Главная База знаний "Allbest" Педагогика Когнитивно-визуальный подход при обучении геометрии в 8 классе (на примере использования компьютерной среды Geogebra)

Когнитивно-визуальный подход при обучении геометрии в 8 классе (на примере использования компьютерной среды Geogebra)

Теоретические основы когнитивно-визуального подхода при обучении геометрии в основной школе. Характеристика психофизиологических и когнитивных основ обучения учащихся. Методика обучения геометрии в 8 классе на основе когнитивно-визуального подхода.

Рубрика Педагогика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 13.12.2017
Размер файла 1,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Когнитивно-визуальный подход при обучении геометрии в 8 классе (на примере использования компьютерной среды Geogebra)

Оглавление

  • Актуальность
  • Глава 1. Теоретические основы когнитивно-визуального подхода при обучении геометрии в основной школе
  • 1.1 Некоторые подходы к обучению геометрии
  • 1.2 Когнитивно-визуальный подход к обучению
  • 1.3 Психофизиологические и когнитивные основы обучения учащихся
  • 1.4 Использование информационных технологий при обучении геометрии
  • Выводы по первой главе
  • Глава 2. Методика обучения геометрии в 8 классе на основе когнитивно-визуального подхода
  • 2.1 Основные положения методики обучения геометрии в 8 классе
  • 2.2 Реализация когнитивно-визуального подхода при обучении геометрии в 8 классе
  • Заключение
  • Источники литературы
  • Приложения

Актуальность

Школьный курс геометрии в российских школах считался одним из лучших в мире. На сегодняшний день многие источники утверждают, что уровень геометрического образования за последние десятки лет значительно снизился.

В статье "Геометрическое образование в российской школе" отмечается, что современные выпускники имеют почти "нулевые" знания в области геометрии. Об этом свидетельствуют результаты выпускных экзаменов. С.Г. Кузьмин утверждает, что появляются статьи и высказывания о том, что отечественное физико-математическое образование уже нельзя причислить к группе передовых в мире, наблюдается значительный упадок уровня подготовки учащихся в пределах изучаемой школьной дисциплины геометрия. Предмет, который ранее занимал лидирующие позиции в подготовке школьников, становится все менее популярный у большинства обучающихся. Постепенно начинает происходить отождествление алгебры с математикой [49, с.257].

Задача учителя - эффективно осуществлять обучение геометрии для развития интеллекта и значимых качеств личности, повысить у учащихся интерес к ней. Для этого следует использовать лучшую учебно-методическую литературу, научно-популярную литературу по геометрии, занимательные геометрические задачи и, конечно, использовать одно из достижений современной цивилизации, а именно - информационные технологии.

Применение информационные технологии сделали огромные изменения в современной школе в целом. На сегодняшний момент ИТ выступают как вспомогательное средство, инструмент для реализации образовательного процесса.

Доказано, что при активном использовании информационных технологий у учащихся повышается уровень самостоятельности в деятельности, увеличивается мотивация к учению, возрастает познавательный интерес, и, за счет наглядности, происходит качественное усвоение нового материала. В статье "Об эффективности использования новых информационных технологий" [1] изложены преимущества использования компьютера при обучении геометрии:

1. Позволяет управлять учебной деятельностью обучаемых, обеспечивая индивидуализацию обучения;

2. Предоставляет учащемуся возможность получить доступ к различной информации, сделав ее средством деятельности;

3. Способствует активизации учащихся за счет повышения наглядности учебного материала.

Кроме этого, образовательные компьютерные средства позволяют:

· повышать интенсивность урока;

· обогащать и изменять содержание образования;

· осуществлять индивидуальный подход с помощью вариативности материала и режимов работы;

· возможность провести комплексную проверку знаний, умений, навыков;

· усилить интерес учащихся учебной деятельности на уроке.

Достоинства применения информационных технологий очевидны и сегодня практически не существует предмета в школе, на котором не были бы применены прикладные компьютерные средства. Не обошло это и школьный курс геометрии. Их активное использование является актуальным не только из - за их стремительного внедрения, но в связи с особенностью данной дисциплины. В статье "Инновационные технологии преподавания геометрии" упоминаются слова А.Д. Александрова, "строгая логика соединена с наглядным представлением, в котором они взаимно организуют и направляют друг друга" [2, с.2].

когнитивный визуальный геометрия

В современной школе многим учащимся тяжело дается усваивание тех или иных тем геометрии, у большинства отсутствует понимание основных понятий и утверждений школьного курса. По мнению Г.Д. Глейзера:

"школьный учебник и сложившаяся у нас традиция преподавания привели к представлению о том, что основная цель обучения геометрии - развитие логического мышления у школьников…" [16, с.69].В.А. Далингер подтверждает, что в современной школьной методике преподавания большую часть материала учителя объясняют, опираясь только на логическое мышление, то есть на левое полушарие мозга, а психологами было доказано, что до 80% информации человек принимает через зрение. "Математика-наука не столько для ушей, сколько для зрения" сказал великий К. Гаусс [21, с.1].

Многие исследователи уверены, что обучение геометрии нужно вести иначе. Поэтому в данный момент актуально решение проблемы сочетания логического и наглядно-образного мышления.

В связи с указанной проблемой и перечисленными достоинствами применения информационных технологий, выпускная классификационная работа посвящена когнитивно-визуальному подходу при обучении геометрии, реализуемого на интерактивной геометрической среде. С помощью него организуется одновременная работа левого и правого полушария, то есть реализуется грамотное сочетание логического и наглядно-образного мышления. За счет этого происходит качественное усвоение знаний, умений, навыков учащихся при обучении курса школьной геометрии.

Объект исследования

Процесс обучения геометрии учащихся 8 класса

Предмет исследования

Процесс обучения геометрии на основе когнитивно-визуального подхода учащихся 8 класса.

