Інформаційні технології І засоби навчання



Скачати 278.36 Kb.
Сторінка1/3
Дата конвертації11.05.2018
Розмір278.36 Kb.
  1   2   3

ISSN Online: 2076-8184. Інформаційні технології і засоби навчання, 201_, Том __, №_.

УДК [004+372.851]:[62+378(73)]

Кіяновська Наталія Михайлівна

кандидат педагогічних наук, старший викладач кафедри вищої математики

місце роботи:Державний вищий навчальний заклад «Криворізький національний університет», м. Кривий Ріг, Україна

kiianovska.nataliia@yandex.ru

Рашевська Наталя Василівна

доцент, кандидат педагогічних наук, доцент кафедри вищої математики

місце роботи:Державний вищий навчальний заклад «Криворізький національний університет», м. Кривий Ріг, Україна

nvr1701@gmail.com

Семеріков Сергій Олексійович

професор, доктор педагогічних наук, завідувач кафедри фундаментальних і соціально-гуманітарних

дисциплін

місце роботи:Державний вищий навчальний заклад «Криворізький національний університет», м. Кривий Ріг, Україна



semerikov@gmail.com

етапИ розвитку теорії та методики використання інформаційно-комунікаційних технологій у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей у Сполучених Штатах Америки

Анотація. У статті досліджуються проблеми розвитку інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ) навчання вищої математики студентів інженерних спеціальностей у США. Охарактеризовано сутність конвергенції тенденції інформатизації системи вищої інженерної освіти США з її іншими тенденціями розвитку; визначено основні історико-педагогічні етапи розвитку теорії та методики використання ІКТ у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей у США. Вивчення історико-педагогічної джерельної бази надало можливість виокремити шість етапів, на ранніх етапах проаналізовано провідні засоби ІКТ навчання вищої математики, вказано протиріччя та визначено основні особливості використання засобів ІКТ у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей.

Ключові слова: досвід США; ІКТ навчання; ІКТ в освіті; ІКТ навчання вищої математики.

1. ВСТУП

На сучасному етапі розвитку інформаційного суспільства використання засобів інформаційно-комунікаційних технологій (ІКТ) сприяє глобалізації освіти, розвитку міжнародного ринку праці, зростанню різних видів мобільності особистості. Важливим наслідком глобалізації є підвищення мобільності студентів, абітурієнтів та випускників університетів. Зростання академічної мобільності, уведення міжнародних норм і стандартів, за допомогою яких академічні кваліфікації з різних країн можуть бути порівняні та визнані, призводить до збільшення конкуренції між ВНЗ та сприяє підвищенню якості вищої освіти.

Необхідною умовою суспільного й економічного розвитку будь-якої країни є інвестиції в освіту населення. У цьому контексті глобалізація освіти сприяє особистісному та професійному розвитку фахівців, які займаються розробкою та впровадженням нових технологій – інженерів.

Вищі технічні навчальні заклади США мають значні педагогічні досягнення і розвинену систему підготовки фахівців інженерних напрямів на основі системного використання засобів ІКТ. У глобалізованому просторі вищої освіти проблему підвищення якості підготовки фахівців у вітчизняних ВНЗ доцільно розв’язувати через інтеграцію з кращими здобутками світової педагогічної думки і творче використання досвіду передових ВНЗ інженерного профілю.



Постановка проблеми. Використання ІКТ у процесі навчання вищої математики студентів інженерних спеціальностей створює умови для самореалізації студента, що сприяє підвищенню його пізнавальної активності, розвитку критичного мислення, формуванню у студентів навичок організації самостійної роботи, розвитку творчих здібностей, підвищенню відповідальності за результати своєї праці, а також вдосконаленню процесу навчання.

Тому виникає необхідність дослідження історії та сучасного стану розвитку засобів ІКТ навчання вищої математики студентів інженерних спеціальностей у технічних ВНЗ США, що займають найвищі позиції у рейтингу найкращих ВНЗ світу [29], з метою модернізації системи вищої інженерної освіти України та її спрямування на підготовку фахівців, здатних до швидкого просування науково-технічного прогресу.



