Тематические разработки в Mathcad
Введение
Компьютерное моделирование, проведение вычислительного эксперимента является одним из современных методов исследования физических явлений. Он имеет свои особенности, преимущества и недостатки по сравнению с другими методами изучения физических систем. Совершенно очевидно, что студенты высших учебных заведений должны иметь представления о компьютерных моделях, численных методах изучения различных объектов познания, достаточно свободно ориентироваться в современных программных продуктах. Современный персональный компьютер позволяет за несколько секунд решить сложную систему уравнений, построить график изучаемой зависимости, промоделировать трудновоспроизводимый эксперимент.
Важным уровнем овладения методами вычислительной математики и физики является самостоятельное написание студентами различных компьютерных программ на алгоритмических языках программирования Basic, Pascal, Visual Basic, Delphi. Создавая подобные компьютерные модели «с нуля», работая с исходным кодом программы, студент глубже понимает конкретные способы обработки информации, методы программирования.
С другой стороны необходимо уметь работать с современными математическими пакетами, различными системами компьютерной математики. К ним относится пакет MathCAD – достаточно распространенная система автоматического проектирования (САПР), в которой объединены редактор документов, системный интегратор, центр ресурсов, электронные книги, справочная система, броузер Интернета.
Пакет MathCAD имеет мощный математический аппарат, позволяющий выполнять символьные вычисления, решать системы алгебраических и дифференциальных уравнений, операции с векторами и матрицами, писать программы, строить графики и поверхности, и т.д.
Mathcad – программное средство, среда для выполнения разнообразных математических расчетов, предоставляющая пользователю инструменты для работы с формулами, числами, текстами и графиками.
Mathcad позволяет выполнять как
численные, так и
В Mathcad предусмотрены панели инструментов, с помощью которых удобно вводить специальные символы. Построение графиков, вычисление интегралов и другие сложные операции выполняются заполнением в документе помеченных позиций.
Данная среда содержит:
- обширную библиотеку встроенных математических функций;
- инструменты построения двумерных и трехмерных графиков различных типов;
- средства создания текстов;
- программные конструкции, позволяющие писать программы для решения задач, которые сложно решать стандартными инструментами.
При изучении математики наиболее перспективным представляется использование Mathcad в качестве инструмента для моделирования решения прикладных задач. Это избавляет от необходимости проводить вручную большое количество вычислений, каждое из которых само по себе не представляет трудности, но в целом отнимает много времени.
Mathcad удобно применять
для создания дидактических
Глава 1. Дидактика как теория обучения, образования и роль дидактических материалов в процессе обучения.
1.1 Общее понятие о дидактике
Дидактика — это педагогическая теория обучения, дающая научное обоснование его содержания, методов и организационных форм. Отвечает на два наиболее общих вопроса: чему учить?» и «как учить?» как писал П. И. Пидкасистый. Термин происходит от греческого слова didaktikos, что означает «поучающий».
Дидактика — отрасль педагогики, разрабатывающая теорию обучения.
В настоящее время существуют различные определения дидактики и ее объекта.
Некоторые авторы определяют дидактику как теорию образования и обучения. В этом случае образование выступает как результат обучения, а обучение — как путь образования.
Иногда дидактику трактуют как последующее звено между психологией как истинным основанием педагогики и практикой обучения. Однако это больше относится к психологическим взглядам на процесс обучения.
Таким образом, дидактика — это педагогическая дисциплина, исследующая обучение на теоретическом уровне. Знание дидактики необходимо каждому педагогу, так как в современном обществе нельзя успешно решить ни одной крупной практической задачи без опоры на науку, на теоретические знания.
Однако дидактика не может дать практике окончательное и универсальное решение всех вопросов, так как процесс познания бесконечен. Развитие любой науки происходит через преодоление трудностей и противоречий.
Наука дает учителю материал для размышлений о собственной деятельности, сопоставления действительного с желаемым и тем самым помогает улучшить учебно-воспитательный процесс.
Сфера влияние педагогической теории обучения не должна ограничиваться ее применением к деятельности учителя.
Термин «педагогическая практика» имеет широкое значение и охватывает многие виды деятельности.
В русле широкого значения социальной практики разрабатывается общая стратегия образования на государственном уровне, создаются проекты педагогических процессов, готовятся учебные материалы и т.д.