Цель

Разработать методику обучения геометрии учащихся 8 класса, основанную на когнитивно-визуальном подходе с использованием интерактивной геометрической среды Geogebra.

Задачи

1. Проанализировать и изложить современные подходы при обучении геометрии 7-9 классов;

2. Обосновать целесообразность использования когнитивно-визуального подхода при обучении геометрии в 8 классе;

3. Разработать и описать методику обучения геометрии с применением ИГС, опираясь на когнитивно-визуальный подход;

4. Апробировать разработанную методику на уроках геометрии в общеобразовательной организации.

Глава 1. Теоретические основы когнитивно-визуального подхода при обучении геометрии в основной школе

1.1 Некоторые подходы к обучению геометрии

Прежде чем определять сущность некоторых современных подходов к обучению геометрии, рассмотрим понятие "современный подход к обучению". Для начала дадим определение его составляющих: "подход" и "обучение".

В различных источниках дается определение термину обучение, рассмотрим некоторые из них.

В.А. Сластенин пишет: что "Обучение - самый важный и надежный способ получения систематического образования. Отражая все существенные свойства педагогического процесса (двусторонность, направленность на гармоничное развитие личности, единство содержательной и процессуальной сторон), обучение в то же время имеет и специфические качественные отличия. Будучи сложным и многогранным специально организуемым процессом отражения в сознании ребенка реальной действительности, обучение есть не что иное, как специфический процесс познания, управляемый педагогом. Именно направляющая роль учителя обеспечивает полноценное усвоение школьниками знаний, умений и навыков, развитие их умственных сил и творческих способностей" [45, с.305].

М.Ю. Олешков и В.М. Уваров дают следующие определение: "Обучение есть целенаправленный процесс учителя и учащегося, в процессе которого осуществляется образование человека". Так же говорится, что "…обучение является работа учителя и учащегося, основанная на осуществлении и закреплении изменений в их знаниях, установках, поведении, поведении и в самой личности под влиянием учения, овладения знаниями и ценностями, а также собственной практической деятельности" [47, с.271].

Такой автор как И.П. Подласый считает, что очень сложно дать полное определение обучению, так как считает его очень сложным процессом и определяет его так: "Обучение - упорядоченное взаимодействие педагога с учащимися, направленное на достижение поставленной цели" [40, с.83].

На наш взгляд, достаточно полное определение дает словарь Г.М. Коджаспировой, которое так же подтверждает определение И.П. Подласого:

"Обучение -

1. Специально организованный, целенаправленный и управляемый процесс взаимодействия учителей и учеников, направленный на усвоение знаний, умений и навыков, формирование мировоззрения, развитие умственных сил и потенциальных возможностей обучаемых, выработка и закрепление навыков самообразования в соответствии с поставленными целями;

2. Пробуждение и удовлетворение познавательной активности человека путем его приобщения к общим и профессиональным знаниям, способам их получения, сохранения и применения в личной практике;

3. целенаправленное влияние на развитие информационно - операционной сферы человека;

4. двусторонний процесс, осуществляемый учителем (преподавание) и учащимся (учение)" [46, с. 305].

Рассмотрев понятие "обучение", перейдем к толкованию следующего термина: "подход". В философском словаре дается следующее определение:

"Подход - комплекс парадигматических, синтагматических и прагматических структур и механизмов в познании и/или практике, характеризующий конкурирующие между собой (или исторически сменяющие друг друга) стратегии и программы в философии, науке, политике или в организации жизни и деятельности людей. Обычно к анализу категории подход, обращаются в особые периоды развития той или иной деятельности, когда фиксируются принципиальные изменения или возникают неразрешимые наличными средствами проблемы" [9].

Рассмотрев понятия "обучение" и "подход" по отдельности, следует дать теперь определение "подхода к обучению" в целом.

"Подход к обучению - базисная категория методики, определяющая стратегию обучения учебной дисциплины и выбор метода обучения, реализующего такую стратегию; представляет собой точку зрения на сущность предмета, которому надо обучать. Выступает как самая общая методологическая основа исследования в конкретной области знаний" [56, с.997].

Согласно И.А. Зимней "Подход к обучению-

1. мировоззренческая категория, в которой отражаются социальные установки субъектов обучения как носителей общественного сознания;

2. глобальная и системная организация и самоорганизация образовательного процесса, включающая все его компоненты и прежде всего самих субъектов педагогического взаимодействия: учителя и ученика" [25, с.156].

В толковом словаре Д.Н. Ушакова"современный"понимается:

"…относящийся к одному времени, к одной эпохе с кем-чем-нибудь; относящийся ко времени существования того, о ком-чем идет речь; относящийся к настоящему времени, к текущему моменту, к настоящей эпохе, теперешний…" [48, с.780].

Современный подход к обучению прежде всего должен осуществлять требования, желания и необходимость государства и современного общества.

Согласно законопроекту "Об Образовании в Российской Федерации" 2010 года, требования к содержанию современного обучения и образования следующие:

"1. Содержание образования как один из определяющих факторов экономического и социального прогресса общества ориентировано на обеспечение самоопределения личности, создание условий для ее развития и самореализации, развитие общества, укрепление и совершенствование правового государства.

2. Содержание образования должно обеспечивать: высокий уровень общей и профессиональной культуры личности и общества; формирование у обучающегося соответствующей современному уровню развития науки, системы представлений о картине мира; духовно-нравственное развитие личности на основе общечеловеческих социокультурных ценностей; ее интеграцию в национальную, российскую и мировую культуру; формирование человека и гражданина, являющегося сознательным членом современного общества, ориентированным на поступательное развитие и совершенствование этого общества; удовлетворение образовательных потребностей и интересов обучающегося с учетом его способностей; развитие кадрового потенциала общества" [49].

Следовательно, основными приоритетами современного подхода к обучению являются: формирование индивидуальной личности, моральных устоев, способностей адаптироваться к проблемам, решать самостоятельно возникшие трудности.

Для того, чтобы соответствовать этим требованиям, педагогике сегодня необходимо постоянно расширять свой набор методов организации учебного процесса и применять только лучшие методики на уроках геометрии.

Теперь рассмотрим некоторые подходы, каждый из которых осуществляет обучение геометрии наиболее эффективно и соответствует вышеперечисленным требованиям о содержании образовании.

Контекстный подход

Принято считать, что "отцом" данного подхода считается А.А. Вербицкий, который описал технологию контекстного подхода в своей монографии "Новая образовательная парадигма и контекстное обучение" [13].

Он появился в XXI в связи с изменением образования, которое стало направлено на личностное образование и самореализации ученика, направленное на осознание учащимся его будущего, а не просто усвоение материала прошлых лет. Образование стало являться неэффективным, так как результаты данного обучения были значимы только внутри самой системы образования и не выходили за ее пределы. Технология обучения не была направлена на воспитание личности, самостоятельного решения проблемы, работать и действовать продуктивно, опираться на свой индивидуальный потенциал. В данном случае, контекстный подход решает все перечисленные недостатки образования XX века [18, с.1].

Согласно А.А. Вербицкому: "Контекстным обучением - это обучение, в котором на языке наук и с помощью всей системы форм, методов и средств обучения последовательно моделируется предметное и социальное содержание будущей профессиональной деятельности обучающихся" [12, с.55].

Согласно принципам контекстного подхода при обучении методическими компонентами могут быть:

· задания, требующие дополнительной информации из отдаленных источников, задания на создание текстов разных видов;

· задания на количественные данные из профессиональных сфер деятельности человека;

· организация внеурочных (внеаудиторных) мероприятий для учащихся;

· создание дидактических материалов для проведения уроков математики;

· создание заданий, самостоятельных и контрольных работ разного назначения и т.д.[18, с.2].

А. А Вербицкий утверждает, что с помощью таких заданий учащиеся приобретают умение поиска информации. Они составляет тексты разного предназначения, проводят аналитические обзоры информации и ее подбора, пополняют свой банк специальной информацией и дидактическими материалами.

Контекстный подход кроме того, что должен нести образовательный характер: усвоение знаний по изучаемому предмету, он должен нести практико - ориентированный акцент, опираться на различные ситуации из жизни и опыта обучающихся, готовить к будущей профессиональной деятельности.

Генетический поход при обучении геометрии.

Геометрия в школе представляется учащимся как набор теорем и правил, не связных между собой. Учащийся не понимает, почему именно эти теоремы нужно изучать, зачем нужно доказывать именно эти свойства, почему именно эти задачи стоят решать. У них возникают подобного рода вопросы: "Зачем и почему?". Не находя на них ответа, школьник принимает изучение темы как должное и выбирает пассивную роль, которая лишь подразумевает усвоение уже готовых знаний.

Однако, современная концепция образования требует от учащихся самостоятельного открытия определений, теорем, различных отношений, свойств и признаков. В рамках этой концепции учитель должен следить за ходом математической мысли, поощрять учащихся на идеи и открытия, на проведение своих собственных рассуждений и на формирование

индивидуальных выводов, а не на заучивание информации наизусть, при этом, за частую, не подкрепленное пониманием заученного.

В данном случае наиболее эффективно применять генетический подход к обучению геометрии, который подразумевает организовать обучение геометрии как обучение деятельности.

Доктор педагогических наук И.С. Сафунов в своей диссертации дал определение генетического подхода: "Обучение математической дисциплине соответствует генетическому подходу, если оно следует естественным путям происхождения и применения математической теории. Обучение с помощью генетического подхода дает ответ на вопрос: как может быть объяснено развитие содержания математической теории?" [45, с.22].

"Генетический подход к изложению теорем предполагает доведение до понимания учащихся идей, которые приводят к определенному отбору теорем при построении курса геометрии" [15, с.91].

Такой подход предполагает самостоятельное нахождение математических фактов, то есть учитель должен подводить к пониманию того, что такой факт должен существовать и мог бы использоваться. Такое "открытие" учащимся нового понятия, свойства или теоремы можно подвести рядом вопросов по изученному ранее геометрическому материалу, на которые учащийся будет отвечать, а в последствии, делать выводы. В данном случае, будет происходить демонстрация ученику неполноты его геометрических знаний и становление задачи о расширении этих знаний, в следствии чего и происходит ожидаемое открытие геометрического утверждения. За счет этого, происходит понимание учащимся взаимосвязи изученной и новой теоремой, так же они могут оценить свои знания, четко понять, что уже знают, а что им еще предстоит изучить. Формируется понимание геометрии как развивающей системы, приходит осознание ее структуры в целом и глубокое проникновение в ее логические строение.

Согласно статье "Генетический подход предполагает осмысленное усвоение детьми таких методов поиска решения, как рассуждение от неизвестного к известному (анализ) и от известного к неизвестному (синтез), для чего учащихся необходимо ориентировать на систему соответствующих эвристических вопросов, доводимых в их сознании до уровня стереотипных." Синтез генетического подхода осуществляется с помощью задачи таких вопросов как: "Что нужно найти/доказать?", "Что достаточно доказать, чтобы решить задачу", "откуда это может следовать, из какой теоремы?" и т.д.[15, с.93].

В процессе обучения при помощи генетического подхода у учеников появляется осознание важности математической строгости утверждений и действий, вырабатывается стремление обосновать каждый этап доказательства.

