Динамические компьютерные модели как средство совершенствования процесса обучения стереометрии в средней школе

• Автор: Бакуров, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 202 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ ПРИ ОБУЧЕНИИ СТЕРЕОМЕТРИИ
1Л Причины необходимости совершенствования процесса обучения стереометрии в средней школе
1.2 Динамические компьютерные модели как средство новых информационных технологий в преподавании стереометрии
1.3 Дидактические функции динамических компьютерных моделей и методические требования к использованию их
при обучении стереометрии
1.4 Возможности программных средств учебного назначения в создании
динамических компьютерных моделей
Выводы по первой главе
ГЛАВА II. МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ СТЕРЕОМЕТРИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИНАМИЧЕСКИХ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ
2.1 Система динамических компьютерных моделей, предназначенных для обучения стереометрии учащихся средней школы
2.2 Технология конструирования динамических компьютерных моделей
2.3 Методика обучения учащихся средней школы стереометрии с применением динамических компьютерных моделей
2.4 Педагогический эксперимент и его результаты
Выводы по второй главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Федеральный компонент Государственного образовательного стандарта среднего (полного) общего образования по математике в качестве основных целей изучения геометрии выделяет формирование представлений о математике как универсальном языке науки, средстве моделирования явлений и процессов; развитие пространственного мышления, служащего практическому познанию предметов и явлений действительности и обеспечивающего успешное овладение теоретическими знаниями, в основе которых лежит оперирование различными графическими образами.
Повышение качества геометрической подготовки учащихся педагоги-математики видят в совершенствовании процесса обучения стереометрии (А.Д. Александров, В.Г. Болтянский, Г.Д. Глейзер, В.А. Гусев, В.А. Далингер, М.И. Зайкин, Ю.М. Колягин, И.М. Смирнова и др.).
Однако, по данным Федерального института педагогических измерений, подготовка учащихся в области стереометрии на сегодняшний день находится на низком уровне и имеет тенденцию к снижению. Подтверждением чему являются результаты выполнения стереометрической задачи с развернутым ответом ЕГЭ по математике. Это вызвано чрезмерной формализацией курса стереометрии и отсутствием адекватных времени средств обучения, которые влияют на потерю интереса к изучению дисциплины, затрудняют понимание изучаемого материала и развитие пространственного мышления, являясь основными причинами необходимости совершенствования процесса обучения стереометрии.
Одним из направлений совершенствования процесса обучения математике ученые называют модернизацию средств информационных и коммуникационных технологий и разработку методики их применения (Н.В. Апатова, В.П. Беспалько, Я.А. Ваграменко, B.C. Гершунский, В.А. Далингер, В.П. Дьяконов, А.П. Ершов,
В.Г. Житомирский, В.А. Извозчиков, Т.В. Капустина, М.П. Лапчик, Л.П. Мартиросян, Е.И. Машбиц, В.М. Монахов, И.В. Роберт, Н.Ф. Талызина, А.Г. Солонина,
В.Ф. Шолохович и др.).

Различным аспектам применения средств информационных и коммуникационных технологий в обучении геометрии посвящены диссертационные работы педагогов и методистов: использованию компьютерной графики в системах программирования для исследования свойств геометрических фигур (М.Н. Ма-рюков); организации учебного материала при составлении компьютерных обучающих программ (М.Г. Мехтиев); принципам построения компьютерной обучающей системы по планиметрии (Е.В. Степанова); разработке методики изучения свойств круглых тел на основе применения информационных технологий (А.В. Горшкова); разработке методической системы геометрической подготовки учителя математики на основе новых информационных технологий (В.Н. Майер); методике организации учебной деятельности учащихся 5-6-х классов, сопровождаемой мультимедийной поддержкой (М.В. Подаев); разработке научно обоснованной методики применения программы The Geometer's Sketchpad в планиметрии (Е.И. Баранова), разработке комплекса учебных заданий, направленных на развитие компонентов геометрической креативности учащихся 5-6 классов (Е.А. Первушкина).
Вопросам разработки технологии создания учебных материалов па основе систем динамической геометрии посвящены исследования зарубежных ученых (Н. Джеквик, Ж.-М. Лаборда, М. Хохенвартер, X. Шуман) и отечественных авторов (В.И. Глизбург, В.Н. Дубровский, И.Н. Сербис, Т.Ф. Сергеева, А.Г. Ягола).
Анализ передового отечественного и зарубежного опыта использования средств информационных и коммуникационных технологий в обучении стереометрии привел нас к необходимости поиска программных средств учебного назначения с возможностью трехмерного моделирования, которые могут быть использованы при изучении стереометрических понятий и теорем, а также при обучении решению задач. Воплощением таких средств информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения стереометрии являются программные среды с возможностью трехмерного моделирования. Их применение в процессе обучения стереометрии является целесообразным и служит средством формирования и развития пространственного мышления, основой формирования понятий и изучения теорем, а также обу-

В работах Я.А. Ваграменко проведен подробный анализ исследования разработок в области информатизации образования и дана оценка качества информационно-программных средств учебного назначения [25, 26],
Н.В. Апатова исследует влияние информационных технологий на содержание и методы обучения в средней школе. В частности, термин «информационная технология» автор рассматривает как совокупность средств и методов обучения, с помощью которых осуществляется процесс переработки информации [11].
В исследованиях Е.В. Ашкинузе [15], Ю.К. Бабанского [17], В.Г. Болтянского [21], Б.С. Гершунского [30], А.П. Ершова [77] и др. доказана целесообразность использования компьютерной техники в обучении, раскрыты её возможности при реализации дидактических принципов обучения.
Таким образом, проводя обобщение полученных исследователями результатов, можно сделать вывод, что одними из наиболее значимых методических целей с позиции дидактических принципов, которые наиболее эффективно реализуются с использованием ПС УН, являются:
- компьютерная визуализация учебной информации: во-первых, изучаемого объекта (наглядное представление объекта, его составных частей или их моделей во всевозможных ракурсах и деталях, с возможностью демонстрации внутренних взаимосвязей составных частей); во-вторых, изучаемого процесса (наглядное представление данного процесса или его модели, в том числе скрытого в реальном мире, а при необходимости - в развитии, во временном и пространственном движении, представление графической интерпретации исследуемой закономерности изучаемого процесса);
- моделирование и имитация изучаемых или исследуемых объектов, процессов или явлений;
- проведение лабораторных работ в условиях имитации в компьютерной программе реального опыта или эксперимента.
Психолого-педагогические и методологические основы информатизации образования раскрыты в работах Н.В. Апатовой, В.П. Беспалько, B.C. Гер-