Аналіз останніх досліджень і публікацій. У роботах В. Ю. Бикова, Ю. Г. Запорожченко, М. П. Лещенко, О. М. Спіріна, О. В. Овчарук, Н. В. Сороко, Б. І. Шуневича та інших здійснені порівняльно-педагогічні дослідження щодо зарубіжного досвіду застосування ІКТ в освіті. Теорія та методики використання ІКТ у навчанні вищої математики розроблялись у роботах К. В. Власенко, Ю. В. Горошка, В. І. Клочка, С. А. Ракова, О. В. Співаковського та інших.

Існують певні суперечності, зокрема, між сучасними вимогами до фахівця інженера та реальним рівнем їх підготовки у ВНЗ, прагненням підвищувати кваліфікацію викладачів математичних дисциплін та рівнем їх обізнаності у засобах ІКТ навчання математичних дисциплін. Залишаються недослідженими загальні тенденції розвитку засобів ІКТ навчання вищої математики студентів інженерних спеціальностей у США у контексті їх еволюції та конвергенції.



Мета статті. З огляду на це метою статті є здійснення аналізу процесу розвитку засобів ІКТ навчання вищої математики студентів інженерних спеціальностей вищих технічних навчальних закладів у США та виділення етапів розвитку теорії та методики використання засобів ІКТ у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей у США.

2. МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Під час дослідження використовувались такі методи: аналіз науково-педагогічної, методичної, історичної літератури, законодавчої бази США та міжнародних організацій у галузі освіти з метою встановлення стану впровадження засобів ІКТ в освітній практиці технічних ВНЗ США; аналіз, синтез та теоретичне узагальнення досвіду США з використання ІКТ у процесі навчання вищої математики; історико-педагогічний аналіз літератури для встановлення хронологічних меж основних етапів розвитку теорії та методики використання ІКТ в освітній практиці технічних ВНЗ США; моделювання для з’ясування особливостей та узагальнення досвіду використання ІКТ у навчанні інженерів у США.



3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Існує багато різних технологій, доступних для навчання вищої математики, що базуються на інформаційних технологіях. Деякім вже кілька десятиліть, тоді як інші є більш пізніми за походженням, для деяких вже створено широку базу для використання, в той час як використання інших пропонує більший потенціал у майбутньому.

Н. Сінклер (Nathalie Sinclair) [18, 235-253] пропонує класифікувати використання освітніх ІКТ не за математичним змістом, а за способом їх застосування.

Проведений історико-педагогічний аналіз літератури щодо впровадження ІКТ у навчання вищої математики та розвиток теорії та методики використання ІКТ у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей у США надав можливість виділити такі етапи:

– перший етап – 1965–1973 рр. Нижня межа етапу пов’язана із появою мінікомп’ютера PDP-8, вартість якого була значно нижчою за його попередників, що призвело до закупівлі PDP-8 для навчальних цілей. Головна тенденція етапу пов’язана з появою у ВНЗ США достатньої кількості комп’ютерних засобів різного рівня, оснащених мовами високого рівня та специфікою апаратного забезпечення ІКТ (використання мейнфреймів з обмеженим мережним доступом);

– другий етап – 1973–1981 рр. Нижня межа етапу пов’язана із проведенням в Університеті Північної Кароліни ІV-ої Конференції з використання комп’ютерів у навчальному процесі, на якій було відзначено потенціал UNIX для навчального процесу. Тенденція етапу пов’язана із поширенням в університетах США мережної операційної системи UNIX, використанням міні- та мікрокомп’ютерних систем;

– третій етап – 1981–1989 рр. Нижня межа етапу відповідає появі ОС MS DOS та першого масового персонального комп’ютера IBM PC. Тенденція етапу пов’язана із поширенням персональних комп’ютерів для навчання вищої математики у технічних ВНЗ США;

– четвертий етап – 1989–1997 рр. Нижня межа етапу пов’язана із винаходом Тімом Бернерс-Лі (Tim Berners-Lee) World Wide Web. Тенденція етапу пов’язана із використанням технологій Web 1.0 у навчанні вищої математики в технічних ВНЗ США;

– п’ятий етап – 1997–2003 рр. Нижня межа етапу пов’язана із виникненням LMS та появою нормативного документу уряду США щодо створення стандартів у сфері навчання за допомогою Інтернет і мультимедіа. Тенденція етапу пов’язана із впровадженням систем управління навчанням у процес навчання вищої математики;

– шостий етап – з 2003 р. по теперішній час. Нижня межа етапу пов’язана із визнанням більшістю ВНЗ США масових відкритих дистанційних курсів та офіційним відкриттям у Mассачусетському технологічному інституті сайту OpenCourseWare. Тенденція етапу пов’язана із перенесенням у Web-середовище засобів підтримки математичної діяльності та становленням і розвитком хмарних технологій навчання.

