дає можливість у навчальному процесі організувати неперервне і ґрунтовне засвоєння навчального матеріалу.

Застосування ІКТ дозволяє в значній мірі просунутися в досягненні зазначеної мети, бо базується на даних фізіології людини: у пам'яті людини залишається 1/4 частина почутого матеріалу, 1/3 частина побаченого, 1/2 частина побаченого й почутого матеріалу.

Сучасному суспільству потрібна компетентна особистість, здатна брати активну участь у розвитку економіки, науки, культури. Тому сьогодні у шкільній освіті на перший план висувається завдання створення сприятливих умов для виявлення і розвитку здібностей учнів, задоволення їхніх інтересів та потреб, розвитку навчально-пізнавальної активності та творчої самостійності.

Освіта має орієнтуватися на перспективи розвитку суспільства. А це означає, що в сучасній освіті необхідно застосовувати найновітніші інформаційні технології. Створення добротного інформаційного середовища є ключовим завданням на шляху переходу до інформаційного суспільства. Масове впровадження інформаційно-комунікативних технологій (ІКТ) в освітню сферу висуває проблему комп‘ютеризації закладів освіти в розряд пріоритетних. Розвиток і впровадження ІКТ спрямовані на їх комплексне інформаційно-ресурсне й методичне забезпечення.

3. Завдання, які розв’язує вчитель при використанні ІКТ

Процес організації навчання школярів з використанням ІКТ дозволяє:

- зробити навчання цікавим, з одного боку, за рахунок новизни й незвичайності такої форми роботи для учнів, а з іншої, зробити його захоплюючим і яскравим, різноманітним за формою за рахунок використання мультимедійних можливостей сучасних комп'ютерів; (Активізація пізнавальної діяльності учнів)

- ефективно вирішувати проблему наочності навчання, розширити можливості візуалізації навчального матеріалу, роблячи його більше зрозумілим і доступним для учнів; (Візуалізація навчального матеріалу)

- індивідуалізувати процес навчання за рахунок наявності різнорівневих завдань, за рахунок занурення й засвоєння навчального матеріалу в індивідуальному темпі, самостійно, використовуючи зручні способи сприйняття інформації, що викликає в учнів позитивні емоції й формує позитивні навчальні мотиви; (Індивідуалізація процесу навчання )

- здійснювати моніторингові відстеження якості засвоєння учнями навчального матеріалу з метою своєчасного коригування процесу вивчення певної теми; (Здійснювати моніторингові відстеження процесу вивчення певної теми)

- створити комфортні психологічні умови для учнів при відповіді на питання, тому що комп'ютер дозволяє фіксувати результати (у т.ч. без виставляння оцінки), коректно реагує на помилки; самостійно аналізувати й виправляти допущені помилки, коректувати свою діяльність завдяки наявності зворотного зв'язку, у результаті чого вдосконалюються навички; (Комфортні психологічні умови для учнів при відповіді на питання, самоконтроль)

- здійснювати самостійну учбово-дослідницьку діяльність (моделювання, метод проектів, розробка презентацій, публікацій і т.д.), розвиваючи тим самим у школярів творчу активність. (Розвиток творчої активності школярів)

- використовувати бібліотеки навчального електронного приладдя: підручники, енциклопедії, довідники, словники, методичні посібники, ППЗ до підручників, відеофрагменти, презентації (динамічний плакат, анімація викладення нового матеріалу, практичне застосування навчального матеріалу,  математичний диктант і його перевірка, тести, математична гра, план уроку та інше), тренажери, тести, інструментальні середовища, тематичні комп'ютерні ігри тощо; (Створення і використання бібліотеки навчального електронного приладдя)

- використовувати інформаційну базу глобальної мережі Інтернету та локальної шкільної  мережі, реалізувати мережну взаємодію в локальній та глобальній мережі Інтернет; (Використання інформаційної бази глобальної мережі Інтернету та локальної шкільної  мережі, мережна взаємодія учасників НВП)

- реалізувати входження учня у реальний світ дорослих, у виробничу діяльність людини сучасного інформаційного цифрового суспільства в процесі роботи учня й учителя з використанням комп'ютерних технологій.

4. Методика використання ІКТ

Враховуючи психологічні, вікові особливості школярів, на уроці повинні використовуватися різноманітні за формою і змістом вправи та завдання, які супроводжуються  ілюстраціями.  Уроки із застосуванням інформаційних технологій дозволяють ініціювати:

• активність в оперуванні набутими знаннями;

• прагнення поділитися інформацією з однокласниками;

• емоційно благополучний фон пізнавальної діяльності;

• вольовий прояв: зосередженість уваги, прагнення подолати виникаючі труднощі й до кінця уроку позитивна реакція на дзвінок;

• вільний вибір пізнавальної діяльності.

Найбільш ефективно використання комп'ютера при:

• мотивації введення поняття;

• навчанні (подачі матеріалу);

• демонстрації;

• моделюванні;

• відпрацювання певних навичок і вмінь;

• контролі знань;

• організації дослідницької діяльності учнів;

• інтегруванні предметів природничо-математичного циклу.

Вивчення (пояснення) нового матеріалу.

Учитель координує, спрямовує, керує і організовує навчальний процес, виховує. А «розкривати» матеріал замість нього може комп'ютер. Звичну чорну дошку заміняє електронний екран. На екрані відбувається «подорож по часу і простору». Багатство змістовної підтримки робить урок не тільки значно більш засвоюваним, а й незмірно більш захоплюючим.

Початкове  ознайомлення з новим матеріалом відбувається фронтально, без комп'ютера або з комп'ютером. Індивідуальне спілкування з комп'ютером має ту перевагу, що є інтерактивним. Взаємодія здійснюється одночасно по всіх каналах сприйняття «текст-звук-відео-колір».

Закріплення.

Використання комп'ютера дозволяє або застосувати індивідуальне програмування, або організувати  групову диференціацію у класі. Зазвичай клас ділиться на три групи, кожна група працює за своїм варіантом, по закріпленню матеріалу за своєю програмою. Одна або дві групи сідають за комп'ютер, з третьою  займається вчитель (потім відбувається зміна груп). Частина учнів може працювати за індивідуальними освітніми програмами.
Комп'ютер дозволяє провести експрес-діагностику засвоєння і залежно від її результатів провести відповідну корекцію.

Повторення.

Актуалізує повторення, в першій частині уроку в комп'ютерному варіанті може бути представлено у будь-якому форматі (текст-звук-зображення). У результаті всі учні проявляються, тому  готові до сприйняття нового. Ступінь самостійності регулюється в широких межах: повна, часткова, самостійний пошук інформації, творча робота, виведення формули, побудова доказів, вільна подорож.

Контроль знань.

Комп'ютерний контроль знань у порівнянні з традиційним має істотні переваги, які полягають у наступному:

- Здійснюється індивідуалізація контролю знань;

- Підвищується об'єктивність оцінки;

- Учень бачить детальну картину власних недоліків;

- Оцінка може видаватися не тільки після закінчення роботи, а й після кожного питання;

- На процедуру оцінювання затрачається мінімальну кількість часу.

Форми контролю: завдання, задачі, тести, самоконтроль, взаємоконтроль, завдання на репродукцію, застосування, творче застосування, рейтинговий контроль.

Комп'ютер допомагає педагогу в управлінні навчальним процесом, видає результати виконання учнями контрольних завдань з урахуванням допущених у темі помилок і витраченого часу; порівнює показники різних учнів за розв'язанням одних і тих же завдань або показники одного учня за певний проміжок часу.

Всі ці фактори визначають багатовимірну структуру особливостей комп'ютерного уроку.

Мультимедійні технології можуть бути використані:

1. Для оголошення теми

Тема уроку представлена ​​на слайдах, в яких коротко викладено ключові моменти основного питання на уроці.

2. Як супровід пояснення вчителя

Можна використовувати створені спеціально для конкретних уроків мультимедійні конспекти-презентації, що містять короткий текст, основні формули, схеми, малюнки, відеофрагменти. При використанні мультимедіа-презентацій в процесі пояснення нової теми досить лінійної послідовності слайдів, в якій можуть бути показані основні  моменти теми. На екрані можуть також з'являтися визначення, схеми, які діти записують в зошит. Показ такої презентації проводиться викладачем на одному комп'ютері із застосуванням засобів проекції на настінний екран.

3. Як інформаційно-навчальний посібник

У навчанні особливий акцент ставиться сьогодні на власну діяльність дитини з пошуку, усвідомленню і переробці нових знань. Учитель в цьому випадку виступає як організатор процесу вчення, керівник самостійної діяльності учнів, який надає їм потрібну допомогу і підтримку.