Задача теории — обосновать все эти материалы и использовать в практике. Поэтому необходима теория практической деятельности, в данном случае теория деятельности обучения. По мнению П.И. Пидкасистого, это и есть дидактика.
Предмет дидактики— закономерности и принципы обучения, его цели, научные основы содержания образования, методы, формы, средства обучения. Общая дидактика отвечает на вопросы: с какими целями, чему и как обучать учащихся по всем предметам и на всех уровнях. Существуют частные дидактики, или предметные методики. Они исследуют обучение по отдельным предметам или уровню образования (методика начального образования, дидактика высшей школы). Общая дидактика составляет теоретическую основу частных дидактик, базируясь в то же время на результатах их исследований.
Задачи дидактики состоят в том, чтобы описывать и объяснять процесс обучения и условия его реализации, а также разрабатывать более совершенную организацию процесса обучения, новые обучающие системы, технологии.
1.2 Принципы обучения
Дидактические принципы — это основные положения, определяющие содержание, организационные формы и методы учебного процесса в соответствии с его общими целями и закономерностями. В принципах выражаются нормативные основы обучения, взятого в его конкретно-историческом виде (М. А.Данилов). Это категории дидактики, которые характеризуют способы использования законов и закономерностей в соответствии с намеченными целями.
Принципы дидактики определяются целями воспитания и зависят от конкретного исторического периода. По мере развития общества одни принципы могут исчезать, видоизменяться старые, возникать новые.
В истории
дидактики предпринимались
К. Д. Ушинский к дидактическим принципам относил сознательность и активность обучения, наглядность, последовательность, прочность знаний и навыков.
В качестве основополагающих общепризнанных дидактических принципов в настоящее время можно выделить следующие:
- сознательность и активность (приобретение знаний должно осуществляться в результате сознательной напряженной умственной деятельности; зависит от условий, факторов, мотивов обучения, организации и управления познавательной активностью обучающихся);
- наглядность (преобладающее значение зрительного анализатора при восприятии);
- систематичность и последовательность (знания будут прочными лишь при целостном восприятия материала; система научных знаний создается в последовательности, которая определяется внутренней логикой учебного материала и познавательными возможностями учащихся; навыки утрачиваются, если их систематически не упражнять);
- прочность (прочность усвоения знаний зависит от объективных (содержания и структуры материала) и субъективных (отношения учащихся к данному учебному материалу, обучению, учителю) факторов; от организации обучения, использования разнообразных видов и методов обучения);
- научность (использование в обучении установленных наукой фактов);
- доступность (учет закономерностей возрастного развития учащихся и уровней их развития);
- связь теории с практикой в основе положение классической философии и современной гносеологии о том, что практика — это первая и основная точка зрения познания).
1.3 Роль дидактических материалов в процессе обучения
Дидактический материал — особый тип наглядного учебного пособия, преимущественно карты, таблицы, наборы карточек с текстом, цифрами или рисунками, реактивы, растения, животные и т.д., раздаваемые учащимся для самостоятельной работы в классе и дома или демонстрируемые учителем перед всем классом.
Дидактический материал должен быть прост по своему содержанию и техническому оформлению, может быть изготовлен самими учащимися. Он мобилен и легко приспосабливается к выполнению различных дидактических задач. Дидактическим материалом называются также сборники задач и упражнений. (по Педагогическому словарю Т. 1 Изд-во АПН, М. I960. с.335)
Учащиеся при анализе своей самостоятельной работы часто указывают на потребность в самоконтроле за этой работой, на необходимость в снабжении их развернутым комментарием всех сложностей, встречающихся при выполнении заданий, на затруднения в самостоятельной ориентации в теоретическом материале. В результате опроса, в частности, выяснилось, что некоторые учащиеся, не имея собранных в одном пособии всех необходимых им сведений, в поисках нужной информации чаще обращаются к преподавателю, чем к учебнику или грамматическому справочнику. Таким образом, возникает необходимость в создании специальных дидактических материалов, предназначенных для самостоятельной работы учащихся в ходе реализации проекта. Многие педагоги предпочитают использовать в своей деятельности дидактические материалы исключительно контролирующего характера.