Розглянемо більш детально ранні етапи (перші три).

Перший етап – 1965–1973 рр. – пов’язаний із появою достатньої кількості комп’ютерних засобів різного рівня, оснащених мовами високого рівня та специфікою апаратного забезпечення ІКТ (використання мейнфреймів з обмеженим мережним доступом).

До 1965 року використання ІКТ у навчанні вищої математики не мало системного характеру, незважаючи на вдалі, але поодинокі спроби. Показовим прикладом спрямування використання ІКТ у навчанні вищої математики в США є оголошення в липневому номері журналу «New Scientist» за 1957 рік, у якому серед кваліфікаційних вимог до посади викладача (помічника лектора – асистента) були знання мов програмування (насамперед FORTRAN) та комп’ютерної техніки.

До речі, назва цієї мови походить від FORmula TRANslation («переклад формул» мовою, зрозумілою для комп’ютера) та відображає прикладний аспект інженерної математичної підготовки. Проте пряме перенесення програмування цією мовою у навчальний процес вищої школи зазнало утруднень, пов’язаних із:

1) станом розвитку засобів ІКТ: формування мейнфреймів – «великих» комп’ютерів високої вартості, – обслуговування яких було спрямоване на зменшення витрат від пристроїв, тому провідним режимом роботи таких комп’ютерів був пакетний (неінтерактивний режим виконання певної послідовності програм з відкладеним аналізом результатів їх роботи), у той час як для навчання провідним режимом роботи мав бути діалоговий;

2) обмеженими фінансовими можливостями закладів освіти, наслідком яких було використання насамперед застарілих мікрокомп’ютерів, що часто не мали засобів розробки мовою FORTRAN;

3) нерозробленістю психолого-педагогічних засад використання засобів ІКТ у навчанні.

На розв’язання останньої із проблем й була спрямована робота Б. Скіннера і Н. А. Кроудера (Norman Allison Crowder) [24] з так званого «програмованого навчання». У сучасній зарубіжній психології запропонований ним підхід носить назву «інструкціоністського навчання» – гілки біхевіоризму.

У концепції програмованого навчання передбачалась така організація процесу засвоєння знань, умінь і навичок, що на кожному ступені навчального процесу чітко обумовлювались ті знання, уміння і навички, що мають бути засвоєні, і контролювався процес засвоєння [2].

Головна ідея цієї концепції – управління учінням, навчально-пізнавальними діями студентів за допомогою навчальної програми.

Розв’язання другої проблеми було виконано у 1964 році Дж. Кемені (John Kemeny) та Т. Курцем (Thomas Kurtz) [20]. Створена ними мова BASIC була чи не найпершою спробою із реалізації інструкціоністського навчання на рівні мови програмування.

Не слід вважати, що лише комп’ютери у вузькому сенсі були об’єктом інформатизації в системі освіти США – так, у 1964 році відбулась публічна дискусія у коледжі Хоупа на тему надання високошвидкісних комп’ютерів та електронних калькуляторів для потреб навчання [28].

Електронні калькулятори (за сутністю спеціалізовані мікрокомп’ютери) у навчанні вищої математики у той час були провідними, проте далеко не єдиними засобами – так, у [25] наводиться перелік засобів ІКТ для навчання математичної логіки: комп’ютерний термінал з можливістю візуального та аудіального подання навчальних матеріалів, клавіатура для введення письмових відповідей, мікрофон для аудіовідповідей та світлове перо для вибору об’єктів.

Таким чином, на початок 1965 року у системі освіти США була достатня кількість комп’ютерних засобів різного рівня, оснащених мовами високого рівня, що надає можливість вважати цей рік умовною нижньою межею першого етапу розвитку теорії та методики використання ІКТ у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей у США.

У 1965 році фірмою DEC (Digital Equipment Corporation) був випущений перший комерційно успішний мінікомп’ютер – PDP-8.

Як згадується у [12; 13], комп’ютер PDP-8 використовували на заняттях з математики на математичних факультетах. У статті [13] показано як два вчителі математики запропонували створення окремого комп’ютерного відділу, частково, для навчання дітей, які не мають математичних схильностей, і частково тому, що вони не встигали надавати консультаційну допомогу учням за комп’ютером, якщо вони цього потребували, одночасно виконуючі іншу роботу.

Сімейство мінікомп’ютерів PDP часто зустрічається у розвідках з історії ІКТ саме через їх поширеність. Оптимальне на той час поєднання засобів ІКТ за поміркованих цін сприяло поширенню цього сімейства у наукових та освітніх установах. Одним із дослідницьких проектів із створення діалогової математичної системи стала Reduce (www.reduce-algebra.com) – система комп’ютерної алгебри загального призначення.

Розроблені згідно концепції Б. Ф. Скіннера засоби навчання мали спільний суттєвий недолік – їх використання не сприяло розвитку особистості у процесі навчання через неврахування розробок Л. С. Виготського із «зони найближчого розвитку» [1, 115].

Дослідження Ж. Піаже (Jean William Fritz Piaget) із психології раннього дитинства надали можливість його учню С. Пейперту (Seymour Papert) у 1967 році у Массачусетському технологічному інституті, не відходячи повністю від інструкціонізму, запропонувати новий засіб навчання – мову LOGO [20], що базувався на конструктивістському підході до навчальної діяльності. У середовищі LOGO її користувач – програміст – виступав у ролі «вчителя» для головного об’єкта мікросвіту LOGO – черепахи, «навчаючи» її через програмування виконувати певні дії.

Як зазначено в [20], мова програмування LOGO призначена для заохочування до строгого мислення в математиці. Дизайн середовища LOGO справив значний вплив на подальший розвиток засобів навчання та навчальні концепції. Так, один із співробітників С. Пейперта – А. Кей (Alan Curtis Kay) запропонував у 1968 році Dynabook [7] – «персональний комп’ютер для дітей будь-якого віку», оснащений середовищем мови Smalltalk (www.smalltalk.org/main).

Це була перша мова високого рівня, що підтримувала експериментування із широким набором математичних об’єктів – від чисел з різних множин до геометричних об’єктів.

Таким чином, із виходом LOGO та Smalltak-72 програмоване навчання перестало бути домінуючою концепцією, що зумовило вибір верхньої межі першого етапу.

Знову звернувшись у якості прикладу до історії використання ІКТ у коледжі Хоупа, можна прослідкувати їх еволюцію протягом першого етапу:

1967 рік – створення обчислювальної лабораторії та обладнання її калькуляторами IME-86 [15];

1968 рік – застосування IBM 1130 для генерування псевдовипадкових чисел [3];

1969 рік – проект Національного наукового фонду США «Використання комп’ютерів у навчанні статистики» [27];

1970 рік – дворічний інтегрований курс «Прикладна статистика та програмування» мовою FORTFAN [28];

1972 рік – видане керівництво із виконання лабораторних робіт з теорії ймовірностей та математичної статистики [31].

Традиційно не залишилися осторонь й провідні ВНЗ: так, у МТІ у 1968 році у рамках проекту МАС (Mathematics and Computation) було створено систему комп’ютерної математики Macsyma (maxima.sourceforge.net), а у 1971 році IBM під керівництвом Р. Дженкса (Richard Jenks) – систему Axiom (www.axiom-developer.org), що в той час мала назву Scratchpad.

Винайдення у 1971 році флоппі-диску сприяло персоналізації використання мейнфреймів та мінікомп’ютерів: 81,6 Кб даних, що уміщувались на 8-дюймовому диску, було цілком достатньо для зберігання текстових документів (статей, програм тощо), найбільш поширених у академічному середовищі [33].

Для підтримки навчання математики у цей період були розроблені ряд спеціалізованих пристроїв:

– KENBAK-1 (розробник – Дж. Бланкенбейнер (John Blankenbaker), 1972 рік) – перший комп’ютер для навчання, розрахований на непрофесійних користувачів. Як зазначається у [4], цей комп’ютер поєднував гнучкість та доступність;

– HP-35 (розробник – Hewlett Packard, 1972 рік) – не перший калькулятор НР, але один з перших, що містив мікропроцесор. Це сприяло його компактності та зручності використання у навчанні математики. Дж. К. Хорн (Joseph K. Horn), який використовував калькулятори НР як учитель математики [16], є автором багатьох статей з їх застосування. Як спеціалізований мікрокомп’ютер, НР-71 (подальший розвиток НР-35) надавав можливість програмування мовою BASIC, а його наступник – мовою СКМ Derive.

Як зазначає Дж. Г. Харві (John G. Harvey) [14], у навчанні вищої математики калькулятори доцільно застосовувати, зокрема, для тестування.

НР-35 був розроблений «для інженерів та студентів інженерних спеціальностей» [14, 140]. Наукові та графічні калькулятори НР (як програмовані, так й непрограмовані) підтримують й нетрадиційні для калькуляторів дії над матрицями та статистичні функції.

Головною проблемою, на думку Дж. Г. Харві [14, 145], була проблема нерозробленості методики ефективного використання калькуляторів у навчанні математики, з одного боку, та нерозробленості методики навчання математики, орієнтованої на використання калькуляторів.

Протекціонізм комп’ютерних фірм до окремих ВНЗ привів до суттєвого зростання забезпеченості навчальних закладів засобами ІКТ: так, якщо у 1965 році менше 5% всіх навчальних закладів були забезпечені комп’ютерами для навчальних потреб [32, 51], то у 1972 році передавання даних через мережу набуло актуальності за рахунок суттєвого зростання забезпеченості комп’ютерною технікою та комунікаційними засобами [37, 11].

Проведений аналіз надає можливість визначити основні особливості використання засобів ІКТ у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей на першому етапі їх розвитку:

1) діалоговий режим роботи з навчальними програмами;

2) поява перших систем підтримки математичної діяльності без програмування мовами загального призначення;

3) розмаїття апаратного та програмного забезпечення;

4) домінування біхевіоризму в обґрунтуванні використання ІКТ та розробці навчальних програм;

5) уведення програмування в курси вищої математики.

Указані особливості породили ряд протиріч:

1) між недостатньою адекватністю програмованого навчання для опису навчальної діяльності та особистим розвитком студента у процесі навчання;

2) між необхідністю посилення прикладного аспекту навчання вищої математики майбутніх інженерів та недостатністю навчального часу на одночасне опанування математики та програмування;

3) між розмаїттям засобів ІКТ та необхідністю уніфікації засобів навчання.

Часткове розв’язання вказаних протиріч було досягнуто ще на першому етапі – з’явились нові, більш адекватні підходи до моделювання процесу навчання, перші системи комп’ютерної математики та у 1969 році – операційна система UNIX [19], спрямована на об’єднання різних засобів ІКТ у єдиному мережному середовищі.

Тому другий етап розвитку теорії та методики використання ІКТ у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей у США пов’язаний саме із цією операційною системою.



Другий етап – 1973–1981 рр. – пов’язаний із поширенням в університетах США мережної операційної системи UNIX, використанням міні- та мікрокомп’ютерних систем.

Із спогадів викладача вищої математики з Каліфорнійського університету в Берклі [13]: «було вирішено створити середовище в середній школі, що було б найбільш близьким до лабораторій МТІ і Стенфордського університету, де навчався я. Було встановлено на PDP-11/70 версію UNIX 7; ми були альфа-тестувальниками BSD 2.9, версії Berkeley Unix для PDP-11. Установка, тестування і налагодження цієї нової системи було проведено виключно за рахунок студентів».

Цей фрагмент містить згадку про PDP-11 – подальший розвиток застосовуваної на першому етапі PDP-8 та показує зацікавленість фірми-виробника (DEC) у наданні власних засобів ІКТ університетам із ОС UNIX. Версія UNIX – BSD – відображає внесок університету в її розробку (BerkeleySoftwareDistribution) [34].

Головна особливість UNIX – мобільність (насамперед, програмна) – створила умови для поширення програмного забезпечення під управлінням цієї системи на різні засоби ІКТ – від мейнфреймів до міні- (а надалі і мікро-) комп’ютерів.

Багато відомих на теперішній час систем комп’ютерної математики були створені саме у цій ОС: MATLAB (наприкінці 1970-х), Maple (1979) та інші були розроблені як мови програмування для навчання студентів вищої математики, використовуючи різні математичні бібліотеки, не вивчаючи мову FORTRAN.

У зв’язку із тим, що ОС UNIX та її програмне забезпечення були мобільними, з’явилась можливість для об’єднання не лише обчислювальних ресурсів різних комп’ютерів, а й користувачів, їх програм та даних у мережному середовищі: «отримана система UNIX надавала користувачам можливості віддаленого доступу до терміналу і спільно використовувати файлові системи; вихідний код поставлявся з системою, користувачі могли обмінюватися даними та програмами безпосередньо і неофіційно; оскільки UNIX працювала на відносно недорогий міні-ЕОМ, малі групи дослідників могли вільно експериментувати з нею» [36].

Потенціал UNIX для навчального процесу був відзначений на ІV Конференції з використання комп’ютерів у навчальному процесі, що відбулася в 1973 році в Університеті Північної Кароліни [28].

Початок другого етапу відзначався узагальненням досвіду використання засобів ІКТ навчання вищої математики; зокрема, на восьмій конференції з використання комп’ютерів у навчанні студентів [26] (1977), конференції НАТО з комп’ютерно-орієнтованого навчання [28] (1976) та інших.

У середині 1970-х рр. з’явився Журнал мічиганської асоціації користувачів комп’ютера у навчанні, у якому в 1978 році було опубліковано фундаментальну роботу по навчанню теорії ймовірностей та математичної статистиці із застосуванням комп’ютерів [29].

Розпочата винаходом дискет персоналізація засобів ІКТ була продовжена розробками 1977 року – комп’ютерами Apple ІІ та TRS-80.

Застосування конструктивістського підходу до навчання вищої математики сприяли нові засоби Apple ІІ для пересічних користувачів: графічний дисплей та маніпулятор «миша». Це надавало можливість створювати навчальні ігри, системи комп’ютерної графіки та динамічної геометрії. А убудована мова Apple ІІ – BASIC – була доповнена графічними командами. Конструкція виявилась настільки вдалою, що стала родоначальником не лише комп’ютерів Apple Macintosh, а й вітчизняного комп’ютера для системи освіти «Агат» [5].

Як зазначено в [6], в рамках конструктивізму, методичною метою розробленого проекту навчання математичних дисциплін на комп’ютерах Apple ІІ було створення навчального середовища, що сприяло побудові у студентів математичних понять через повторювані цикли розроблених завдань, вивчаючи завдання і розмірковуючи про способи їх розв’язання.

У [22] згадується про використання комп’ютерів TRS-80 як засобів навчання в аудиторії. Викладачі використовували програму на Level II BASIC для комп’ютера TRS-80, що імітувала машину Тюрінга і демонструвала природу пристрою. Програма запускалася в динамічному режимі і була призначена для використання в якості навчального посібника з інформатики або математики для студентів, які вивчали теорію числення або теорію автоматів.

Поширення персоналізованих комп’ютерів з графічним інтерфейсом, орієнтованих на ігрову діяльність (Atari 800 та інші) також сприяло розвитку ігрових засобів навчання математики [8].

Опубліковані у 1978 році «Рекомендації з виконання лабораторних робіт з теорії ймовірностей та математичної статистики» [30] зіграло значну роль у розвитку теорії та методики навчання математичних дисциплін із застосуванням комп’ютерів. Через 15 років після перших спроб уведення комп’ютерів у навчання вищої математики майбутніх інженерів відчувається суттєве зміщення: з навчання математики разом з програмуванням до обґрунтованого використання програмних засобів у процесі навчання.

Індустрія програмних засобів навчального призначення на другому етапі була орієнтована переважно на Apple ІІ [11].

У 1975 році інженерами Xerox PARC (тієї самої лабораторії, де були винайдені миша, графічний інтерфейс та Smalltalk) був отриманий патент США на технологію Ethernet [21], а вже у 1979 році з’явилась перша відкрита інформаційна онлайн-служба Compuserve. І хоча ядром її були UNIX-системи, об’єднувала вона й персональні комп’ютери.

Таким чином, можна виокремити такі характерні риси другого етапу розвитку теорії та методики використання ІКТ у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей у США:

1) перехід від використання мов програмування у навчанні до використання математичних бібліотек, систем комп’ютерної математики та мов високого рівня;

2) застосування комп’ютерної графіки у навчальних програмах;

3) поява нових класів навчальних програм – навчальних ігор, систем динамічної геометрії та електронних таблиць;

4) поява та поширення комп’ютерних мереж, що об’єднували викладачів та студентів;

5) розвиток засобів ІКТ навчання вищої математики – графічних та символьних калькуляторів.

У розвитку засобів ІКТ на цьому етапі можна виділити ряд протиріч:

1) між потенціалом використання мультимедійних засобів комп’ютерних систем та не розробленістю психолого-педагогічних основ їх використання;

2) між потребою студентів та викладачів у персональних засобах ІКТ та недостатністю пропозицій виробників;

3) між потребою виробників персональних комп’ютерів у адаптованому для них варіанті UNIX та недостатнім апаратним забезпеченням її функціонування.

Вказані протиріччя визначили початок третього етапу, на якому вони були розв’язані.



Третій етап – 1981–1989 рр. – пов’язаний із поширенням персональних комп’ютерів.

Нижня межа етапу (1981 рік) відповідає появі ОС MS DOS та комп’ютера IBM PC. Не будучи ані бажаним клоном UNIX, ані першим персональним засобом ІКТ, вони відіграли надзвичайно значну роль, сформувавши сучасний ринок програмних засобів навчання вищої математики.

Персоналізація (користувача, комп’ютера, програм, даних) була провідною концепцією цього етапу. Навчання з використанням комп’ютера є одним з найбільш поширених підходів, призначених підвищити навчальні досягнення студентів вищої школи.

У ці роки значна кількість робіт була присвячена психолого-педагогічному обґрунтуванню навчання з використанням персональних комп’ютерів і розробці навчальних курсів з дисциплін. Аналізуючи публікації того часу, можна зазначити, що найбільш поширеними мовами програмування були BASIC, Pascal, FORTRAN, Algol. Так, у Массачусетському технологічному інституті на заняттях з вищої математики студенти займались написанням комп’ютерних програми для проведення досліджень з різних тем математики. Тенденції і досягнення в області численних методів, обчислення і новаторські дослідження в галузі прикладної математики сприяли впровадженню комп’ютерного викладання прикладної математики [35].

Дж. Енгельбрехт (Johann Engelbrecht) [9] виявляє ряд переваг застосування комп’ютерів у процесі викладанні вищої математики: відпрацювання практичних умінь та навичок; розмаїття подання навчального матеріалу; використання у процесі моделювання та програмування.

Викладач кафедри вищої математики університету Каліфорнії Дж. Дж. Ваврік (John J. Wavrik) [38] – автор курсу «Комп’ютерна алгебра» для студентів у символьних обчисленнях (середина 80-х років ХХ століття) один із перших стверджував, що використання комп’ютерів є необхідним у процесі навчання вищої математики, оскільки їх використання сприяє підвищенню рівня навчальних досягнень студентів [17].

Стаття Дж. Дж. Вавріка [38] «Комп’ютери і кратні корені полінома» «…не описує різні повороти долі, що ведуть працівника в чистій галузі математики такій, як обчислювальна геометрія, пов’язаної з комп’ютерами. Цілком ймовірно, що персональні комп’ютери стають більш поширеними серед алгебраїстів, які роблять акцент на використання їх для науково-дослідної роботи… Природно сподіватися, що комп’ютери можуть бути використані для полегшення складності обчислень. Як виявилося, цей процес не такий вже й і простий, як спочатку може здатися… Ми хотіли б мати машину, що може допомогти, наприклад, в обчисленнях інваріантів для специфічних станів об’єктів дослідження…» У статті автор, розглядаючи питання знаходження кратних коренів полінома, зауважує, що «проблеми ефективного обчислення найбільшого спільного дільника двох многочленів з цілими коефіцієнтами отримала велику увагу… Комп’ютерні системи, призначені для алгебраїчних обчислень, надали можливість «з нескінченною точністю» робити арифметичні обчислення та використовувати для алгоритмів систем цього типу. Машини, що виконують обчислення з заданою точністю часто допускають точність лише між 6 і 16 цифрами наближень... Ця стаття містить комп’ютерну програму, що служить прикладом реалізації на конкретній машині. Програма, написана на BASIC – найбільш поширеній мові для мікрокомп’ютерів». Автор вказує, що «метою даної статті є представлення читачеві деяких цікавих аспектів алгебраїчних обчислень. Програма, включена в статтю, не подається читачам як частина готового програмного забезпечення, а скоріше, щоб дати їм ідеї для розробки своїх власних програм».

У 1984 році Р. Д. Пеа (Roy D. Pea) [23] використовував програму AlgebraLand, застосування якої надало студентам можливість автоматизувати алгебричні обчислення і зосередити увагу на розв’язанні завдань більш високого рівня складності. AlgebraLand розроблена була для того, щоб з її допомогою студенти «вивчали питання приросту швидкості», закріплюючи навички при розв’язанні задач.

Якщо звернутися у якості прикладу до історії використання ІКТ у коледжі Хоупа, можна прослідкувати їх еволюцію протягом третього етапу [27]:

1982 рік – перша Міжнародна конференція з викладання статистики (ICOTS I) у «Використання мікрокомп’ютерів для розуміння понять теорії ймовірностей та математичної статистики»;

1983 рік – щорічні збори Математичної асоціації Америки в Денвері «Використання мікрокомп’ютерів надає можливість ілюструвати основні поняття теорії ймовірностей та математичної статистики»;

1984 рік – конференція з використання мікрокомп’ютерів у статистиці Американської асоціації статистиків Університету штату Делавер «Використання мікрокомп’ютерів у галузі викладання теорії ймовірностей та математичної статистики»;

1985-1996 роки – створення обчислювальної лабораторії «Комп’ютерна лабораторія вступу до статистики» та обладнання її ПК IBM з BASIC;

1987 рік – щорічні збори Американської статистичної асоціації у Сан-Франциско, Каліфорнія «Комп’ютерне моделювання для підтвердження теоретичних понять».

Значного розвитку на цьому етапі набувають системи комп’ютерної математики, а саме: Cayley (1982), MathCAD (1985), Fermat (1985), GAP (1986), Mathematica (1986), Derive (1988), MuPad (1989).

У звіті 1989 р. Національної академії наук США про майбутнє математичної освіти [10] (так, як воно бачилось наприкінці третього етапу) вказується, що символьні комп’ютерні системи вимагають фундаментального переосмислення методики навчання математики з використанням комп’ютера: якщо до цього використовувались обчислювальні та графічні програми, що мали похибки округлення та візуального подання, то символьні обчислення є точними та відповідають діям, що виконує людина. «Пріоритети математичної освіти повинні змінюватися з метою відображення шляхів використання комп’ютерів у математиці» [10, 78]: провідними засобами навчання вищої математики укладачі звіту вважали електронні таблиці, пакети числового аналізу, символьні комп’ютерні системи, засоби графічного подання відомостей, перспективними – електронні підручники, віддалені класні кімнати, інтегровані навчальні середовища.

«Підручники, програмне забезпечення, комп’ютерні мережі у найближчі роки скомбінуються у новий гібридний освітньо-інформаційний ресурс» [10, 82] – саме цей прогноз ознаменував кінець третього та початок четвертого етапу розвитку теорії та методики використання ІКТ у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей у США.

Таким чином, до характерних рис третього етапу розвитку теорії та методики використання ІКТ у навчанні вищої математики студентів інженерних спеціальностей у США відносяться:

1) широке використання математичних бібліотек, систем комп’ютерної математики та проблемно орієнтованих мов;

2) широке впровадження персональних та персоналізованих засобів ІКТ у навчання математичних дисциплін;

3) використання ІКТ загального призначення (текстові редактори, електронні таблиці, бази даних тощо) для підтримки навчання математичних дисциплін.

У розвитку засобів ІКТ на цьому етапі можна виділити ряд протиріч:

1) між потенціалом об’єднання використання глобальних комп’ютерних мереж та недостатньою розробленістю персональних засобів доступу до них;

2) між доцільністю перенесення гіпертекстових та гіпермедіальних систем навчального призначення у мережне середовище та недостатньою розробленістю засобів доступу до них;

3) між потребою студентів та викладачів у перенесенні навчальних матеріалів у мережу та не розробленістю психолого-педагогічних основ її використання.

Вказані протиріччя визначили початок четвертого етапу, на якому вони були розв’язані.




Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2   3


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка