О необходимости использования современных информационных и коммуникационных технологий в системе математической подготовки будущего учителя математики

В данной работе рассмотрены и проанализированы преимущества применения информационных и коммуникационных технологий в процессе подготовки будущих учителей математики. А также показана важная роль информационных и коммуникационных технологий в организации самостоятельной и лабораторных работ студентов педвузов.

Ключевые слова:информатизация образования, информационных и коммуникационных технологий, подготовка будущего учителя математики, использования информационных технологий.

This scientific article deals with discusses and analyzes the advantages of the use of information and communication technology in the preparation of future teachers of mathematics. And also shows the important role of information and communication technologies in the organization of independent labs and students of pedagogical institutes.

Keywords:informatization of education, information and communication technologies, the preparation of the future teacher of mathematics, use of information technology.

В настоящее время наблюдается все более широкое распространение различного рода технологий во всех сферах жизни и деятельности человека. Изменение условий жизни общества неизбежно вызывает качественные изменения содержания и структуры образования. При этом важная роль в реформировании отводится развивающемуся процессу информатизации, который позволяет широко использовать информационные и коммуникационные технологии. Их применение позволяет создавать методические системы обучения, ориентированные на развитие интеллектуального потенциала обучаемого, на формирование умений самостоятельно приобретать знания, осуществлять разнообразные виды деятельности по обработке информации. Процесс информатизации образования направлен на создание и использование компьютерных обучающих, тестирующих, диагностирующих методик приобретения, контроля и оценки уровня знаний обучаемых.

Внедрение информационных и коммуникационных технологий в сферу образования дает дополнительные возможности и организационно-технические ресурсы, обеспечивая: доступ к большому объему учебной информации, образную наглядность форм представления изучаемого материала, поддержку активных методов обучения.

Математика, являясь языком науки и техники, в наше время все шире проникает в повседневную жизнь и обиходный язык, все более внедряется в традиционно далекие от нее области. Математика на протяжении всей истории человеческой культуры всегда была ее неотъемлемой частью, она является ключом к познанию окружающего мира, базой научно-технического прогресса и важным компонентом развития личности.

В последние десятилетия положение в школьном математическом образовании существенно изменилось. На повестке дня модернизация школьного математического образования, основанная на личностной ориентации, индивидуализации и дифференциации обучения, использовании современных информационных и коммуникационных технологий в обучении.

Учитель, располагающий компьютером, имеет уникальную возможность интенсифицировать процесс обучения, сделать его более наглядным и динамичным. Использование информационных и коммуникационных технологий на уроках математики способствует повышению качества знаний, расширяет горизонты школьной математики, повышает познавательную активность школьников.

В настоящее время существует множество программ, позволяющих рисовать графики функций, выполнять построения, проводить доказательства и др. Они позволяют давать иллюстрацию важнейших понятий, причем сделать это наглядно и быстро, что повышает и активизирует познавательную активность учащихся. Появляется возможность оптимально сочетать практические и аналитические виды деятельности в соответствии с индивидуальными особенностями каждого ученика.

Современный этап развития школьного образования характеризуется активным внедрением информационных и коммуникационных технологий в практику. В связи с этим важную роль играет подготовка учителей математики, способных организовать процесс обучения в условиях информатизации образования. Нынешняя система подготовки учителей математики в педагогических институтах была заложена в середине прошлого века. Она основывалась на хорошем фундаментальном математическом образовании студентов, которое обеспечивали систематические занятия по математическим дисциплинам (математический анализ, геометрия, алгебра, теория чисел и др.). Для достижения поставленной цели необходимо, чтобы будущий специалист обладал высоким уровнем математических и методических знаний, а также мог применять компьютерные средства обработки и представления информации в своей профессиональной деятельности. Решение указанных задач в ходе работы со студентами осуществляется по различным направлениям. Одним из них является использование информационных и коммуникационных технологий преподавателями вуза на лекционных и практических занятиях по математическим дисциплинам. Это, с одной стороны, повышает эффективность образовательного процесса, с другой — демонстрирует студентам новые технические возможности для его совершенствования. Поэтому другим важным направлением в подготовке учителей является такая постановка изучения курса теории и методики обучения математике, которая позволила бы студентам увидеть положительные стороны использования информационных и коммуникационных технологий и недостатки при их неправильном применении.