Безусловно, на первых этапах обучения геометрии возникает огромное количество проблем и сложностей при попытках грамотно изложить и обосновать доказательства теорем. При обучении при помощи генетического подхода все правила оформления, записи, используемые в геометрии, не навязываются ученику, а возникают в соответствии с самой концепцией данного метода обучения, объясняются причины их возникновения. Таким образом, учащиеся лучше усваивают материал, и у них не возникают дополнительные преграды во время изучения новых понятий.

В данном подходе приветствуется создание школьниками задач, на которые применяется изученная теорема, свойства и т.д. Подобная творческая деятельность обеспечивает хорошее понимание структуры задачи, а также стратегию поиска решения. Ученики понимают роль и место каждой теоремы, определения, признака или свойства в школьном курсе геометрии, у них формируется целостный взгляд на геометрию, как науку, так же учителю при данном подходе нужно следить за математической учащегося, поощрять их рассуждения, открытия и идеи.

1.2 Когнитивно-визуальный подход к обучению

Безусловно, успешность ученика в усвоении материала зависит от учителя, какими он средствами пользуется, какой методикой и какой технологией обучения.

Родоначальником данного подхода является В.А. Далингер. Он утверждает, что в современной школе преобладает обучение, которое делает упор на развитие логического мышления учащихся, то есть на левое полушарие мозга, полностью игнорируя правое [19].

Ученые во многих источниках разделяют людей по типу восприятия: правополушарные и левополушарный, то есть аудиалы и кинестетики, визуалы. [31].

Для учащихся тяжело решать задачу, которая не соответствует его типу восприятия. В следствии чего возникает вопрос, как сделать так, чтобы обучение математики происходило с одновременной работой левого и правого полушария, то есть грамотное сочетание логического и наглядно-образного мышления?

Чтобы решить эту проблему, рационально было бы использовать когнитивно-визуальный подход при обучении геометрии. Данный подход к обучению характеризуется усвоением знаний, умений, навыков на основе использования визуального мышления.

"Одно из основных положений рассматриваемого подхода - широкое и целенаправленное использование познавательной функции наглядности. Реализация когнитивно-визуального подхода в процессе обучения геометрии позволяет сконструировать визуальную учебную среду-совокупность условий обучения, в которых акцент ставится на использование резервов визуального мышления учащегося. Эти условия предполагают, как наличие традиционных наглядных средств, так и специальных средств и приемов, позволяющих активировать работу зрения" [21, с.2].

Одно из самых главных достоинств когнитивно-визуального подхода - он учитывает индивидуальные особенности каждого учащегося и подходит для учащихся с разным типов восприятия.

Мордкович говорил: "Меньше схоластика, меньше формализма, меньше жестких моделей меньше опоры на левое полушарие мозга! Больше геометрических иллюстраций, больше наглядности, больше правдоподобных рассуждений, больше мягких моделей, больше опоры на правое полушарие головного мозга!" [38, с.5].

Действительно, в настоящий момент очень многие ученые считают, что левое полушарие головного мозга намного важнее правого, так как оно отвечает за логическое мышление. Но правое полушарие реализует творческую активность учащегося, что не мало важно для образовательного процесса.

Для решения проблемы реализации наглядности геометрии в школе нужно найти такое методическое обеспечение деятельности учащегося, которое приведет к активной работе визуального мышления, а в свою очередь, поспособствует качественному усвоению геометрических знаний. Методическое средство, которое подразумевает собой использование наглядных образов при обучении геометрии, можно сделать ведущим и тогда это плодотворно отразится на всем геометрическом образовании.

Формирование и развитие визуального мышления у учащихся достаточно важная и значительная проблема сегодняшнего времени. Вот что пишет по этому поводу пишет Далингер: "Проблема … требует для своего решения как общих подходов, так и выхода за рамки "чистой дидактики", учета современных достижений не только психологии, педагогике, философии, математики, но и психофизиологии, поэтому создание общей теории формирования и развития визуального мышления вызывает необходимость конструирования учебной деятельности школьников на более широкой теоретической основе, нежели это принято в настоящее время" [19, с.29].

Говоря о когнитивно-визуальном подходе нельзя не упомянуть о главном понятии - визуальное мышление. Известно, что визуальное мышление носит наглядную специфику, что и отличает его от вербального.

К.Д. Ушинский считает, что наглядность является средством воспитания мышления, а обучение должно быть построено на конкретных образах, наглядность должна быть важнейшим дидактическим принципом, на котором основывается обучение и присутствовать в методах и приемах обучения. По словам П.Ф. Каптерева, наглядное обучение есть единственно правильный и естественный метод обучения, вполне отвечающий ходу развития отдельных личностей. [38]

Успешность эффективного обучения математики зависит не только, как осуществлена визуализация учебного материала учителем, но и как данный принцип осуществлен в системе задач.

Уместно здесь привести слова М.И. Башмакова и Н.А. Резника [6, с.5]:

"Каждый учитель использует на уроке наглядный материал - формулы и чертежи на доске, рисунки и схемы на экране, плакаты и таблицы на стенах, модели и образцы в руках у учеников. Первая цель учителя состоит в том, чтобы ученик смотрел на предъявляемые ему зрительные образы. Этой цели достичь достаточно легко. Вторая цель состоит в том, чтобы ученик смотрел и видел то, что заложено в этих образах. Культура зрительного восприятия требует такого же длительного и серьезного воспитания, как культура письма и речи".

Согласно исследованиям В.А. Крутецкий и А.Л. Сиротюк у учащихся происходит индивидуальное восприятие не только материала, но и формирование образована основе него. У одних учащихся осуществляется представление образа, который не требует наглядного представления. Они могут свободно "крутить" его в своем воображении, проводить с ним операции, то есть хорошо фиксировать образ и преобразовывать его. У других учащихся протекает все иначе. Они не могут долго удерживать образ в уме, нуждаются в наглядном представлении предоставленного объекта. [31]

Если рассматривать реализацию когнитивно-визуального подхода, то ее особенность заключается в создании визуальной среды обучения. Она характеризуется совокупностью условий обучения, которые основываются на использование визуального мышления. Они обусловлены средствами и приемами, которые направлены на работу зрения для эффективных и продуктивных результатов усвоения учебного предмета. Но это не исключает применение традиционных средств обучения, скорее, средства должны реализовываться в некой совокупности. Учитель при осуществлении данного подхода должен заботиться об организации наглядного представления для учащихся, а ученики должны научиться правильно анализировать эту информации.

У учащихся в процессе изучения материала с помощью зрительного канала создаются образы двух видов: графические образы и условно - символические образы. Первые образы дают понять все особенности иллюстрации, так как графические образы всегда конкретны и дают достаточно четкое понимание о особенностях изображенного объекта. Условно - символьные образы, это такие образы, по которым по началу нельзя сказать обо всех особенностей объекта. Их можно выяснить путем различных преобразований, которые могут быть достаточно длительными.

Как было уже сказано, в когнитивно-визуальном подходе большую роль играют визуализированные задачи. Рассмотрим, как это понятие вводит Далингер и на основе этого определения мы и будем ассоциировать данный термин. "Визуализированной назовем задачу, в которой образ явно и неявно задействован в условии, ответе, задает метод решения задачи, создает опору каждому его этапу решения задачи либо явно или неявно сопутствует на определенных этапах решения. Предназначение визуализированных задач - формирование визуального образа, который помогает разрешить возникающие проблемы". Использование задач такого вида организовывает поисковую деятельность учащихся, в данном случае здесь входит в силу визуальный поиск. "Визуальный поиск - это процесс порождения новых образов, новых визуальных форм, несущих конкретную визуально-логическую нагрузку и делает видимым значение искомого объекта или его свойства" [19, с.102].

Вывод:

На основе проанализированных подходов мы делаем осознанный выбор в пользу когнитивно-визульного подхода, так как он наиболее эффективно реализует процесс обучения из-за своей универсальности по отношению различным типам мышления учащегося, учитывает его индивидуальные особенности и с помощью задействования визуального мышления приводит к качественному усвоению знаний, умений, навыков дисциплины геометрия. По нашему мнению, было бы более эффективно реализовать когнитивно - визуальный подход, который включал бы некоторые концепции из контектного и генетического подхода. "Смесь" подходов удовлетворяла бы требованиям к содержанию образования и эффективно боролась с неуспеваемостью по геометрии.

1.3 Психофизиологические и когнитивные основы обучения учащихся

Исследовав некоторые подходы при обучении нами был сделан выбор в пользу когнитивно-визуального. В данном пункте будет охарактеризована сущность когнитивно-визуального подхода. Его описание с точки зрения психофизиологии. Особое внимание будет уделено аспекту, связанному с функциональной асимметрией полушарий головного мозга. Так же рассмотрено понятие когнитологии и его возникновение, визуального мышление, которые и определяют когнитивно-визуальный подход.

Теория функциональной асимметрии полушарий головного мозга за последние десятилетия прошла несколько этапов развития. Было выдвинуто значительное количество теоретических предположений, большая часть из которых было проверено практическими исследованиями. К сожалению, в реальной практике педагогов и психологов различных учебных заведений достаточно редко используются индивидуальные данные профиля функциональной асимметрии, по которым можно было бы определять различные особенности протекания ряда психических процессов.

Мозг человека делится на два полушария: левое и правое. Различные клинические испытания доказали, что мозг асимметричен, но ни одно из полушарий не имеет каких-либо преимуществ перед другим. Главная особенность заключается в том, что полушария не работают в паре, обеспечивая тем самым нормальную психическую деятельность человека. Функциональна роль в образовании психики у левого и правого полушарий различна. Этот аспект изучает наука об асимметрии полушарий головного мозга - гемисоферология. В пользу этой концепции накоплено уже большое количество фактов, подтвержденных различными исследованиями [27].

Психологами и физиологами доказано, что левое полушарие отвечает за вербально-символические функции, а правое специализируется на пространственно - синетических. Одной из главных функций правого полушария является видение мира, именно оно начинает обработку информации. Этот факт необходимо учитывать в процессе построения методик обучения геометрии и при проведении уроков. Правое полушарие способно обрабатывать одновременно огромное количество мелких элементов, деталей, кусочков, осуществлять их объединение в общую "картину". Левое же полушарие обрабатывает информацию порциями, производя анализ каждой маленькой группы отдельно, как правило даже поэлементно. Таким образом, правое полушарие имеет некоторое преимущество перед левым в "создании образов для субъекта картины" [8, 37, 41].

Образы, возникающие в правом полушарии, приводят к тому, что часть связей существуют на неосознанном уровне. Соединение этих связей с другими в каком-то ином контексте может способствовать осознанию их. Такие явления называют озарением или интуицией. Интуиция - процесс перевода неосознаваемой связи на язык сознания, вербализация. Интуицию можно интерпретировать, как передачу информации и связей левому полушарию правым.