Учитывая то, что в основе любого проекта лежит, прежде всего, самостоятельная деятельность учащихся, а также то, что главное назначение дидактических материалов - использование их при самостоятельной работе, мы можем сделать вывод о том, что дидактические материалы в проекте должны играть несколько иную роль. Если это материалы контролирующего характера, то они должны обязательно предусматривать возможность самопроверки и самоконтроля. Система дидактических материалов в проекте должна также предполагать последовательное, поэтапное обучение учащихся различным приемам или способам учебной деятельности, а также использование заданий различного уровня (репродуктивного, преобразующего или творческого).
Современные
информационные технологии позволяют
разработчикам дидактических
В задачу учителя входит помощь обучаемому наиболее полно овладеть знаниями и попользовать их в решении практических задач.
В качестве наиболее значимых принципов обучения, реализуемых при разработке дидактических материалов, хотелось бы выделить следующие:
• принцип доступности (дидактические материалы подбираются учителем согласно достигнутого уровня учащихся);
• принцип самостоятельной деятельности (работа с дидактическими материалами осуществляется самостоятельно);
• принцип индивидуальной
направленности (работа с дидактическими
материалами осуществляется в индивидуальном
темпе, сложность и вид материалов может
подбираться также индивидуально);
• принципы наглядности и моделирования (поскольку наглядно-образные компоненты мышления играют исключительно важную роль в жизни человека, использование их в обучении оказывается чрезвычайно эффективным);
• принцип прочности (память человека имеет избирательный характер: чем важнее, интереснее и разнообразнее материал, тем прочнее он закрепляется и дольше сохраняется, поэтому практическое использование полученных знаний и умений, являющееся эффективным способом продолжения их усвоения, в условиях игровой (моделирующей) компьютерной среды способствует их лучшему закреплению);
• принцип познавательной мотивации;
• принцип проблемности (в ходе работы учащийся должен решить конкретную дидактическую проблему, используя для этого свои знания, умения и навыки; находясь в ситуации, отличной от ситуации на уроке, в новых практических условиях он осуществляет самостоятельную поисковую деятельность, активно развивая при этом свою интеллектуальную, мотивационную, волевую, эмоциональную и другие сферы).
Можно отметить следующее значение дидактического материала в проекте:
- Самостоятельное овладение учащимися материалом и формирование умений работать с различными источниками информации.
- Активизация познавательной деятельности учащихся.
- Формирование умений самостоятельно осмысливать и усваивать новый материал.
• Условные заменители, схемы
и рисунки в дидактическом материале
способствуют развитию творческого воображения,
позволяют «опредметить» абстрактные
понятия.
• Контроль с обратной связью, с диагностикой ошибок (появление на компьютере соответствующих комментариев) по результатам деятельности и оценкой результатов.
- Самоконтроль и самокоррекция.
- Тренировка в процессе усвоения учебного материала.
• Высвобождение учебного времени за счет выполнения на компьютере трудоемких вычислительных работ.
• Усиление мотивации обучения.
• Развитие определенного вида
мышления (наглядно-образного,
теоретического, логического).
- Формирование культуры учебной деятельности, информационной культуры общества.
- Активизация взаимодействие интеллектуальных и эмоциональных функций при совместном решении исследовательских (творческих) учебных задач.
1.4 Виды дидактического материала
- Дидактические тексты для обучения учащихся работе с различными источниками информации (учебником, картами, справочниками, словарями, электронными ресурсами и т.д.)
- Обобщенные планы некоторых видов познавательной деятельности: изучения научных фактов; подготовки и проведения эксперимента; изучения физического прибора; проведения научно-технического исследования; действия измерения; анализа графика функциональной зависимости; анализа таблиц.
- Памятки (инструкции) по формированию логических операций мышления: сравнение, обобщение, классификация, анализ, синтез.
- Задания по формированию умений сравнивать, анализировать, доказывать, устанавливать причинно-следственные связи, обобщать.
- Задания различного уровня сложности: репродуктивного, преобразующего, творческого.
- Задания с проблемными вопросами.
- Задания на развитие воображения и творчества.
- Экспериментальные задания.
• Обобщенная деятельностная
модель (ОДМ) эксперимента как метода самостоятельного
исследования, включающая в себя рекомендации
по формулировке цели эксперимента,
выдвижению и обоснованию гипотезы
экспериментального исследования,
планированию эксперимента; способы записи
результатов наблюдений и измерений; правила
измерения, оценку точности измерения;
графическую интерпретацию результатов
эксперимента; правила приближенных вычислений;
формулировку вывода по результатам эксперимента;
правила оформления отчета.
• Инструктивные карточки, отражающие логическую схему изучения нового материала и необходимые способы учебной работы.
• Карточки-консультации, дидактические материалы с поясняющими рисунками, планом выполнения заданий, с указанием типа задач и пр.
- Инструкции к лабораторным работам и фронтальным опытам.
- Листы самоподготовки учащихся к лабораторному занятию.
• Справочные материалы: «Лабораторное оборудование: приборы, их назначение и технические характеристики, правила пользования»; «Измерительные приборы. Правила пользования и особенности техники измерения»; таблицы физических величин и т.д.
• Алгоритм выполнения задания.
- Указание причинно-следственных связей, необходимых для выполнения задания.
- Указание теорем, правил, формул, на основании которых выполняется задание.
- Модели и имитация изучаемых или исследуемых объектов, процессов или явлений.
- Проведение лабораторных работ в условиях имитации в компьютерной программе реального опыта или эксперимента (ученик может по своему усмотрению изменять исходные параметры опытов, наблюдать, как изменяется в результате само явление, анализировать увиденное, делать соответствующие выводы).
- Тесты с возможностью самоконтроля.
Дидактические материалы нацелены на помощь в решении Ваших профессиональных педагогических задач, которые могут быть:
образовательными:
- расширять понятийный аппарат;
- формировать знания;
- формировать умения;
воспитательными;
развивающими:
- развивать навыки самостоятельной, познавательной, исследовательской деятельности;
- развивать навыки самоконтроля и взаимоконтроля;
- формировать навыки коллективной работы;
- развивать логическое мышление, формировать умения обобщать и делать выводы.
Для чего предназначается ДМ?
Разрабатываемые ДМ могут стать:
- стандартными средствами заданий для проверки усвоения объема знаний учащимися по выбранной теме;
- средствами протоколирования результатов на каждом шаге обучения и контроля успеваемости учащихся;
- средствами подведения итогов поисковой, творческой или исследовательской деятельности учащихся;
- помощниками в понимании изучаемого предмета, приобретении необходимых знаний, умений, навыков;
- средством проведения исследований;
- ресурсом для создания новых творческих работ учащихся.
1.5 Средства для создания дидактического материала
Создаваемые дидактические материалы могут быть выполнены с использованием различных средств: текстовых редакторов, электронных таблиц, графических редакторов, учебных программных сред. Могут быть использованы различные обучающие программы и системы, а также Интернет.
Текстовые редакторы
Использование дидактических материалов, созданных в текстовом редакторе позволит Вам формировать, разрабатывать и без труда совершенствовать комплект дидактических материалов, в зависимости от уровня подготовленности аудитории, расширить возможности учебного процесса, сделать этот процесс не только более эффективным и разнообразным, но так же повысить интерес к обучению.
Комплект разрабатываемых материалов может включать в себя проверочные тесты, контрольные задания, карточки, анкеты, плакаты, стенды, карты, таблицы и т.д., которые можно использовать
- на экране компьютера
- создание (ввод символа или текста);
- редактирование текста (удаление, копирование, перемещение, вырезание, вставка);
- форматирование символов (подчеркивание, изменение цвета, гарнитуры или размера шрифта);
- на бумаге в виде распечатки (текстовый редактор играет «пассивную» роль и не требует его изучения самими учащимися).
Первый вариант требует определенных навыков работы, как у учителя, так и ученика, а также необходимость проведения уроков с использованием ЭВМ. Второй же вариант облегчат учителю подготовку к уроку и полностью зависит от мастерства исполнителя этих материалов. Ниже мы приводим примеры, как можно использовать текстовые и графические редакторы.
Табличные редакторы
Создавая дидактические
материалы в электронных
Задача по экономике
Посмотрите также примеры на диске, прилагаемом к учебному пособию
Графические редакторы
Графические редакторы предполагают:
- работу с объектами, изображением (построением) объекта;
- редактирование объекта (перемещение, заливка, удаление, копирование вырезание, разрезание, вставка, поворот и др.);
- редактирование группы объектов (группировка, послойное перемещение и др.).