Процесс внедрения информационных и коммуникационных технологий в математическое образование в педвузах стремительно набирает темпы. Использование информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения позволяет решить ряд методических, организационных, психологических проблем. В данной работе приведено подробное обоснование необходимости использования информационных и коммуникационных технологий в процессе обучения математических дисциплин в педвузе.

1. Для лучшего усвоения большого количества изучаемых материалов необходимо систематизировать и структурировать получаемые студентами знания. Обычно хранилищем информации у студента является книга, записи лекций, практических и лабораторных занятий, семинаров, собственная память. Обработка этой информации в лучшем случае сводится к работе с конспектами и учебниками. В этом смысле у компьютера есть неограниченные возможности. Простейшими формами такого использования компьютера является создание электронных средств обучения.

Системный подход обеспечивается не только соотношением теоретического и практического материала, но и комплексным подходом к отбору средств обучения, предполагающим использование как традиционных, так и современных информационных и коммуникационных технологий. Они направлены на развитие информационной культуры личности, учебно-профессиональной деятельности студентов и на их организационные и управленческие умения.

Систематическое использование информационных и коммуникационных технологий в обучении математических дисциплин необходимо проводить в разумном сочетании с традиционными образовательными технологиями. В настоящее время не представляется целесообразным переход в обучении на использование только информационных технологий. Дидактика и методика сейчас находятся в процессе поиска такой стратегии внедрения информационных и коммуникационных технологий в образование, чтобы, с одной стороны, привнести в образование все преимущества использования компьютеров и тем самым обогатиться. А с другой стороны – избежать возможных потерь, которые могут отрицательно сказаться на всех компонентах учебно-воспитательного процесса. Поэтому комплексность использования информационных и коммуникационных технологий с традиционными образовательными технологиями должна проходить некой «красной линией» через весь процесс обучения будущих учителей математики.

2. Использование информационных и коммуникационных технологий и различных компьютерных средств, предназначенных для организации и облегчения процесса познания, для повышения качества усвоения учебного материала является целесообразным.

При помощи компьютерных технологий учебный процесс можно сделать более управляемым. Следует отметить, что получить требуемое качество подготовки учащихся возможно только на основе четкой и взаимосвязанной реализации всех этапов управленческого цикла, который схематично можно представить следующим образом:

1)        Диагностика знаний студентов на начальном этапе. На ее основе принимается решение об основных направлениях работы с различными группами студентов.

2)        Планирование работы по ликвидации пробелов знаний у отстающих студентов – распределяются индивидуальные домашние задания сообразно их математической подготовке.

3)        Реализация. На этом этапе управления осуществляется организация учебной деятельности студента. Функционирование и развитие учебного процесса требует мониторинга его качества, поэтому на данном этапе на первый план выступает текущий контроль, анализ информации, получаемой на его основе и принятие частных решений относительно регулирования учебного процесса.

4)        Завершением управленческого цикла является итоговый контроль и анализ общекультурной и профессиональной подготовки студентов.

Все этапы описанного управленческого цикла требуют от преподавателя больших временных затрат, однако использование компьютера в организации учебного процесса расширяет возможности преподавателя при учете индивидуальных качеств каждого студента, обеспечивает своевременную обратную связь и снижает временные затраты преподавателя, высвобождая время для творческой работы. Как следствие, управление учебным процессом делается более гибким, а результат — более точным.