В [17, с.87] были приведены следующие таблицы:

Таблица 1. Области сознания

Левое полушарие

Правое полушарие

Логичское

Интуитивное

Последовательо

Хаотическое

Линейное

Абстрактное

Символическое

Холистическое

Основано на реальности

Ориентировано на фантазию

Вербальное

Невербальное

Временное

Вневременное

Дискретное

Аналоговое

Таблица 2. Навыки, связанные с полушарной специализацией

Левое полушарие

Правое полушарие

Письмо

Случайное осознание

Символы

Пространственные связи

Чтение

Формы

Фонетика

Математические вычисления

Расположение деталей

Разговор и декларирование Аудиальные ассоциации

Цветовая чувственность

Пение, музыка Артистичность Чувства и эмоции

Таблица 3. Действия, связанные с полушарной спецификой

Левополушарный учащийся

Правополушарный учащийся

Видят символы (буквы, слова) Оценки выше тройки

Выказывает визуальные поведенческие индикаторы

Необходимы ясные инструкции Любит проверять работу

Любит информацию в письменной форме

Фокусирован внутренне

Анализирует от части к целому

Повторяет фактическую информации

Дискомфорт в незавершенными творческими инструкциями

Переживает реальностью после чтения о ней

Видит конкретные образы Рискует отставать в чтении

Вызывает кинестетические поведенческие индикаторы

Любит самостоятельное решение Использует интуицию

Не любит проверять работу

Любит информацию в визуальной форме

Фокусирован на внешнее Анализирует от целого к части

Отвлекаемость, способность к саморазвлечению

Отвечает за личностные отношения

Переживает реальность до чтения о ней

На данный момент, материал, преподаваемый в образовательных учреждениях, прежде всего предназначен для людей с левополушарными навыками, в то время как ученики с правополушарным мышлением, как правило, оказываются неуспешными [19]. "Так как тип мышления напрямую связан с работой соответствующего полушария головного мозга, то, можно сказать, что практика обучения математике, усматривая одну из главных задач в развитии и тренировке логического мышления, направлен на стимуляцию "левополушарных" возможностей, игнорируя богатый потенциал возможностей правого полушария" [50, с.161].

В школьной программе обучения геометрии большой акцент делается на использование логическо-формальных средств, малое внимание уделяется образным компонентам. Фактически, при таком методе обучения задействуется только левое полушарие. Для правильной работы правого полушария и вовлечения его в мыслительный процесс важна, прежде всего, правильная подача и организация материала. Необходимо, чтобы визуально материал способствовал целостному восприятию, что способствовало бы усвоению взаимосвязей между всеми геометрическими зависимостями, величинами, понятиями.

Одной из основных задач школы является развитие у учащегося творческих способностей. В геометрии, как и во многих других дисциплинах, очень важно уметь оперировать образами как и для практических решений задач, так и для открытия чего-то нового.

На основе проанализированной литературы можно сделать вывод, что очень важно осуществлять сбалансированную работу головного мозга, то есть разумное сочетание логического и образных компонентов мышления.

В настоящее время широкое распространение получил термин "визуальное мышление", являющимся синонимом для зрительно-наглядное мышление. Сегодня нет четкого определения понятия визуального мышления, так как в различных источниках оно трактуется по-разному. Оно раскрывается как зрительное и интеллектуальное виденье, зрительное восприятие и мышление, внешняя и внутренняя форма.

В статье Крюковой С.А. описывается понятие визуального мышления: "Визуальное мышление означает не просто использование первичных зрительных образов в качестве материала мышления. Это было бы слишком примитивно. Визуальный язык мышления использует линии, диаграммы, ответы, графики и массу других средств для того, чтобы проиллюстрировать те соотношения, которые было бы весьма затруднительно описать обычным языком. Визуальное мышление-способ творческого решения проблемных задач в плане образного моделирования. Основой визуального мышления выступает наглядно-действенное и наглядно-образное мышление. Визуальное мышление - мышление образами. Его главное отличие и преимущество перед абстрактным и логическим мышлением - простота и эффективность" [33, с.3]

Основоположником термина визуальное мышление является Арнхейм. Он рассматривает визуализацию информации как процесс наблюдения, а это предполагает почти никакой мыслительной и познавательной активность учащихся, а визуальные дидактические средства выполняют лишь иллюстративную функцию [59]. В статье визуализация определяется на основе педагогических концепций (теории схем - Р.С. Андерсон, Ф. Бартлетт; теории фреймов - Ч. Фолкер, М. Минский и др.)" этот феномен истолковывается как вынесение в процессе познавательной деятельности из внутреннего плана во внешний план мысли - образов, форма которых стихийно определяется механизмом ассоциативной проекции" [11, с.44]

В статье Крюковой дается определении В.П. Зинченко [33, с.4]: "Визуальное мышление - это человеческая деятельность, продуктом которой является порождение новых образов, создание новых визуальных форм, несущих определенную смысловую нагрузку и делающих знание видимым" проводится четкое ассоциирование образного и визуального мышления как синонимов. Многие ученые (В.А. Далингер, Н.В. Бровка, Князева О.О. и др.) в своими исследованиями подтвердили, что визуальное мышление является видом образного, не совпадающее с визуальным. Говоря о визуальном мышлении, имеют ввиду только зрительный канал поступления информации, особенно при обучении геометрии. В своих работах они выделяют когнитивный способ визуализации, то есть когнитивно-познавательный подход к обучению. Они утверждают, что с таким подходом у учащихся происходит активная работа аналитико-мыслительной деятельности, когда учащийся изучает новый материал, но и дает содержательные знания, оказывая существенное влияние на глубину осознанности восприятия и понимания специальным образом представленного математического объекта [28].

Н.В. Бровка утверждал следующее: "визуализация или наглядность понимается шире, чем возможность зрительного восприятия, поскольку, воздействуя на органы чувств обучаемого, обеспечивает формирование более полного представления образа или понятия, что приводит, во-первых, к более прочному усвоению материала, во-вторых, развивает эмоционально-ценностное отношение к полученным знаниям" [10, с.150].

Вторым составляющим когнитивно-визуального подхода является понятие "когнитология". Перед тем, как его определить, рассмотрим его возникновение. В 50 года прошлого века в связи с развитием техники и кибернетики появились первые" думающие" машины, которые пытались решить разные логические задачи, играть в шашки и шахматы, пытающиеся понять устную и письменную речь. Такие появившиеся новшества заставили иначе смотреть на процесс мышления, познания и понимания. В середине 50-х годов в центре внимания оказался феномен знания и связанные с ним проблемы получения, хранения, обработки и репрезентации знаний как в голове человека, так и в компьютерной системе [39].

Историки полагают, что в 50-60 года в истории произошла когнитивная революция-смена научной парадигмы. Как писал известный ученый Н. Хомский, занимающийся теорией искусственного интеллекта и когнитивной лингвистики: "Когнитивная революция относится к состояниям разума и тому, как они обуславливают поведение человека, особенно - когнитивным состояниям: состояниям знания, понимания, интерпретаций, верований и т.п. Подход к человеческому мышлению и поступкам в этих терминах делает психологию и такой ее раздел, как лингвистика, частью естественных наук, занимающихся природой человека и ее проявлениями и в первую очередь - мозгом" [34, с.79].

Возникновение науки когнитологии принято считать 1960 год, так как именно в этот год был создан первый центр когнитивных исследований в Гарварде. "Когнитология - междисциплинарного научного направления, объединяющего философию (теория познания), когнитивную психологию, нейрофизиологию, антропологию, лингвистику и теорию искусственного интеллекта" [39, с.179].

Ю.М. Плотинский пишет: "Локомотивом когнитивного содружества, конечно, является теория искусственного интеллекта - ведь за ней стоят стремительно развивающиеся отрасли промышленности, связанные с производством компьютеров и электроники, развитием сети телекоммуникаций. Поэтому в когнитологии доминирует технологический подход к изучению знаний, а критерием качества когнитивных теорий является практическая реализация". [39, с.180]

1.4 Использование информационных технологий при обучении геометрии

Интенсивное внедрение информационных технологий очень сильно повлияло на образование. Такие ученые как М.П. Лапчик, Е.И. Мащбиц, В.А. Сластенин, И.Ф. Харламов и др. считают, что такое "вторжение в образовательный процесс способствует его совершенствованию. И.Ф. Харламов утверждает, что "компьютеризация обучения открывает более широкие возможности на внесения в процесс обучения новых технологий и коренных дидактических и методических усовершенствований, и было бы неправильно их не использовать" [50, с.455].

За последние десять лет появилось очень много различных программных средств, с помощью которых наиболее эффективно осуществляется обучение различных учебных дисциплин. Сегодня учителя активно используют их в обучении геометрии, кроме того, педагогическое образование нацелена на выпуск таких специалистов, которые обучены применять информационные технологии на уроке геометрии для достижения высокого качества образования учащихся. Согласно [20] в 2004 при проведении исследования было выяснено, что видят необходимость компьютеризации только 78 % учителей, 22% предпочитают традиционный метод обучения.95% не использовали компьютер при проведении урока и никогда не стремились к этому и только 11% используют компьютер при проведении занятий.2% на тот момент использовали Интернет для подготовки к урокам. При проведении похожего исследования [3] в 2014 году 83,12% учителей подтвердили использование ИКТ ежедневно и только 1,28% -5,6% используется время от времени или редко.30% утверждают, что используют Интернет для подготовки к урокам или выступлениям.96,47% педагогических работников считают, ИКТ - технологии существенно облегчают подготовку к занятиям и позволяют разнообразить их, однако, 1,58% ответили обратное. В обоих исследованиях принимало участие около 70% учителей 30-50 лет, остальной процент приходится на молодых педагогов и тех, кому за 50. Так же нужно отметить, что при том и другом исследовании у учащихся почти в 100% было желание использовать компьютер на уроках. Они говорили, что у них это вызывает большой интерес и, в следствии, мотивацию к обучению.

Перечислим некоторые достоинства компьютера и его дидактические возможности:

· С помощью применения компьютера у учащихся усиливается интерес к изучаемому предмету и усиливается мотивация;

· С помощью цвета, мудьтимедийности, аудио представление информации становится наиболее разнообразным;

· Компьютер позволяет организовать индивидуальное обучение на основе модели учащегося, учитывающей историю его обучения и индивидуальные особенности памяти, восприятия, мышления;

· Применение компьютера способствует активному участию учащегося в учебном процессе, позволяет сконцентрировать внимание на наиболее важных вещах в изучаемой теме;

· Учащиеся имеют возможность пользоваться большим объемом информации;

· Расширяет наборы применяемых учебных задач.

При проведении исследование было выяснено, что использование компьютерных программ благоприятнее влияет на образовательный процесс, чем использование традиционных методов обучения. Реализация обучения при помощи информационных технологий не должно полностью заменять традиционные методы, скорее, оно должно выступать как вспомогательное средство для создания успешной образовательной деятельности.

С помощью компьютерных средств можно увеличить принцип наглядности, так как учащиеся перед собой видят красивый оформленный материал, который может подкрепляться анимацией, звуковыми и графическими возможностями, которые воспринимаются органами чувств. При объяснении геометрического утверждения текстовые фрагменты сокращаются, тщательные и подробные выкладки заменяются образами [20]

Делаем вывод, что на сегодняшний день применение информационных технологий актуальная тема, которая требует внимания. С каждым годом число компьютерных программ все больше и больше увеличивается. С помощью каких осуществлять процесс обучения геометрии лучше - сказать достаточно сложно. В связи с этим, в следующем пункте проанализируем некоторые из ИГС и сделаем выбор в пользу одного компьютерного моделирующего средства.

Анализ и сравнение различных систем динамической геометрии в реализации этапов изучения геометрических утверждений.

На наш взгляд, наиболее продуктивно реализовывать когнитивно-визуальный подход при обучении геометрии в 8 классе через использование интерактивных геометрических сред.

Существуют различные программы для построение различных "живых" геометрических построений. В этом пункте будут рассмотрены различные моделирующие программы для реализации обучения геометрии в школе. Будут определены их возможности, проведен сравнительный анализ и выявление более подходящей программы для геометрического обучения.

Согласно статье "Использование интерактивной геометрической среды при обучении школьников планиметрии" [44, с.177] система динамической геометрии (DGS) или интерактивная геометрическая среда - это "программное обеспечение, позволяющее выполнять геометрические построения на компьютере таким образом, что при изменении одного из геометрических объектов чертежа остальные также изменяются, сохраняя заданные между собой соотношения неизменными". В статье "Реализация дидактических функций динамических компьютерных моделей". [5, с.216] говорится: "Под компьютерной математической моделью будем понимать математическую модель, описывающую развитие процесса во времени, оперирующую нечисленными алгоритмами и реализованную на ЭВМ".

В 1963 году ученым Иваном Сазерлендом была создана первая графическая станция Sketchpad. Она считается прототипом современных ИГС, а так же крупным прорывом в развитии компьютера и компьютерной графики в целом. Своим изобретением Айвэн Сазерлэнд доказал, компьютерная графика может быть использована в техническом, научном, художественном применении и открыл совершенно новый способ взаимодействия человека и компьютера.

Айвэн Сазерлэнд продемонстрировал, что компьютерная графика может быть использована для технического и художественного применения дополнение к демонстрации нового (для того времени) способа взаимодействия человека и компьютера. С помощью Sketchpad можно было рисовать линии и создавать с помощью них геометрические фигуры [57].

В 60-70 годах прошлого века Sketchpad начали рассматривать как средство, которое можно было бы использовать в образовании. Это было связано с математической реформой, которая наиболее интенсивно протекала во Франции. В 1967 году конгрессе в Стокгольме начали обсуждаться идеи внедрения информационных технологий в систему образования. так же поднимался вопрос о включении и исключении некоторых разделов школьного курса.

В 1980 году началась работа над созданием среды поддержки научной работы и образовательной деятельности с объектами дискретной математики (графами, булевыми функциями и др.) - Cabri. Для этого была создана группа из французских ученых, координатором которой выступал Жан-Мари. В процесса реализации этого проекта возникла идея полной замены доски, мела, бумаги и ручки компьютером. Основываясь на этом, было решено создать версию программу Cabri Gйomиtre, с помощью которой можно было бы получить динамические образы геометрических объектов и использовать их в обучении.

Не смотря на то, что были достигнуты успехи в компьютерной графики, использование программы в образовании было весьма ограниченным, так как учебные заведения, в основном, были оснащены терминалами, связанными с Центральными ЭВМ. С появлением ПК все возможности и достоинства программы были применены на практике. В 1988 году программа была замечена компанией Apple, в следствии чего начала активно использоваться в обучении геометрии.

Данный программный продукт был не русифицирован, но был по достоинству оценен и в России, о чем свидетельствует ряд статей и журнала "Компьютерные инструменты в образовании" преподавателем кафедры математики и информатики педагогического университета Вейнгартен Хайнцем Шуманом. [52, 53,54,55]

Одними из недостатков Cabri-geometre являются невозможность аналитического задания геометрических объектов сбора и обработки статистических данных, что значительно ограничивает возможности проведения конструктивных и численных разведочных экспериментов.

На рисунке ниже изображен перечень инструментов программы:

В 1985 году Николас Джакив создал программный продукт "Живая математика, которая изначально она была названа The Geometr?s Sketchpad, после чего, в 2005 году была русифицирована и названа "Живая геометрия". Само по себе название говорило о том, что в ней можно создавать динамические модели геометрических объектов. В дальнейшем название программы было изменено на привычное русским пользователям: "Живая математика". Данная система динамической геометрия позволяет стоить геометрическое место точек по их уравнениям, однако четко разделяет алгебраически и геометрически заданные объекты, не позволяя создавать из них общую геометрическую конфигурацию, варьировать способ задания и описания построенного объекта.

Программа "Живая математика" позволяет заносить данные в электронные таблицы при проведении компьютерного эксперимента, но имеет средств для статического анализа данных. Программа имеет достаточно простые и удобные инструменты.

Далее, хотелось бы упомянуть еще одну ИГС - DGS GeoNext. GeoNext - это динамическая геометрия программного обеспечения, которая была разработана полностью на Java. Период разработки-с 1999 по 2007 год на факультете математики и математического образования университета Bayreu. [14].

Интерактивная геометрическая среда (ИГС) GeoGebra была разработана австрийским математиком Маркусом Хохенвартером 2002 году. Программа обладает такими же уникальными возможностями, как и программное средство "Живая математика". Однако она имеет еще другие отличительные достоинства:

Встроенные инструменты статического анализа, которые занесены в электронную таблицу получение динамических записей разные варианты и сочетания способов задания геометрических объектов.

Нельзя не отметить, что Geogebra обладает возможностью для пользователя просматривать протоколы построения его динамической модели и отслеживания конструктивных связей динамического чертежа, что является очень важным условием для подтверждения корректности построенной динамической модели.

В 2006 году была выпущена отечественная интерактивная геометрическая система-"Математический конструктор", создателем которой стала фирма 1С. Главной отличительной особенностью от других ИГС является ориентация программы на учителей, а не на учащихся, а так же на подготовленных специалистов, которые занимаются созданием ЭОР.

Данная программа насыщена различными полезными инструментами для построения геометрических объектов, графиков функций и реализации компьютерного эксперимента.

Данная DGS имеет оригинальный интерфейс, который нацелен на максимальное удобство для пользователя, с имеющимися настройками в очень широких пределах, что дает возможным комфортно использовать программу для начинающего и опытного пользователя. В программе есть система автоматической проверки простроенного объекта и ответы на текстовые вопросы, которые можно включить в модель. Можно глубокое редактировать модели без их переделки и имеется поддержка стандартов SCORM, позволяющие легко включать модели сторонние обучающие системы.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены