111954 (Повышение эффективности формирования химических знаний школьников)

Тираж 100 экз.

Издательство “Экомир”

Министерство образования Российской Федерации

107005, г.Москва, ул.Радио, дом 10а

На правах рукописи

РАТКЕВИЧ Елена Юрьевна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ ШКОЛЬНИКОВ

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ИНФОРМАЦИОННОЙ

ТЕХНОЛОГИИ ОБУЧЕНИЯ

13.00.02 - Теория и методика обучения химии

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата

педагогических наук

Москва - 1998

Работа выполнена в Московском педагогическом университете

Ведущая организация: Московский государственный педагогический

университет

Защита состоится “_22_” _декабря____ 1998 г. в __15__ часов

на заседании диссертационного совета К113.11.13 в Московском педагогическом университете по адресу: 104114, г.Мытищи, ул.Волошиной, д.24,

аудитория 627

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан “____” _______________ 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат биологических наук _______________________________А.П.Коничева

Актуальность исследования. Начавшийся еще в 50-е годы процесс повышения теоретического уровня содержания курса химии поставил перед методистами проблему соотношения в нем теории и фактов. Усиление роли теоретического знания виделось в те годы в перемещении его на более ранние сроки обучения, что позволило использовать не только систематизирующую и объясняющую функции теорий, но и их прогностическую функцию (Ю.В.Ходаков). Этот процесс происходит и в настоящее время. Однако изменение соотношения в школьной химии фактологического и теоретического материала в пользу последнего приводит к недостаточному обоснованию теорий в сознании учащихся. Постепенное перемещение теоретического материала на начальные этапы обучения химии существенно уменьшило число фактов, служивших прежде его обоснованием.

Выход из создавшегося положения в настоящее время может быть найден при использовании в процессе преподавания химии информационной технологии обучения, позволяющей создать методически обоснованный поток информации, включающий, в частности, фактологический материал, который в дальнейшем может стать базой для проявления систематизирующей и объясняющей функций теоретического знания. Понятно, что создание информационного потока невозможно без использования персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ). Информационная технология открывает для учащихся возможность лучше осознать характер самого объекта, активно включиться в процесс его познания, самостоятельно изменяя как его параметры, так и условия функционирования. В связи с этим, информационная технология не только может оказать положительное влияние на понимание школьниками строения и сущности функционирования объекта, но, что более важно, и на их умственное развитие. Использование информационной технологии позволяет оперативно и объективно выявлять уровень освоения материала учащимися, что весьма существенно в процессе обучения.

Значительный вклад в теорию и практику использования информационной технологии обучения (компьютеризации обучения) внесли: А.П.Беляева, В.П.Беспалько, Я.А.Ваграменко, А.П.Ершов, М.И.Жалдак, В.М.Зеленин, В.А.Извозчиков, А.А.Кузнецов, Ю.К.Кузнецов, В.В.Лаптев, М.П.Лапчик, А.Е.Марон, И.В.Марусева, Е.И.Машбиц, А.Г.Мордкович, И.А.Румянцев, М.В. Швецкий и другие ученые. В работах этих авторов рассмотрены пути повышения эффективности обучения с использованием различных технических средств, некоторые способы классификации педагогических программных средств (ППС), проблемы компьютеризации естественных дисциплин и др.

Вопросам использования вычислительной техники в обучении химии посвящены многочисленные труды методистов-химиков: И.Л.Дрижун, А.Ю.Жегин, Э.Г.Злотников, Н.Е.Кузнецова, М.С.Пак, Т.А.Сергеева, M.Bilek, B.Brestenska, A.Burewicz, H.Gulinska, J.Holy, J.Hurek, F.Kappenberg, K.Kolar, I.Moore, K.Nowak, R.Piosik, A.Suchan, A.Sztejnberg и другие. Рассмотрено применение электронной техники для составления контрольных работ, моделирования химических процессов и явлений, компьютеризации химического эксперимента, решения задач и проведения количественных расчетов, разработки учащимися алгоритмов и программ действий на базе компьютеров, осуществления самоконтроля и стандартизированного контроля знаний.

Однако не все вопросы, стоящие перед компьютеризацией обучения, разработаны достаточно детально, что затрудняет внедрение ее в практику обучения. Так, недостаточно обоснована роль и место ПЭВМ в процессе обучения химии, сочетание компьютера с традиционными подходами к обучению учащихся, отсутствует единая классификация педагогических программных средств, не разработаны критерии оценки компьютерных программ по химии и практическая методика применения ПЭВМ в обучении химии.

В результате возникло несоответствие между потребностями школы в использовании компьютерной технологии обучения и ограничениями ее, вследствие недоработки отдельных важных сторон использования ПЭВМ в школьной практике. Это несоответствие и определило актуальность настоящего исследования.

Цель исследования состоит в повышении эффективности обучения химии при использовании информационной технологии.

Объектом исследования является процесс обучения химии.

Предмет исследования - выявление влияния информационной технологии на эффективность обучения.

Гипотеза. Повышение эффективности обучения химии при использовании информационной технологии возможно, если:

- определить роль и место использования информационной технологии в курсе химии;

- сформулировать критерии отбора материала к содержанию ППС;

- разработать общие требования к обучающе-контролирующим программам и их созданию;

- разработать методику сочетания традиционного и информационно-технологического обучения.

Для достижения цели исследования и проверки гипотезы были поставлены следующие задачи:

1. На основе анализа литературных источников уточнить следующие понятия: “поток учебной информации” и “информационная технология обучения”.

2. Проанализировать компьютерные программы, используемые в обучении химии, с точки зрения их эффективности в обучении и простоты работы с ними.

3. Разработать общие требования к обучающе-контролирующим программным средствам и их проектированию.

4. Сформулировать критерии отбора химического материала при разработке компьютерных программ.

5. Разработать методический подход к применению ПЭВМ при обучении химии.

6. Разработать компьютерные программы по отдельным вопросам школьного курса химии.

7. Экспериментально проверить эффективность предложенного методического подхода.

В процессе исследования использовались следующие методы:

- анализ психолого-педагогической и методической литературы по проблеме исследования;

- изучение специальной литературы по языкам программирования и структуре компьютерных программ;

- анализ современных отечественных и зарубежных ППС обучающе-контролирующего типа;

- наблюдение за ходом учебного процесса;

- анализ качества усвоения нового материала, изложенного учителем;

- анализ проверочных и контрольных работ учащихся;

- проведение диагностических работ, анкетирование, беседа, тестирование;

- анализ результатов исследования.

На первом этапе исследования (1995 - 1996 гг.) проводился анализ учебно-программной документации, психолого-педагогической и методической литературы. Изучены имеющиеся ППС обучающе-контролирующего типа, выявлены предъявляемые к ним требования. Обобщен опыт работы учителей средних школ города Москвы и преподавателей Московского педагогического университета по разработке и внедрению в учебный процесс контролирующих и моделирующих ППС, найдены подходы к решению поставленной проблемы. Полученный материал позволил сформулировать гипотезу исследования, определить основные цели и задачи.

На втором этапе (1996 - 1997 гг.) был проанализирован пакет программ MultiVision v.4.5. и система обработки математических данных Маthcad; разработана методика их применения при изучении химии, созданы и опробованы обучающе-контролирующие и моделирующие программы по некоторым разделам курса химии средней школы. По результатам проведенного педагогического эксперимента получена оценка эффективности разработанных автоматизированных систем контроля и моделирования химических процессов и методик их применения.

На третьем этапе (1997 - 1998 гг.) завершена экспериментальная работа, проведена обработка и анализ полученных результатов, внесены коррективы в разработанные программные средства, произведено уточнение теоретических положений, оформлена диссертация.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в том, что определены понятия “учебной информации”, “учебного информационного потока” и “информационной технологии обучения”, применяемого в дидактической системе, введена классификация наглядных средств; предложен и реализован целостный программно-методический подход, предназначенный для обучения химии, а также для контроля усвоения получаемых знаний учащимися; уточнено понятие “ППС контролирующего и обучающего типов” и рассмотрены различные подходы к их конструированию; выделены основные требования, предъявляемые к обучающе-контролирующим программам в соответствии с современным уровнем развития технических средств; доказана необходимость разработки нового курса химии для систематического использования информационной технологии и разработаны отдельные его фрагменты.

Практическая значимость исследования состоит в разработке нового компьютерного курса химии и создании автоматизированной системы контроля (обучающе-контролирующих программ) и усвоения знаний на примере некоторых разделов курса химии средней школы, удовлетворяющих требованиям, предъявляемым к ППС на современном этапе; в разработке методических рекомендаций по проведению уроков и индивидуальных занятий с использованием созданных программных продуктов.

На защиту выносятся:

1. Комплекс требований, предъявляемых к ППС контролирующего и моделирующего типов в соответствии с современным уровнем развития компьютерной техники и запросами средней школы.

2. Автоматизированная система контроля и усвоения знаний, обучающие и контролирующие программы с элементами моделирования по некоторым разделам курса химии средней школы.

1. Разработанные методические рекомендации по созданию и использованию компьютерных программ, предназначенных для обучения и контроля знаний и умений учащихся.

4. Критерии отбора материала курса химии, предназначенного для изучения с применением информационной технологии.

Апробация и внедрение результатов исследования.

Разработанный применительно к IBM PC обучающе-контролирующий программный продукт создан на базе графической оболочки MV v.4.5 “Протекс” и оболочки Mathcad; апробирован в 854-й средней школе города Москвы (Зеленоград) и в 69–ой средней школе города Москвы (Строгино). Материалы исследования многократно обсуждались на заседаниях кафедры; результаты докладывались на научных студенческих конференциях (МПУ, апрель, 1996, 1997 и 1998 г.г.), а также на XLV Герценовских чтениях (Санкт-Петербург, май, 1998 г.) и в Российском университете дружбы народов (Москва, май, 1998 г.).

По результатам исследования опубликовано 11 работ.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка и приложения. Работа содержит таблицы, иллюстрирована схемами, рисунками и диаграммами.

Основное содержание диссертации

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, раскрывается научный аппарат исследования: цель, объект, предмет, гипотеза, задачи, этапы, методы, научная новизна, теоретическая и практическая значимость, излагаются положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертации “Роль ППС в повышении эффективности понимания, усвоения и контроля изучаемого материала” проводится анализ научно-методической литературы и учебных пособий по теме исследования; выделяются проблемы компьютерного (информационного) обучения, обосновывается необходимость автоматизации контроля; рассматриваются методические аспекты использования ППС обучающе-контролирующего типа на уроках химии и их сочетание с традиционной технологией обучения; выделяются основные требования, предъявляемые к обучающе-контролирующим ППС.

В результате анализа методической литературы и передового педагогического опыта сформулированы проблемы компьютерного обучения; их подробному исследованию посвящена настоящая диссертация.