Еще одна сфера орудийного использования ЭВМ — это обработка чисел с помощью электронных таблиц, которые являются естественным и простым инструментом, реализующим заданные вычислительные функции.
Электронные таблицы позволяют обрабатывать большие объемы информации, представленной в виде таблиц. Для различных расчетов можно применять разные виды таблиц, сохраняя их в памяти компьютера и используя по мере необходимости. С таблицей, даже достаточно большой, не умещающейся на экране, можно работать по частям, т. е. ее размеры не ограничиваются размерами экрана. Можно легко изменять таблицу, добавляя или удаляя строки и столбцы.
Форма и функции таблицы задаются так, что каждой ее клетке ставится в соответствие число, слово или формула. В определенные клетки таблицы заносятся исходные данные. Другие клетки предназначены для получения результатов, им ставятся в соответствие формулы. Компьютер выполняет вычисления по заданным формулам и записывает результаты в соответствующие клетки таблицы. Таблицу легко отредактировать, если, например, необходимо изменить формулы.
Информационно-справочные системы позволяют организовать хранение и быстрый доступ к большим объемам информации. Быстрый доступ — важнейшее свойство системы, повышающее ценность знаний благодаря увеличению скорости их оборачиваемости. На школьных компьютерах могут быть созданы специфические информационно-справочные системы, например каталог книг школьной библиотеки, перечень важнейших исторических событий, электронный энциклопедический словарь, математический справочник и т. п. Кроме того, в перспективе должен быть обеспечен доступ со школьных компьютеров к мощным базам данных, которыми будут располагать глобальные сети ЭВМ. Это позволит получать от этих баз данных на школьный компьютер практически любую информацию, обрабатывать ее, хранить в памяти и отображать на экране дисплея или в виде «твердой» копии на бумаге.
Использование компьютера в качестве инструмента для решения задач и обработки информации связано с освоением концепций использования математических и информационных моделей. Такие модели могут быть достаточно сложными и поэтому должны создаваться профессионалами. При изучении математики важно понять принципы создания моделей, адекватно отображающих реальные явления или процессы, и научиться строить некоторые простейшие модели. Здесь важно подчеркнуть, что реализация на ЭВМ моделей природных явлений или процессов превращает компьютер в инструмент исследования и получения новых знаний об исследуемых процессах, т. е. делает компьютер инструментом познания. На основе построенных математических моделей возможно внедрение в процесс обучения математике вычислительного эксперимента, большую роль которого как нового метода познавательной деятельности подчеркивал А. П. Ершов.
Учебное применение НИТ требует специальных педагогических программных средств. Наиболее широко распространенные программные средства типа «опросник» или «тренажер» обычно используются для контроля знаний учащихся или закрепления определенных учебных умений и навыков. В этом смысле компьютер является идеальным средством контроля тренировочных стадии учебного процесса. Другие программные средства соединяют функции обучения с одновременным контролем за усвоением нового материала.
Следует, однако, заметить: более чем 20-летний опыт применения подобных программных средств для целей обучения в целом ряде стран показал, что ожидаемого повышения эффективности учебного процесса не происходит. Это объясняют низким качеством большинства таких педагогических программных средств, которые изготовляются либо профессиональными программистами, не имеющими необходимых знаний в области педагогики и психологии, либо профессиональными педагогами, не обладающими программистскими умениями.
Для изготовления эффективных программных средств необходимо привлечь к работе и программиста, и педагога, и методиста, и психолога. В таком коллективе каждый мог бы заниматься своим делом: педагоги и методисты — разработкой и обоснованием сценария обучения, психологи — психологическими аспектами обучения с применением компьютера, программисты — программной реализацией разработанных педагогических сценариев.
Учитель математики может внести существенный вклад в создание педагогических программных средств путем разработки методически продуманного педагогического сценария по изучаемой теме.
Существующие педагогические программные средства, как правило, охватывают небольшие разделы учебного курса, в пределах одной темы. Это снижает эффективность их применения в учебном процессе. Сейчас надежды на серьезное повышение эффективности применения НИТ в обучении связывают с созданием так называемых компьютерных предметных сред, охватывающих крупные разделы учебного курса или даже несколько близких курсов (межпредметные компьютерные среды). В этом будущее новых информационных технологий обучения.