3. Целесообразно использовать информационные и коммуникационные технологии в качестве инструмента познания. Использование только обучающих программ не оправдало возлагавшихся на них надежд, особенно в условиях вузовского обучения. При использовании информационных и коммуникационных технологий в вузовском курсе математического анализа недостаточно демонстрировать лишь готовые компьютерные модели областей интегрирования или ограничиваться задачами, в которых требуется посчитать определенный интеграл с помощью той или иной обучающей системы. Будущие учителя математики должно быть ориентированы на самостоятельную разработку компьютерных программ как с помощью языков высокого уровня, так и внутренних языков соответствующих пакетов. С помощью инструментов познания учащиеся активно вовлекаются в процесс формирования знаний, что способствует качественному усвоению учебного материала.

В современных условиях, когда объем научных знаний лавинообразно растет, в основе обучения каждого студента должно лежать систематическое, самостоятельное обучение (самообразование), так как именно оно позволяет наиболее гибко реагировать на прогрессивное изменение во всех сферах деятельности.

Самостоятельная работа студента является одной из важнейших составляющих учебного процесса, в ходе которого происходит формирование навыков, умений, знаний и в дальнейшем обеспечивается усвоение студентами приемов познавательной деятельности, интерес к творческой работе и, в конечном итоге, способность решать технические и научные задачи.

Для того чтобы самостоятельная работа была эффективной, необходимо выполнить ряд условий, к которым можно отнести следующие:

1)        обеспечение правильного сочетания объема аудиторной и самостоятельной работы;

2)        методически правильная организация работы студента в аудитории и вне нее;

3)        обеспечение студента необходимыми методическими материалами с целью превращения процесса самостоятельной работы в творческий процесс;

4)        контроль за ходом самостоятельной работы и мер, поощряющих студента за ее качественное выполнение.

Важным элементом математической подготовки студентов следует признать развитие их творческой активности. Творческая деятельность будущих учителей математики не ограничивается лишь приобретением нового, она включает и создание нового. Работа будет творческой, если в ней проявляется собственный замысел, ставятся новые задачи и самостоятельно решаются при помощи вновь добываемых знаний. Студенты усваивают новые знания, если им понятна цель овладения ими, связь нового для них материала с уже известным. Тогда проявляется стремление сформулировать новое положение, самостоятельно найти способы его доказательства, его применения к решению задач. Помочь студентам в этом можно различными путями, в том числе правильно организованной самостоятельной работой.

Как показывает опыт, иногда студенты с неохотой встречают задания для самостоятельной работы, считая, что изученного на практическом занятии достаточно для усвоения учебного материала и приобретения навыков, решения прикладных задач. Однако, привлекая информационные и коммуникационные технологии для выполнения домашней работы, индивидуального задания, преподаватель встречает более заинтересованные отклики студентов, изменяется мотивация такого вида деятельности у студентов, что позволяет активизировать самостоятельную работу будущих учителей математики. Для этого можно начать с простой проверки домашнего задания с помощью компьютера или построения графиков изучаемых функций или изображения областей интегрирования.

Проведенные опросы и социологические исследования показывают, что у студентов наблюдается снижение интереса к изучению математики. Причинами такого положения являются сложность изучаемой теории, требующая приложения значительных усилий, концентрирования внимания при изучении материала, абстрактность таких математических понятий, как: дифференциал, неопределенный интеграл, интегральная сумма, несобственный интеграл и других, недостаточное количество иллюстраций к основным понятиям и теоремам. Одновременно в связи с развитием информационной и коммуникационной технологии у студентов наблюдается повышенный интерес к использованию компьютера и в повседневной жизни.

4. С применением компьютера расширяются возможности визуализации абстракции в обучении математических дисциплин. Для того чтобы противодействовать процессу формализации математического анализа достаточно изменить характер использования компьютера: не ограничиваться его вычислительными возможностями, а стараться связывать вычисление различных интегралов с процессом визуализации интегрируемых функций или областей интегрирования на экране монитора. Однако государственным стандартом специальности «5110100 – Методика преподавания математики» не предусмотрено дополнительное время на повторение факторов из геометрии и стереометрии в рамках изучения интегрального исчисления. Но студент не всегда может связать самостоятельно, например, аналитическое выражение с той криволинейной трапецией, площадь которой подсчитывается с помощью определенного интеграла, особенно, если выражение задано в полярных или параметрических координатах, что необходимо для нахождения пределов интегрирования. Еще труднее для студентов построить пространственное изображение трехмерного объекта, объем которого требуется вычислить, чтобы определить область и пределы интегрирования. Это связано с наметившейся тенденцией на сокращение количества часов, выделяемых на изучение геометрического материала. Компьютер же в этом случае представляет практически неограниченные возможности в плане визуализации геометрических образов на экране. Это способствует развитию пространственного воображения и установлению более четкой связи между аналитическими конструкциями и их наглядно-образным выражением, интеграции математического анализа и геометрии, умений в вычислении площадей криволинейных трапеций, объемов тел и т. п.