Интернет
Все мы прекрасно знаем, что такое Интернет, и какие возможности он предоставляет:
- свободный доступ к самой разнообразной информации;
- возможность быстрого поиска нужной информации и иллюстраций по определенной теме;
- использование выставленных в Интернете существующих методических разработок по различным разделам образовательных дисциплин;
- возможность тестирования для определения уровня своих знаний;
- дистанционное обучение;
- участие в телекоммуникационных олимпиадах и викторинах.
Глава 2 Электронные дидактические материалы
2.1 Что такое электронные ДМ
Такое определение ЭДМ дают А. А. Вихтуновская и Т. С. Марченко в статье «Проектирование электронных дидактических материалов»
Под электронным дидактическим материалом мы понимаем документы, целенаправленно разработанные для использования в учебном процессе с помощью прикладных программ общего назначения (или учебных программных сред) и построенные в соответствии с содержанием учебной темы и методикой преподавания учебного предмета. ЭДМ может содержать систему компьютерных заданий, справочную информацию, изучаемое содержание (с использованием текста, графики, анимационных сюжетов и др.), контрольные материалы. В электронный дидактический материал целесообразно иногда включать программные модули, обеспечивающие обратную связь с учащимися.
2.2 Какие возможности учителю дают электронные ДМ?
Использование различных подходов к изучаемой теме;
- личностно-ориентированный подход (индивидуализация и дифференциация процесса обучения);
- усиление мотивации обучения за счет использования различных видов деятельности и источников информации;
- активизация деятельности учащихся;
- вырабатывание и развитие логического, аналитического, пространственного, наглядно-образного, теоретического, творческого мышления;
- формирование умения ориентироваться в проблеме и искать пути ее решения;
- изменение характера познавательной деятельности;
- модульность;
- относительная простота разработки и доступность ее освоения;
- возможность использования различных программных средств как отдельно, так и в сочетании их друг с другом;
- автоматизация результатов деятельности с диагностикой ошибок и оценкой результатов;
- осуществление контроля с обратной связью, по результатам деятельности;
- автоматизация трудоемких вычислительных работ с высвобождением времени;
- визуализация учебной информации;
- моделирование и имитация изучаемых или исследуемых объектов, процессов или явлений, компьютер может не только создать модель таких явлений, но также позволяет изменять условия протекания процесса, показать с оптимальной для усвоения скоростью;
- обеспечение доступа к сети информации;
- формирование культуры учебной деятельности;
- информационной культуры общества.
2.3 Особенности проектирования электронных ДМ
Необходимо исходить из потребностей обучения конкретному предмету (или теме), чтобы ЭДМ мог отразить его содержание.
2.4 Технология создания и применения ЭДМ
- Определение целей обучения;
- отбор содержания учебного материала:
- анализ содержания учебной темы (или конкретного раздела) и методики ее преподавания;
- определение области и цели использования ЭДМ в системе уроков;
- разработка системы компьютерных уроков:
- проектирование компьютерных заданий для отобранных компьютерных уроков;
- выбор адекватного способа представления учебного материала;
- выбор программных средств;
- программная разработка компьютерных заданий;
- формирование методического аппарата;
- разработка методических рекомендаций
- экспертная оценка группой компетентных лиц, апробация и редактирование КЗ;
- выработка критерия оценки результатов обучения;
- разработка средств контроля знаний и способов их применения;
- выявление изменений уровня знаний под влиянием внедрения электронных учебных материалов
- включение ЭДМ в качестве дидактического средства в образовательный процесс;
- интерпретация полученных результатов.
Заключение
В информационном обществе главным ресурсом является информация, именно на основе владения информацией о самых различных процессах и явлениях можно эффективно и оптимально строить любую деятельность.
Компьютеры предоставляют уникальные возможности для использования их в учебном процессе. Использование компьютеров должно начинаться с подбора обучающих программ и продумывания организационных форм их применения, с разработки методик, использующих возможности компьютера в обучении.
В курсовой работе мы рассмотрели:
- Общее понятие о дидактике
- Принципы обучения
- Роль дидактических материалов в процессе обучения
- Виды дидактического материала
- Для чего предназначается ДМ
- Средства для создания дидактического материала
- Что такое электронные ДМ
- Какие возможности учителю дают электронные ДМ
- Особенности проектирования электронных ДМ
- Технология создания и применения ЭДМ.