При создании компьютерных курсов по крупным разделам учебных предметов могут оказать определенную помощь так называемые инструментальные педагогические программные средства, ориентированные на непрофессиональных пользователей (учителей, методистов), позволяющие таким пользователям самостоятельно разрабатывать компьютерные учебные курсы и применять их в процессе обучения.
Типовой комплекс инструментальных педагогических программных средств в соответствии со своим назначением может включать подсистему автора курса, подсистему диалогового обучения и подсистему статистики (сбор и обработка результатов обучения).
Подсистема автора курса предназначена для создания и редактирования компьютерных учебных курсов. В общем виде компьютерный учебный курс включает вопросы и реакции на ответы обучаемого и представляет собой ориентированный граф, в вершинах которого находятся вопросы, а направление обхода графа задается реакциями на ответы обучаемого. Подготовка таких курсов в подсистеме автора осуществляется с помощью редактора, который делает работу по подготовке и редактированию курса удобной для преподавателя: диалог с редактором происходит на естественном языке, при этом автор видит содержание курса на экране практически в том виде, в каком оно предстанет затем перед обучаемым.
Созданный таким образом учебный курс реализуется благодаря подсистеме диалогового обучения, которая организует диалог с обучаемым путем интерпретации курса программой-интерпретатором. При работе в режиме обучения обучаемый не должен обязательно обладать развитыми навыками общения с компьютером. Всё, что от него требуется,— это элементарное умение пользоваться клавиатурой и следовать указаниям и подсказкам, имеющимся на экране. В процессе диалога с обучаемым компьютер строит протокол, представляющий «след» работы обучаемого с данным учебным курсом.
Подсистема статистики позволяет собрать и проанализировать результаты всех учащихся, охваченных сеансом обучения. Входными данными для этой подсистемы служат протоколы работы каждого обучаемого, а выходные данные — это имя обучаемого, номера вопросов и правильность ответа на каждый из них, тексты ответов, введенных обучаемыми, и т. п.
Дефектологическое применение компьютера в качестве средства обучения (в том числе и математике) может быть особенно эффективным, о чем имеется немало свидетельств в мировой практике. Такие возможности компьютера, как терпеливое повторение одного и того же материала, предоставление обучаемому индивидуального темпа продвижения в усвоении темы, мгновенная реакция компьютера на действия ученика, оказываются наиболее важными при обучении детей с дефектами развития.
Следует, однако, отметить, что внедрение компьютеров в процесс обучения школьников, страдающих физическими недостатками, сдерживается в настоящее время из-за отсутствия специальных устройств ввода-вывода информации: распознавателей и синтезаторов речи, специальных клавиатур, устройств печати, использующих шрифт Брайля, преобразователей текста в речь и т. п.
Учительское применение компьютера идет по трем направлениям. Во-первых, компьютер используется для обеспечения учебного процесса (все уже рассмотренные виды применения компьютера). Во-вторых, с помощью компьютера осуществляется контроль за учебным процессом (применение специальных программ, позволяющих судить о степени усвоения материала учащимися и оценивать учебную работу). В-третьих, компьютер применяется для подготовки необходимых учебных материалов (поурочное планирование, методические разработки, индивидуальные задания, контрольные работы и т. д.), для ведения личного архива учителя и т. д.
Очень важным моментом является развитие у учителей умений и навыков критической оценки педагогических программных средств. Учителя должны самостоятельно определять место программных средств в учебном процессе и их педагогическую эффективность, оценивать результаты их применения и корректировать в зависимости от этого процесс обучения. С перечисленными вопросами тесно связаны проблемы отбора материала, при работе с которым компьютер будет наиболее полезен. Одновременно следует выявить и темы, более эффективно изучаемые традиционными методами, без компьютера.
Сценарий программы по теме «Подобие треугольников»
М. Н. Смола (г. Химки Московской обл.)
Одним из условий успешного применения ПЭВМ на уроках математики является соответствующее программное обеспечение. Особенно перспективным представляется использование ПЭВМ при изучении курса геометрии, где большую пользу окажут графические возможности компьютеров.