Библиографическое описание:

Темуров С. Й., Алимов Б. Н., Халимов У. Х. Основные визуальные способы представления и обработки учебной информации по математическим дисциплинам // Молодой ученый. — 2013. — №6. — С. 733-736.

В статье анализируются визуальные способы представления и обработки учебной информации по математическим дисциплинам, выявляются их достоинства и недостатки.

This article about the visual methods of reprentation and processing of educational information on mathematical disciplines, identify their adivantages and disadvantages.

Одним из основных ресурсов в сфере образования являются информатизация образования. Она представляет собой целенаправленно организованные процессы обеспечения сферы образования методологией, технологией и практикой создания и оптимального использования научно-педагогических, учебно-методических разработок, ориентированных на реализацию возможностей информационных и коммуникационных технологий [1].

Анализ государственных образовательных стандартов, в соответствии с которым осуществляется подготовка учителей математики, показал, что вопросы использования средств информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в учебном процессе представлены без учета особенностей современных методов исследования закономерностей самой науки, а также особенностей учебного предмета математики. В связи с этим необходимо совершенствование подготовки учителей математики в области владения средствами ИКТ для реализации их возможностей в профессиональной деятельности в современных условиях информатизации образования.

Внедрение информационных технологий в сферу образования привело к возникновению термина «информационно-образовательная среда», под которой подразумевается, совокупность компьютерных средств и способов их функционирования, используемых для реализации обучающей деятельности [2].

При применении ИКТ в образовательном процессе существенное значение имеют способы представления и обработки учебной информации. Анализ практики использования средств ИКТ в математическом образования убеждает в том, что на уроках эпизодически используются лишь отдельные компоненты различных электронных средств учебного назначения (ЭСУН) по некоторым темам для решения локальных педагогических задач. В этой связи следует отметить недостаточную проработанность научно-методических разработок в области взаимосвязанного сочетания различных ЭСУН для их использования в процессе обучения математике.

При создании ЭСУН большое значение имеет выбор способа представления обработки учебной информации. В настоящей работе анализируются визуальные способы представления и обработки учебной информации по математическим дисциплинам, выявляются их достоинства и недостатки.

Визуализация — это процесс представления данных в виде изображения с целью максимального удобства их понимания; придание зримой формы любому мыслимому объекту, субъекту, процессу и т. д. Правда такое понимание визуализации предполагает минимальную мыслительную и познавательную активность обучающихся, а визуальные дидактические средства выполняют лишь иллюстративную функцию.

Визуализация учебного материала открывает возможность не только собрать воедино все теоретические выкладки, что позволить быстро воспроизвести материал, но и применять схемы для оценивания степени усвоения изучаемой темы. В практике также широко используется метод анализа конкретной схемы или таблицы, в котором вырабатывают навыки сбора и обработки информации. Метод позволяет включить обучаемых в активную работу по применению теоретической информации в практической работе. Особое место уделяется совместному обсуждению, в процессе которого есть возможность получать оперативную обратную связь, понимать лучше себя и других людей.

При визуализации учебного материала следует учитывать, что наглядные образы сокращают цепи словесных рассуждений и могут синтезировать схематичный образ большой «емкости», уплотняя тем самым информацию.

Другим важным аспектом использования визуальных учебных материалов является определение оптимального соотношения наглядных образов и словесной, символьной информации. Понятийное и визуальное мышление на практике находятся в постоянном взаимодействии. Они раскрывают разные стороны изучаемого понятия, процесса или явления. Словесно-логическое мышление дает нам более точное и обобщенное отражение действительности, но это отражение абстрактно. В свою очередь, визуальное мышление помогает организовать образы, делает их целостными, обобщенными, полными.

В настоящее время вместе с терминами «визуализации» широко используется термин «компьютерное визуализации», означающий оперирование образами на экране компьютера. Благодаря этому создается возможность активно и сознательно изучать многие незнакомые абстрактные понятия, быстрее достигать результата при решении задач. Интегрированные системы компьютерной математики (Mathcad, Maple, Mathematica, Matlab и др.), благодаря своим возможностям, выполняют различные преобразования, представления информации используя возможности современных компьютеров.

Проведенный нами анализ психолого-педагогической и методической литературы, посвященной проблеме визуализации учебного материала с помощью компьютерных средств позволяли констатировать следующие:

-          отсутствуют подходы к трактовке понятий «визуализация» для различных дисциплин общепрофессиональной подготовки, каждый из авторов поясняет сущность этих понятий на частных примерах, раскрывавших лишь отдельные их аспекты;

-          недостаточно разработаны теоретические основы визуализации с помощью информационных технологий, не выявлены и не охарактеризованы их способы задания, примеры, методы, формы и т. д.;

-          не раскрыты методические особенности использования компьютера при визуализации и реализации принципа наглядности в процессе использования математических пакетов [3–6].

Результаты проведенного нами анкетирования студентов физико-математических факультетов педагогических вузов показывают необходимость систематического использования компьютера при изучении математических дисциплин, поскольку они активизирует учебную деятельность, повышает эффективность обучения, развивает у студентов визуальное, математическое, функциональное и исследовательское мышление, повышает наглядность обучения, возможность посмотреть методу «изнутри».

Учебная математическая информация представляет собой систему знаков — слов, формул, таблиц, схем, графиков, иллюстрации. Она направлена на усвоение содержания математической теории и ее практических приложений.

Значит, для того, чтобы студент овладел умением наглядного представления информации, необходимо знание законов ее трансформации в удобный способ представления информации в конкретной программной среде. Применительно к конкретному курсу студент для реализации этого должен знать, во-первых, теоретические основы метода решения задачи; во-вторых, возможности математического пакета для реализации метода, а также должен уметь иллюстрировать знания, наглядно представив тот или иной метод.

В настоящее время в высшем педагогическом образовании при изучении математических дисциплин предусмотренных учебных планом образовательного направления 5110100-методика преподавания математики применяются следующие визуальные способы обработки и представления информации: текстуальный, аналитический, табличный, графический.

Рассмотрим подробнее перечисленные визуальные способы представления и обработки информации, применяемые в математических дисциплинах.

Текстуальный (невербальный способ) — это описательный способ предъявления учебно-математической информации, при котором описание математического анализа представляется студенту на обычном языке в виде текста. Отметим, что задача представления информации в виде текста довольно сложно, так как текст должен быть рассчитан на уровень восприятия студента, его предшествующую подготовку, имеющийся запас используемых терминов.

К достоинствам способа можно отнести четкую и строгую последовательность слов в выражении; удобство, быстроту и доступность, в качестве начального способа для обучения; естественная связь с речью (звуком); совместно с вербальным способом, придает эмоциональную окраску свойствам функциональных зависимостей, порождая их разнообразные визуальные образы.

Недостатками данного способа являются: значительной объем времени для обдумывания условий задачи; громоздкость ее описания.

Достаточно распространен табличный способ представления результатов расчетов, полученных с использованием численных методов. При этом численные результаты последовательные наблюдений значений параметров какого-либо процесса или явления выводятся в виде таблицы в определенном порядке.

Преимущество табличного способа представления и визуализации по сравнению с текстуальным состоит в том, что студент подходит к проблеме нахождения аналитической записи выражения индуктивным путем. Это способствует развитию его логического мышления, то есть, данный способ способствует пониманию конечного и бесконечного, четного и нечетного, линейного и нелинейного; обладает простотой, удобством хранения.

К недостаткам табличного способа следует отнести то, что информация определяется не полностью, а лишь для некоторых значений; объемность таблицы не дает студентам наглядного представления о виде функции, затрудняя тем самым исследование ее свойств.

Создание недостатков данного способа явилось причиной разработки технологий графического представления информации. Работая одновременно по графику и таблице, студент глубже и быстрее исследует, свойства объекта наглядно может представить «расположение» числового ряда на осях координат, укажет направление изменения аргумента и функции и т. д.

Под аналитическим заданием учебной математической информации понимается запись содержания математических высказываний с помощью знаков и букв. Формула — это всякая символическая запись в виде выражения, равенства или неравенства, содержащая какую-либо информацию.

Средства данного способа предъявления информации можно разделить на символически-наглядный и символически-формульный. К символически-формульным она относит средства оформления математического текста, который мало ассоциируется с наглядными представлениями студентов и относится к искусственно созданным обозначениям. Их написание нуждается в специальном запоминании, а применение — в соответствующей тренировке и т. д. К символически-наглядным средствам относятся символы, которые своим начертанием дают возможность визуального восприятия их смысла, которые имеют чувственно-наглядную форму и видимую связь между формулой и смыслом. Разделяя все математические символы на упомянутые основные группы, можно изыскать возможность для лучшего запоминания и усвоения их применения.

Формализация математического языка с помощью символики — важная сторона обучения дисциплинам, связанным с математикой. Аналитическое изображение зависимостей очень удобно тем, что для элементарных символов, из которых она состоит, разработаны специальные обозначения, установлены простые и часто наглядные, легко обозримые формульные правила позволяющие осуществить математические операции над ними чуть ли не автоматически. Умение читать формулу, составленную из знаковых конструкций, является одним из умений, которыми должен владеть уже выпускник общеобразовательной школы, средне-специального и профессионального образования. Так как, формульный способ содержит некоторый запас наглядности, то с определенной мерой условности можно говорить о слиянии имени и образа некоего явления.

Преимущества формульного представления и обработки информации компактность записи, возможность вычисления функции при произвольном значении аргумента, применение к функции аппарата математического анализа, прямая с табличным и графическим способами.

Недостатки формульного представления и обработки информации: отсутствие наглядности, необходимость применения очень громоздких вычислений, то есть бывают случаи, когда формула не может отразить всей «физической» специфики зависимости. Указанные недостатки определяют необходимость на практике научить студентов мысленному визуальному анализу и представлению математических формул. В тоже время необходимо помнить что, например, еще никто не наблюдал, закона падения тел в формульном виде.

Оперируя, одновременно аналитической записью и графиком функции студент сможет, наглядно контролировать правильность своего решения график делает решение настолько наглядным, что функция — «оживает»: не требуется большого количества ненужных вычислений и слов; с помощью графика можно получить образы сложных функций, зависимостей, если методы решения каких-либо функциональных зависимостей ученику неизвестны, то график позволит студенту провести мысленный визуальный анализ исследования основных свойств изучаемого метода.

С появлением компьютеров обучение стало, более наглядным преподаватель может использовать различные новые средства наглядно-демонстрационного метода обучения: на экране компьютера реальные объекты можно заменить моделями. Для реализации принципа наглядности на практике широко применяются информационные технологии обучения, которые дают возможность творчески применять средства наглядности при решении поставленной задачи, особенностям учебного материала и конкретным условиям обучения. Решение задач с помощью компьютера способствует развитию таких компонент мышления, как гибкость, структурность и т. д.

Таким образом, визуализация математической информации посредством современных средств новые информационные технологии позволяет:

-          воспроизвести большинство математических понятий за курс основной школы; повторить практически всю предыдущую информацию;

-          изменить или дополнить полученную информацию;

-          зафиксировать взаимосвязи различных математических понятий;

-          повысить уровень заинтересованности в изучении математики;

-          увеличить объем запоминаемой информации;

-          обеспечить систематизацию полученных математических знаний;

-          отразить связь математических понятий с различными областями знаний;

-          стимулировать креативные процессы — логические выводы и ассоциации;

-          обеспечение интенсификации обучения;

-          активизации учебной и познавательной деятельности;

-          формирование и развитие критического и визуального мышления; зрительного воспитания;

-          образного представления знаний и учебных действий;

-          передачи знаний и распознавания образов;

-          повышения визуальной грамотности и визуальной культуры.

Литература:

1.         Концепция информатизации сферы образования Республики Узбекистан. (Составители: А. Х. Абдуллаев, Б. Бегалов, М. Хегай, А. Алимов) // Газета «Учитель Узбекистана», 9 и 16 апреля 2004 года.

2.         Сурхаев М. А. Подготовка будущих учительей информатики для работы в условиях информационно-коммуникационной образовательной среды. Монография, — М.: Известия., 2009. 12. 13 п.л.

3.         Вербицкий А. А. Активное обучение в высшей школе: контекстный подход. — М.: Высш.шк., 1991. -207 с.

4.         Селевко Г. К. Современные образовательные технологии. — М.: Народное образование, 1998. -256 с.

5.         Тихомиров О. К. Информационные и психологические теории мышления. М., 1987.

6.         Фридман Л. М. Наглядность и моделирование в обучении. — М.: Знание, 1984. -80 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle