Информационные технологии как средство формирования пространственного воображения школьников при изучении курса стереометрии
Выпускная квалификационная работа
по специальности 050201 «Математика»
Актуальность исследования. Характерной чертой развития школьного образования является непрерывный поиск эффективных форм и методов обучения, путей совершенствования образовательного процесса в целом. Это связано с повышением требований, предъявляемых к выпускникам школ, способным грамотно и эффективно действовать в высокоразвитой информационной среде, умеющим адаптироваться при непрерывно изменяющихся условиях. Исходя из этого, возникает необходимость повышения качественного уровня обучения, совершенствования методик преподавания школьных дисциплин. Значительное место в системе формирования интеллектуальной и творческой личности школьника отводится изучению геометрии как дисциплины, обладающей огромным гуманитарным и мировоззренческим потенциалом. Она, как ни какая другая, развивает логическое мышление и пространственное воображение школьников, имеет большие возможности для показа силы научных методов в познании окружающего мира, выяснения процесса формирования понятий и путей возникновения, представляет важную составляющую математики и является одним из основных компонентов общечеловеческой культуры.
Для достижения высокого уровня геометрической подготовки учащихся необходимо обеспечить возможность приобретения ими глубоких фундаментальных знаний, развития пространственного воображения, стремления к самостоятельному изучению нового материала. Решению этой проблемы способствует внедрение в учебный процесс новых информационных технологий, являющихся эффективным средством управления познавательной деятельностью и формирования пространственных представлений учащихся.
Результаты вступительных экзаменов по математике в высшие учебные заведения показывают, что уровень геометрической подготовки школьников низкий, значительное число абитуриентов не справляются с решением геометрических задач. Данные наблюдения выявляют ряд существенных недостатков, к которым относятся: формализм в усвоении фундаментальных знаний, недостаточное развитие пространственного воображения и логического мышления, отсутствие целостного представления о сущности геометрических объектов, неумение применять имеющиеся знания в нестандартных ситуациях. Именно поэтому актуальной становится такая организация процесса обучения геометрии, при котором овладение знаниями происходит с использованием новых информационных технологий. При их использовании открываются огромные возможности изменения и совершенствования методики отбора необходимой теоретической и практической информации, которая способствует улучшению формирования пространственного представления школьников на уроках геометрии. Такой процесс обучения характеризуется индивидуальным и дифференцированным подходом, приводят к изменению содержания и характера деятельности между учителем и учеником.
Таким образом, мы пришли к следующим противоречиям между:
- развитием информационных технологий и недостаточностью методических решений по их использованию с целью формирования пространственного воображения школьников при обучении стереометрии в 10-11 классах;
- необходимостью формирования пространственных представлений при обучении стереометрии и невозможностью его осуществления без наличия определенных знаний и умений учащихся.
Указанные противоречия определяют проблему исследования: какова методика формирования пространственного воображения школьников 10-11-х классов с использованием информационных технологий.
Объект: процесс обучения геометрии учащихся старших классов общеобразовательной школы.
Предмет: методика формирования пространственного воображения школьников 10-11 классов в процессе преподавания стереометрии с использованием информационных технологий.
Цель исследования: разработать методику формирования пространственных представлений школьников 10-11 классов в процессе преподавания стереометрии с использованием информационных технологий.
Гипотеза исследования: процесс формирования пространственного воображения школьников 10-11 классов при обучении стереометрии будет наиболее эффективным при условии:
1. Применения информационных технологий на различных этапах урока геометрии (обучение, контроль, практические и лабораторные задания).
2. Использования в процессе обучения программного обеспечения, влияющего на развитие пространственных представлений школьников.
3. Разработки комплекса учебно-методических задач с компьютерной поддержкой, направленных на развитие пространственного воображения школьников.
Задачи:
1. Изучить степень разработанности изучаемой проблемы в психолого-педагогической, методической, учебной и специальной литературе.
2. Провести анализ современного состояния исследуемой проблемы в практике школьного геометрического образования.
