371 ИНТЕРАКТИВНЫЕ СРЕДЫ В ОБУЧЕНИИ ВЫСШЕЙ

ИНТЕРАКТИВНЫЕ СРЕДЫ В ОБУЧЕНИИ ВЫСШЕЙ
МАТЕМАТИКЕ СТУДЕНТОВ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ
СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ
М. С. Помелова
Арзамасский государственный педагогический институт
Арзамас, Россия
E-mail: marimari07@mail.ru
В настоящее время широкое распространение получили интерактивные
средства обучения на базе современных информационных и коммуникационных технологий. В статье представлено одно из направлений новых средств
обучения – интерактивные среды. Выделены возможные пути внедрения интерактивных сред в обучение высшей математике студентов педагогических специальностей.
Ключевые слова: интерактивное обучение, интерактивность, интерактивные средства обучения, интерактивные среды.
371
На современном этапе модернизации российского образования, в условиях информатизации, актуальными являются вопросы использования в учебном процессе
современных информационных и коммуникационных технологий, в том числе интерактивных средств обучения.
Именно использование интерактивных средств обучения в учебном процессе
позволяет реализовать на практике инновационные идеи и направления индивидуализации и информатизации образования.
Интерактивное обучение – это, прежде всего, диалоговое обучение, в ходе которого осуществляется освоение опыта обучаемым (стихийное или специально организованное) на базе взаимодействия с чем-либо (компьютером) или кем-либо (человеком).
Различают три интерактивные формы взаимодействия:
– межличностная интерактивность, которая подразумевает двунаправленную
переписку между людьми, в ходе которой получатель и отправитель сообщений могут поменяться местами и создать подлинное взаимодействие, если пребывают, в активной позиции и обоюдной заинтересованности (электронная почта или дискуссионные списки по определенной тематике);
– информационная интерактивность, которая ограничена возможностями, заранее предусмотренными при проектировании электронных изданий. Они нацелены на
представление информации, навигацию по содержанию и размещение каких-либо
сведений, включают использование гиперссылок, заполнение форм, поиск данных по
ключевым словам и прочие формы взаимодействия;
– человеко-компьютерное взаимодействие или взаимодействие человека с компьютером – область, относящаяся к взаимодействию между пользователем и аппаратно-програмным обеспечением компьютера, например, через такие устройства и
средства взаимодействия, как мышь, клавиатура, графический интерфейс, распознавание голосовых команд.
Существует множество подходов рассмотрения способов реализации интерактивности. Если процесс интерактивного общения происходит между компьютером и
человеком, то можно представить его как совокупность простейших элементов «запрос-реакция», где «запрос» – некий сигнал от пользователя к обучающей программе
(или обратно), а «реакция» – ответ на него, причем ответ влияет на дальнейшие действия запрашивающей стороны. Некоторые интерактивные элементы, в которых
пользователь обращается к программе или посылает ей управляющие сигналы, присутствуют в любой программе. Они образуют различные системы навигации, помощи, справки или поиска. Задача эффективной организации интерактивности в том,
чтобы из простейших элементов типа «запрос-реакция» составлять «цепочки» или
«деревья», в которых реакция на предыдущий запрос определяет содержание последующих запросов. Например, при обучении решению задачи в интерактивном режиме по данному учащимся первому ответу формируется сообщение об ошибке, даются
подсказки; после второй попытки ввода ответа выводится иной набор сообщений.
При проведении тестирования по результатам ответов система может предлагать
учащемуся задания разной степени трудности в зависимости от успешности предыдущих действий. Существуют системы-тренажеры, в которых трудность очередного
задания и время, отводимое на его выполнение, определяется правильностью и скоростью ответов на предшествующие вопросы. Интерактивное обучение позволяет
перейти от пассивного обучения к активному способу реализации образовательной
372
деятельности, сформировать индивидуальную траекторию обучения для каждого
учащегося, который становится в этом случае главным участником образовательного
процесса.
Возможности взаимодействия значительно увеличивают эффективность усвоения знаний учащимися. В настоящее время принцип интерактивности реализуется
при создании различных элементов электронных изданий: интерактивных моделях,
тренажерах, предназначенных для обучения решению задач, видеофрагментах химических экспериментов, гипертексте.
Различают активный и пассивный диалоги пользователя с интерактивной программной средой. При активном диалоге, активном режиме взаимодействия пользователя с интерактивной обучающей программной средой устанавливаются равноправные взаимоотношения его участников. Обычно для организации активного диалога используются директивные (командные) языки, или языки, близкие к естественным. Пассивный диалог представляет собой иной режим взаимодействия пользователя с интерактивной обучающей программной средой. Инициатива ведения диалога в
этом случае принадлежит программной среде, ведущей за собой пользователя, требуя
от него (в точках ветвления) вычислительного процесса или принятия решения, предоставляющей дополнительную информацию, необходимую для принятия адекватных решений. В пассивнои диалоге интерактивная обучающая программная среда
обеспечивает пользователя информационными сообщениями, подсказками и другими
комментариями, облегчающими взаимодействие с ней. Запросы к пользователю
строятся обычно либо в виде меню, либо в виде шаблонов.
В научно-методической литературе различают следующие интерактивные средства учебного назначения:
– интерактивные учебники (программно-методический комплекс, обеспечивающий возможность самостоятельно освоить учебный курс или его большой раздел;
– предметно-ориентированные среды (программа, пакет программ, позволяющий оперировать с объектами, операции над объектами и отношениями, соответствующие их определению, а также обеспечивает наглядное представление объектов и
их свойств);
– лабораторный практикум (служат для проведения наблюдений над объектами
или их свойствами, для обработки результатов наблюдений, для их численного и
графического представления, для исследования различных аспектов использования
этих объектов на практике)
– тренажеры (служат для отработки и закрепления технических навыков решения задач, обеспечивают получение информации по теории и приемам решения задач, тренировку на различных уровнях самостоятельности, контроль и самоконтроль).