Такі посібники зручно використовувати в тих випадках, коли учень з якоїсь причини не встиг виконати завдання під час уроку або якщо він пропустив тему через хворобу. У цьому випадку учні можуть прийти в кабінет інформатики після уроків і доопрацювати матеріал. І, навпаки, учні, які встигають за урок виконати всі запропоновані по темі завдання, можуть, не чекаючи інших, переходити до наступного розділу теми або виконувати творче завдання по вивченій темі. Таким чином, завдяки індивідуальному режиму роботи кожного учня, всі досягають позитивного результату.
Мультимедійний  додаток дозволяє організувати так роботу, яка  має бути більш повною  і включати в себе матеріали по декількох  темам. У цьому випадку забезпечується можливість для самостійного вивчення розділів теми, а також для випереджаючого навчання. Структура презентації в цьому випадку повинна бути досить складною, нелінійною, з великою кількістю розгалужень і ґрунтуватися на "ручний" навігації по присвоєним тим чи іншим об'єктам посиланнях на інші кадри, що спрацьовує, коли користувач виконує клацання мишею на відповідному об'єкті.

При організації самостійної роботи на уроці важливо передбачити наявність додаткового матеріалу для учнів, які успішно справляються з обов'язковим рівнем навчання. Наявність мультимедійного забезпечення дозволяє компенсувати недостатність лабораторної бази, завдяки можливості моделювання процесів і явищ природи, що особливо актуально для проведення уроків.

4. Для контролю знань.

Використання комп'ютерного тестування підвищує ефективність навчального процесу, активізує пізнавальну діяльність школярів. При створенні тесту з вибором відповіді на комп'ютері, можна організувати виведення інформації про правильність (чи неправильність) зробленого вибору або без зазначення правильності зробленого вибору. Можна передбачити можливість повторного вибору відповіді. Такі тести повинні передбачати виведення результатів про кількість правильних і не правильних відповідей. За результатами таких тестів можна судити про ступінь готовності і бажанні учнів вивчати даний розділ.

Особливої ​​уваги потребує питання спільного використання мультимедійних презентацій і робочих зошитів. На мій погляд, не слід спиратися тільки на можливості комп'ютера, хоча він надає чудові засоби для наочного і барвистого представлення інформації з досліджуваної теми, тексти основних визначень і інші основоположні відомості все ж таки повинні залишитися в учнів у вигляді "паперової копії". При розв'язанні завдань,  які потрібно виконати самостійно будь-які обчислення і вписати у вказані місця готові відповіді, також бажано робити це в робочому зошиті. Функції мультимедійних презентацій і робочих зошитів строго розділені і дублювати один одного повинні тільки там, де це дійсно необхідно.

   Як відомо, суть уроку формування умінь і навичок полягає в тому, що в результаті своєї практичної діяльності учні приходять до чітко сформованого алгоритму розв'язування того чи іншого завдання. Звісно, досягти цього можна лише за рахунок розв’язання великої кількості однотипних задач чи прикладів. Тож, щоб підтримати інтерес учня до уроку, однотипні завдання мають подаватися різними способами. Наприклад, за правильне розв’язання завдання, може  повідомлятися цікава інформація, чи відкриватись якась частинка картинки. Правильні відповіді можуть використовуватися для розшифровування деякого слова чи фрази. На дошці можуть подаватися завдання з частковими розв’язаннями, де потрібно заповнити лише пропуски або виправити помилки. Без мультимедійної дошки все це вимагає тривалої підготовки вчителя до уроку і невиправданих втрат часу на самому уроці.

Можливості мультимедійного комплексу: переміщувати об’єкти по дошці, створювати звуковий супровід, висвітлювати лише частину написаного на ній, запам’ятовувати написане, можливість виходу в Інтернет розширює і урізноманітнює клас задач, які можуть розв’язуватися на уроці формування знань, умінь і навичок. 

Для учнів 5-6-х класів важливим етапом уроку є фізкультхвилинка. Вона існує для того, щоб переключити увагу учнів, уникнути стомлюваності. За допомогою мультимедійної дошки її можна провести яскравіше (під музику) і цікавіше. Наприклад на дошці можуть з’являтись різні предмети, коли учні побачать плоску геометричну фігуру - мають присісти, коли побачать об’ємну просторову фігуру - стрибнути. Іноді для переключення уваги і перепочинку можна використовувати не фізкультхвилинку, а демонстрація мультфільму, сюжетом до якого слугуватиме історична задача.