5. Полагаем, что использование информационных и коммуникационных технологий на занятиях по математическим дисциплинам поможет преодолеть высокую степень формализма в знаниях студентов. Иногда на рейтинговых контролях студент безошибочно дает формулировку определения того или иного понятия, но не может им воспользоваться при решении задач, доказательстве теорем. Формализм также может проявляться и в том, что студент не осознает связи между математическими понятиями и реальным миром. Используя информационные и коммуникационные технологии в процессе обучения математических дисциплин, преподаватель поможет студентам усваивать изучаемый материал сознательно, т. к. именно в процессе сознательного усвоения знаний глубже понимается связь изучаемых понятий с внешним миром, формируется творческое отношение к изучению и применению знаний, логическое мышление и мировоззрение современных студентов.

6. Соответствующая методика обучения математических дисциплин студентов педвуза на основе использования информационных и коммуникационных технологий способствует формированию информационной культуры студентов.

В процессе обучения необходимо не только передавать знания, но и развивать учащихся. Именно информационные и коммуникационные технологии в обучении математическим дисциплинам могут помочь развить психические функции студента, связанные с информационной и алгоритмической деятельностью, мотивацию студента к дальнейшему овладению информационной культурой, готовность к самостоятельной работе после вуза. Социальный аспект информационной культуры заключается в том, что студент овладевает необходимыми умениями для передачи, транслирования информации, развивает коммуникативные способности, такие как: способности к установлению контактов и связей, обмену сведениями, идеями и т. п.

Используя компьютерные тренажеры для обработки навыков вычисления неопределенных интегралов, выполняя лабораторные работы в математических пакетах, которые выполнены на основе использования компьютерных технологий в качестве инструмента познания, студенты повышают свой уровень усвоения знаний, умений и навыков.

Включение в процесс обучения, помимо лекционных и практических занятий такой формы организации обучения, как лабораторные занятия с использованием информационных и коммуникационных технологий позволяет достичь высокого уровня усвоения знаний, овладения необходимым математическим аппаратом путем активации учебно-познавательной деятельности студентов и делает целесообразным использование данной формы организации обучения.

Использование современных информационных и коммуникационных технологий на лабораторных работах при обучении студентов по математическим дисциплинам способствует реализации дидактических принципов. Лабораторные занятия с использованием информационных и коммуникационных технологий, как организационная форма учебной деятельности при обучении математических дисциплин имеют свою специфику, которая предполагает разработку соответствующих методических рекомендаций. Такие занятия интегрируют теоретико-методологические знания, практические умения и навыки студентов в едином процессе деятельности учебно-исследовательского характера.

Литература:

1.         Никифорова М. А. Преподавание математики и новые информационные технологии. // Математика в школе, 2005. № 6, 7.

2.         Полат Е. С. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. — М: Омега-Л, 2004. — 215 с.

3.         Темуров С. Й. Методика организации самостоятельной работы студентов по курсу математического анализа с использованием информационных технологий. // Молодой учёный. Ежемесячный научный журнал. — Чита, Россия. — 2012. — № 6 (41). -С. 428–431.

4.         Темуров С. Й. Построение методической системы обучения математического анализа на основе информационных технологий в педвузах. // Сборник материалов XXVII Международная научно-практическая конференция «Рациональное применение научных знаний». Часть 2. Украина. г. Горловка. 15–16 ноября 2012 г. -С. 60–62.