Проектирование автоматизированной системы обучения решению математических задач на основе учебно-познавательных барьеров

№25-1,

педагогические науки

В данной статье рассмотрены основные аспекты проектирования автоматизированной системы обучения решению математических задач на основе учебно-познавательных барьеров.

Похожие материалы

Согласно специфике математической задачи и ее решения [1, 5], а также ряду соответствующих педагогических технологий [6, 7], логика процесса обучения решению математических задач может быть подчинена стадиям и этапам преодоления дифференцированных групп учебно-познавательных барьеров (УПБ) [3]. Согласно Б.М. Кедрову, познавательно-психологический барьер преодолевается в результате пересечения двух рядов событий: первый ряд обусловлен движением творческой мысли, стремящейся к познанию нового; второй ряд – это внешнее событие, которое вклинивается в первый ряд и как бы увлекает за собой движение мысли, которая до тех пор безуспешно пыталась пробиться сквозь познавательно-психологический барьер [2].

С учетом дидактического аспекта таких рядов событий механизм преодоления УПБ будет аналогичен механизму преодоления познавательно-психологического барьера. При этом в процессе решения математической задачи необходимыми условиями преодоления УПБ являются: непрерывность мысли в направлении поиска решения задачи; понимание сути проблемной ситуации, моделью которой выступает решаемая задача; перебор возможных вариантов ее решения (преодоления УПБ); развитое ассоциативное мышление [4]. Перебор возможных вариантов становится основой организации эвристической деятельности в процессе обучения решению математических задач. Г.С. Альтшуллер предлагал для решения задач технического творчества использовать специальные алгоритмы, суть которых также заключалась в организованном переборе различных технических приемов для нахождения подходящего варианта или возникновения новых идей [1].

Для организации эвристической деятельности при решении математической задачи предлагается следующая схема: обучающийся в процессе поиска решения задачи получает доступ к классифицированной системе УПБ. Для каждого типа УПБ определена его специфика, даны примеры проблемных ситуаций с УПБ. По типу УПБ описаны варианты его преодоления. Обучающийся имеет возможность воспользоваться классификацией УПБ, соотнося УПБ с характером проблемной ситуации, обусловливающей поставленную перед ним математическую задачу. После определения УПБ необходимо определить способ их преодоления. Общая направленность процесса обучения решению задач на анализ и идентификацию УПБ задается целенаправленной работой обучающихся с классификацией способов, приемов и операций преодоления УПБ.

Проектирование автоматизированной системы обучения (АОС) решению математических задач основано на разработке ряда проектных характеристик: целевых, функциональных, содержательных, структурных, информационно-динамических, технических. Проектные характеристики позволяют рассмотреть разрабатываемую обучающую систему под разными углами, обеспечивая наиболее полное ее описание.

Автоматизированная система обучения решению задач направлена на реализацию таких целей, как: обучить методам решения задач; сформировать умения и навыки по решению указанных видов задач; обучить эвристической деятельности при поиске решения математических задач на основе УПБ.

К основным функциям автоматизированной системы относятся: обучающая (направлена на обучение методам решения задач и формирование соответствующих умений и навыков); контрольно-диагностическая (обеспечивает обратную связь в учебном процессе, контроль выполненного объема учебных задач и идентификации УПБ и способов их преодоления, реализует диагностику обученности в предварительном, промежуточных состояниях и достигнутых результатов в процессе обучения); управляющая (обеспечивает управление остальными функциями в соответствии с поставленными целями, стратегией и этапом обучения).

Для раскрытия структуры и принципов функционирования автоматизированной системы обучения решению задач целесообразно использовать совокупность связей между модулями системы, отражающую их взаимодействие (см. рис. 1). Под модулем системы понимается ее функционально завершенный компонент. Для возможности реализации УПБ в учебном процессе разработанная автоматизированная система наряду со стандартными модулями, которые содержатся в современных АОС, включает в себя ряд специализированных модулей: идентификации УПБ; идентификации способов, приемов и операций преодоления УПБ. В стандартные модули также вносятся специальные компоненты.

Модуль идентификации УПБ функционирует совместно с модулем практикума по решению задач (в режиме решения задачи на экране компьютера одновременно отображаются окно задачи и окно модуля идентификации УПБ). Модуль идентификации УПБ учитывает иерархическую классификацию УПБ, которая выводится на экран в виде древовидной структуры в отдельно открывающемся окне. Для навигации по дереву УПБ разработан особый управляющий компонент, обеспечивающий удобную организацию интерфейса при идентификации УПБ, а также возможность получения быстрой справки с подробным описанием по любому интересующему УПБ, не выходя из режима решения задачи. Обучающийся, отметив необходимый УПБ, переходит в режим идентификации способов, приемов и операций преодоления отмеченного УПБ (запускается модуль идентификации способов, приемов и операций преодоления УПБ).

Модуль идентификации способов, приемов и операций преодоления УПБ построен на основе иерархической классификации приемов, способов и операций преодоления УПБ. Для каждого пункта классификации предусмотрена возможность быстрого вызова справки о способе, приеме или операции преодоления УПБ. После идентификации способов, приемов и операций преодоления данного УПБ обучающийся возвращается в исходный режим решения задачи и идентификации УПБ для дальнейшей работы с задачей.

Проектирова­ние ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ной сис­те­мы обу­че­ния ре­ше­нию ма­те­мати­че­ских за­дач на основе учебно-познавательных барьеров

Накопление, обработка и вывод статистической информации реализуется практически во всех современных АОС. Спецификой модуля обработки и вывода статистики в рамках предлагаемого подхода является то, что в процессе обучения собирается и обрабатывается вся статистика по идентификации УПБ, способов, приемов и операций их преодоления. На ее основе оцениваются способности обучающегося выявлять затруднение на различных этапах решения задачи, адекватно выбирать и использовать способы, приемы и операции для преодоления такого затруднения.

Список литературы

  1. Альт­шул­лер Г.С. Как ре­шать за­да­чи // Тех­ни­ка и Нау­ка. – 1979. – № 5. – С. 26-28.
  2. Кед­ров Б.М. О твор­че­ст­ве в нау­ке и тех­ни­ке. – М.: Мол. гвар­дия, 1987. – 192 с.
  3. Ло­щи­лов А.Н. Кон­цеп­ция учеб­но-по­зна­ва­тель­ных барь­е­ров в ло­ги­ке эта­пов струк­ту­ры про­цес­са ре­ше­ния за­дач // Обо­зре­ние при­клад­ной и про­мыш­лен­ной ма­те­ма­ти­ки. – М.: «ТВП», 2003. – т. 10. – в. 1. – С. 187-188.
  4. Ло­щи­лов А.Н. Ме­ха­низм пре­одо­ле­ния учеб­но-по­зна­ва­тель­ных барь­е­ров в ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ной ди­дак­ти­че­ской сис­те­ме по обу­че­нию ре­ше­нию за­дач // Обо­зре­ние при­клад­ной и про­мыш­лен­ной ма­те­ма­ти­ки. – М.: «ТВП», 2002. – т. 9. – в. 2. – С. 414-415.
  5. Пойа Д. Как ре­шать за­да­чу // Кван­тор. – 1991. – № 1. – 216 с.
  6. Тюн­ни­ков Ю.С. Про­ект­ные ха­рак­те­ри­сти­ки учеб­но-по­зна­ва­тель­ных барь­е­ров // Раз­ви­тие твор­че­ских спо­соб­но­стей лич­но­сти в ус­ло­ви­ях гу­ма­ни­за­ции об­ра­зо­ва­ния: Тез. ме­ж­ду­нар. се­ми­на­ра. – Со­чи: СФРГПУ им. А.И. Гер­це­на, 1996. – С. 15-18.
  7. Тюн­ни­ков Ю.С., Ло­щи­лов А.Н. Обу­че­ние ре­ше­нию за­дач с ис­поль­зо­ва­ни­ем ав­то­ма­ти­зи­ро­ван­ных обу­чаю­щих сис­тем на ос­но­ве пе­да­го­ги­че­ской кон­цеп­ции учеб­но-по­зна­ва­тель­ных барь­е­ров // Тео­рия и прак­ти­ка пе­да­го­ги­че­ско­го про­ек­ти­ро­ва­ния: Сб. на­уч. ст. – Со­чи: СГУ­ТиКД, 2003. – Вып. 1. – С. 93-101.
  8. Ша­ку­ров Р.Х. Барь­ер как ка­те­го­рия и его роль в дея­тель­но­сти // Во­про­сы пси­хо­ло­гии. – 2001. – №1. – С. 3-18.