3. Проанализировать структуру и содержание процесса обучения стереометрии.
4. На основе анализа выявить особенности организации деятельности школьников с использованием компьютерных программ.
5. Рассмотреть некоторые психолого-педагогические принципы развития пространственного воображения.
6. Определить способы и конкретные приемы активизации пространственного воображения на уроках математики у учащихся старших классов.
7. Обосновать влияние информационных технологий на развитие пространственных воображения школьников на уроках стереометрии.
8. Разработать комплекс специальных учебно-методических задач с компьютерной поддержкой, направленных на развитие пространственных представлений школьников.
9. Разработать дидактическую модель формирования
10.Провести опытно – экспериментальную работу, направленную на определение эффективности использования информационных технологий в формировании пространственного воображения школьников.
Методы:
1. Теоретический анализ педагогической, психологической, методической, учебной и специальной литературы по исследуемой проблеме.
2. Педагогическое наблюдение.
3. Обобщение педагогического опыта.
4. Опрос студентов и преподавателей.
5. Педагогический эксперимент и математические методы его обработки.
6. Анализ имеющихся программных продуктов в области геометрии.
7. Моделирование отдельных уроков.
Теоретико-методологической основой работы являются исследования в области:
- философии и методологии математического познания и математического образования; (К.А. Абульханова-Славская, Т.К. Ахаян, Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, Г. А. Бордовский, А. А. Вербицкий, П. Я. Гальперин, В. В Давыдов, М.А. Данилов, И.К. Журавлев, Л.В. Занков, В.В. Краевский, B.C. Леднев, А.Н.Леонтьев, И.Я. Лернер, С. Пейперт, Ж. Пиаже, П.И. Пидкасистый, М.Н. Скаткин, Ю.Ф. Фоминых, В.А. Якунин и другие);
- создания и использования средств обучения и учебно-материальной базы (Л.С. Зазнобина, B.C. Леднев, А.А. Макареня, Т.С. Назарова, Е.С. Полат, Л.П. Пресман, Н.А. Пугал, И.В. Роберт, Н.Н. Суртаева, С.Г. Шаповаленко и другие);
- теории методологии и практики информатизации образования (Н.В. Апатова, А. Борк, Ю.С. Барановский, Я.А. Ваграменко, А.П. Ершов, В.А. Извозчиков, К.К. Колин, А.А. Кузнецов, В.В. Лаптев, М.П. Лапчик, Н.И. Пак, В. Г. Разумовский, И. В. Роберт, И. А. Румянцев и другие);
- теории и методики обучения математике (И.К. Андронов, В. В Афанасьева, И.И. Баврин, Н.Я. Виленкин, Г.Д. Глейзер, В.А. Гусев, Г.В. Дорофеев, Ю.М. Коля-гин, Г.Л. Луканкин, В.Л. Матросов, А.Г. Мордкович, Е.С. Петрова, Г.И. Саранцев, И.М. Смирнова, А.А. Столяр, Л.М. Фридман, Г. Г. Хамов, Р. С. Черкасов, И.Ф. Шарыгин, СИ. Шварцбурд, Л. В. Шкерина, И. С. Якиманская и другие).
Научная новизна исследования заключается в следующем:
1. Представлены сущность и характеристика пространственного воображения, выделены его критерии (владение мыслительными операциями: анализ, синтез, сравнение, обобщение, абстрагирование и т.д.; сформированность ниже перечисленных умений) и показатели (глубина, широта, гибкость, устойчивость, полнота, динамичность и целенаправленность).
2. Разработана и теоретически обоснована дидактическая модель формирования пространственного воображения школьников при изучении курса стереометрии с использованием информационных технологий.
3. Разработана методика использования компьютерных обучающих программ при изучении курса стереометрии в 10-11 классах общеобразовательной школы.
Практическая значимость результатов исследования состоит в том, что для учащихся 10-11 классов:
- внедрена дидактическая модель формирования пространственных представлений школьников при проведении уроков по геометрии;