Для того, щоб урок формування вмінь і навичок видався цікавим, він має містити як абстрактні так і прикладні задачі. Останні є ефективним засобом створення та підтримування мотивації до навчання математики. В процесі їх розв’язування виникають додаткові можливості показати учням, як математика застосовується в різних сферах діяльності людини. Під час розв’язування прикладних задач учні стикаються з проблемою, яка полягає у недостатній інформації про певні процеси чи явища. Ще однією проблемою є недостатній рівень сформованості образного мислення, тобто учні просто не можуть уявити собі про що йдеться в задачі, а відповідно не можуть скласти алгоритм дій. За допомогою мультимедійної дошки можна наочно пояснити суть процесу про який йдеться в задачі, використовуючи відео ролики, фотографії, малюнки, звук.

Однак, на сьогодні, наявні проблеми використання ІКТ при вивченні математики.

В кабінеті математики може бути встановлено один комп’ютер, який (при наявності проектора та екрану) можна використовувати лише для демонстрації навчального матеріалу під час уроку та підготовки вчителем матеріалів до уроків. Недостатній рівень забезпечення шкіл комп’ютерною технікою.

Існують ускладнення організаційного і технічного плану при використанні комп’ютерного та мультимедійного обладнання кабінету математики (розклад уроків, підготовка комп’ютерного обладнання та програмного забезпечення, техніка безпеки та гігієна праці школярів під час роботи за комп’ютером тощо).

Недостатня кількість якісного прикладного програмного забезпечення для підтримки навчання математики. Недостатня кількість якісного ППЗ.

Відсутність методики застосування ІКТ на уроках математики.

Відсутність єдиного освітнього цифрового середовища для загальноосвітніх навчальних закладів держави. Відсутність єдиного освітнього цифрового середовища

5. Програми, що використовуються в шкільному курсі

Сьогодні розроблено вже значну кількість програмних засобів,  використання яких дозволяє розв’язувати за допомогою комп’ютера досить широке коло математичних задач різних рівнів складності. Найбільш придатними для підтримки вивчення курсу математики в середніх навчальних закладах видаються комплект програм Gran (Gran1, Gran-2D, Gran-3D). Названі програмні засоби прості у використанні, оснащені досить зручним і “люб’язним” інтерфейсом, максимально наближеним до інтерфейсу найбільш поширених програм загального призначення (систем опрацювання текстів, управління базами даних, електронних таблиць, графічних і музичних редакторів і ін.), контекстно-чутливою допомогою. Від користувача не вимагається значний обсяг спеціальних знань з інформатики, основ обчислювальної техніки, програмування тощо, за винятком найпростіших понять, цілком доступних для учнів середніх класів.

Використання подібних програм дає можливість учневі розв’язувати окремі задачі, не знаючи відповідного аналітичного апарату, методів і формул, правил перетворення виразів тощо. Наприклад, учень може розв’язувати рівняння і нерівності та їх системи, не знаючи формул для відшукання коренів, методу виключення змінних, методу інтервалів тощо, обчислювати похідні та інтеграли, не пам’ятаючи їх таблиць, досліджувати функції, не знаючи алгоритмів їх дослідження, відшукувати оптимальні розв’язки найпростіших задач лінійного і нелінійного програмування, не використовуючи симплекс-метод, градієнтні методи і т.д. Разом з тим, завдяки можливостям графічного супроводу комп’ютерного розв’язування задачі, учень чітко і легко буде розв’язувати досить складні задачі, впевнено володіти відповідною системою понять і правил. Використання програмних засобів зазначеного типу дає можливість у багатьох випадках зробити розв’язування задачі настільки ж доступним, як просте розглядання рисунків чи графічних зображень.

Відповідні програмні засоби перетворюють окремі розділи і методи математики в “математику для всіх”, що стають доступними, зрозумілими, легкими і зручними для використання, а той, хто розв’язує задачу, стає користувачем математичних методів, можливо не володіючи їх будовою і обґрунтуванням, аналогічно до того, як він використовує інші комп’ютерні програми (текстові, графічні, музичні редактори, електронні таблиці, бази даних, операційні системи, експертні системи), не знаючи, як і за якими принципами вони побудовані, якими мовами програмування описані, які теоретичні положення покладено в їх основу.

Перше знайомство учнів з програмою GRAN1 розпочинається на уроках математики в 6 класі в процесі вивчення теми «Раціональні числа та дії над ними», а саме при формуванні понять: протилежні числа, координатна пряма, прямокутна система координат на площині, абсциса і ордината точки. Цінним є те, що учні мають змогу в індивідуальному режимі відпрацювати уміння розрізняти додатні і від’ємні числа, будувати координатну пряму та зображувати на ній раціональні числа, знаходити і записувати координати точок на прямій та координатній площині і розв’язувати обернену задачу, аналізувати графіки залежностей між величинами.