– контролирующие программы ( программные средства, предназначенные для
проверки (оценки) качества знаний).
– справочники, базы данных учебного назначения (программы этого класса
предназначены для хранения и предъявления учащемуся разнообразной учебной информации справочного характера. Для них характерны иерархическая организация
материала и средства быстрого поиска информации по различным признакам или по
контексту).
Перечислим основные интерактивные средства обучения, которые можно успешно применять при изучении высшей математики в вузе: интерактивные проекторы; интерактивные доски; интерактивные панели; интерактивные дисплеи; интерак-
373
тивные планшеты; интерактивные компьютеры; интерактивные системы голосования; интерактивные системы тестирования; интерактивные презентационные трибуны; интерактивные проекционные комплекты; интерактивные проекционные приставки; интерактивный учебный кабинет; интерактивные учебные пособия.
Применение интерактивных досок в обучение высшей математике позволяет
решить ряд педагогических задач: качественно изменить подачу материала; повысить
интерес к предмету; расширить виды учебной деятельности; экономия учебного времени.
Наиболее популярными интерактивными средами в изучении высшей математике являются: Mathcad, Advanced Grapher, Plotter.
Остановимся на программе Advanced Grapher, использующейся в качестве виртуальной моделирующей среды. Программа Advanced Grapher представляет собой
графопостроитель с широкими дополнительными возможностями. Она позволяет
строить разнообразные графики на плоскости, проводить исследование функций, находить приближенно корни алгебраического уравнения и точки экстремума функции
одной переменной, получать аналитическое выражение для производной, выполнять
численное интегрирование, графически решать неравенства, осуществлять регрессионный анализ и т. д. Ее можно использовать при изучении математического анализа,
математической логики, аналитической геометрии, теории вероятностей и математической статистики.
Для осуществления как численных, так и символьных вычислений целесообразно выбрать один из универсальных математических пакетов, например, Mathcad
(этот пакет входит в учебную программу по дисциплине «Информатика»). На лекциях можно продемонстрировать, как с помощью Mathcad вычисляются пределы, производные, интегралы, исследуются на сходимость ряды, составляются многочлены
Тейлора, выполняются действия с матрицами, векторами, комплексными числами,
решаются системы линейных алгебраических уравнений и т. д. Можно подготовить
иллюстрации с графиками функций одной или двух переменных, с поверхностями и
кривыми на плоскости или в пространстве, заданными различными способами.
Mathcad и Advanced Grapher также целесообразно использовать при разработке тематики курсовых работ и научно-исследовательских работ со студентами.
Применение данных интерактивных средств обучения позволит раскрыть такие
разделы, как «Функции, последовательности, пределы», «Дифференцирование функций одной переменной», «Исследование функции с помощью производной», «Интегральное исчисление функций одной переменной», «Дифференциальное и интегральное исчисление функций нескольких переменных», «Дифференциальные уравнения», «Аналитическая геометрия и линейная алгебра», «Векторный анализ и элементы теории поля», «Ряды», «Теория вероятностей», «Элементы математической
статистики». Использование интерактивных средств в обучении высшей математике
позволит строить разнообразные графики на плоскости, проводить исследования
функций, получать аналитическое выражение для производной, выполнять численное интегрирование, графически решать неравенства, осуществлять регрессионный
анализ и т. д.
Использование интерактивных средств обучения в системе с классическим обучением в педагогических вузах позволит построить современный курс высшей математики.
Широко используются интерактивные геометрические среды, специально разработанные для образовательных целей и позволяющие выполнять на компьютере
374
геометрические построения, состоящие из геометрических объектов, а также задавать
соотношения между этими объектами. Интегративная геометрическая среда позволяет изменять геометрические объекты в рамках заданных соотношений. При этом остальные геометрические объекты также изменяются, сохраняя заданные соотношения неизменными. Выделяют следующие интегративные геометрические среды: Живая геометрия; математический конструктор; GeoNext; GeoGebra.
На базе современных интерактивных сред разрабатываются интерактивные
учебники, в настоящее время проводится широкомасштабная экспериментальная
программа по внедрению интерактивных учебников по геометрии в среде GeoNext и
GeoGebra, которые позволяют повысить мотивацию к обучению, стимулировать исследовательскую деятельность учащихся, а также направлены на реализацию деятельностного и дифференцированного подходов.
Использование интерактивных средств обучения в системе с классическим обучением в педагогических вузах позволит построить современный курс высшей математики.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ноздрачева, В. П. О модернизации курса высшей математики в военном вузе с помощью некоторых информационных технологий / В. П. Ноздрачева // Интернет-журнал «Вопросы интернет образования». Режим доступа: http://vio.uchim.info/Vio_46/cd_site/articles/art_2_5.htm
2. Розина, И. Н. Педагогическая компьютерно-опосредованная коммуникация. Теория и практика /
И. Н. Розина. М.: Логос, 2005. 460 с.
3. Ахлебинин, А. К. Использование интерактивного компьютерного самоучителя решению задач в
преподавании химии / А. К. Ахлебинин. // Наука и школа. 1998. №2. С. 33–37.
4. Чайков, С. Г. Методика обучения учащихся решению химических задач с использованием информационных технологий: дисс. … канд. пед. наук: 13.00.02. М., 2005.
375