Роль і місце комп’ютера в системі засобів навчання математики

     Інформатизація та комп'ютеризація освіти - вимога епохи нових технологій. ХХІ ст. характеризується впровадженням комп'ютера в усі сфери людської діяльності. Освіта не є винятком. «Одна з особливостей сучасного процесу навчання - його комп'ютеризація, що передбачає використання обчислювальної техніки та пов'язаних з нею інформаційних технологій як засобів управління пізнавальною діяльністю, а також доповнення змісту освіти, надання потрібної текстової та наочної інформації» [35, 93].                                             Сучасне суспільство ставить перед системою освіти нові завдання, пов'язані з розробкою педагогічної стратегії в умовах комп'ютеризації та інформатизації всіх боків життя суспільства.  

         На думку О. Мітрясової, комп'ютеризація навчання - унікальна сучасна тенденція, що збагачує новими знаннями та є значним підґрунтям для реалізації найголовнішого дидактичного принципу - наочності [35, 98].

Ми підтримуємо думки О. Мітрясової, а також вважаємо, що комп'ютеризація освіти відкриває додаткові можливості для досягнення кінцевого результату навчально-виховного процесу - розвитку всебічно розвиненої особистості.                                                                             Курс математики — важлива складова навчання і виховання молодших школярів, основоположна частина математичної освіти.                  

Навчання математики в початковій школі виконує низку значущих для загального розвитку особистості учня завдань, серед яких: формування здатності логічно міркувати, уміння виділяти властивості предметів і явищ навколишнього світу; виховання зосередженості, наполегливості, працьовитості, самостійності та ін.; розвиток інтелекту, пам'яті, мовлення, уяви [38, 138].                                                                                                                    Успіх особистості в ері технологій залежить від багатьох візуально- просторових здібностей, таких як бачення цілісної картини, візуалізація, багатовимірне сприйняття, здатність образно мислити та креативність.  На нашу думку, саме використання комп'ютера в навчально-виховному процесі сприятиме розвитку вищеперерахованих здібностей.

         Використання комп'ютерів у навчальній і позаурочній діяльності школи є одним з ефективних способів підвищення мотивації й індивідуалізації навчання учнів, розвитку їхніх творчих здібностей і створення позитивного емоційного фону.

Комп'ютер природно вписується в життя школи і є ще одним ефективним технічним засобом, за допомогою якого можна значно урізноманітнити процес навчання. Кожне заняття викликає в дітей емоційний підйом, навіть відстаючі учні охоче працюють із комп'ютером, а невдалий хід гри внаслідок прогалин у знаннях спонукає частину з них звертатися по допомогу до вчителя або самостійно знаходити розв'язки завдань у грі, тим самим накопичуючи знання та навички. З іншого боку, цей засіб  навчання дуже привабливий і для вчителів: допомагає їм краще оцінити здібності й знання дитини, зрозуміти її, спонукає шукати нові, нетрадиційні форми й методи навчання. Це широкий сектор для прояву творчих здібностей учителів, методистів, психологів — усіх, хто хоче й уміє працювати, намагаючись зрозуміти сьогоднішніх дітей, їхні запити та інтереси.

Засоби навчання – це сукупність об’єктів, педагогічно доцільне і виважене використання яких забезпечує процес отримання учнями знань, оволодіння практичними навичками і вміннями. У широкому розумінні під засобами навчання розуміють всі матеріальні об’єкти, використання яких забезпечує досягнення цілей навчального процесу. У вузькому розумінні засоби навчання – це навчальні і наочні посібники, демонстраційні пристрої, технічні засоби, інформаційно-комунікаційні засоби, верстати, інструменти, меблі тощо.     Засоби навчання призначені для забезпечення максимально зручних умов для безпосереднього і опосередкованого пізнання світу учнем. Як і методи навчання, засоби навчання використовуються з навчальною, розвивальною та виховною цілями.                                    В дидактиці існує кілька класифікацій засобів навчання.  Деякі вчені проводять класифікацію за суб’єктом навчального процесу. У залежності від того, хто використовує засоби для досягнення цілей навчання, виділяють засоби, які переважно використовує учитель для навчання учнів (наочні посібники, демонстраційне обладнання, технічні засоби навчання тощо), і засоби індивідуального користування учнями (шкільні підручники, зошити, атласи, довідники, навчальне приладдя, обладнання для практичних і лабораторних робіт тощо). У окрему групу виділяються засоби спільного користування (меблі, спортивне обладнання і інвентар, демонстраційні карти тощо).                                                                                                             Існує також класифікація за формою подання навчального матеріалу і сприйняття його органами чуття людини:

1.      Візуальні (зорові) – підручники і посібники, таблиці, схеми, зразки і моделі натуральних об’єктів, карти тощо.

2.      Звукові (аудіо) – програвачі платівок і лазерних дисків, магнітофони, музичні інструменти, синтезатори тощо.

3.      Комбіновані (аудіовізуальні) – кінофільми, відеофільми, телебачення, комп’ютерні мультимедійні системи тощо.                                       

Н. Морзе пропонує проводити класифікацію засобів навчання за основною дидактичною функцією [37, 158]:

1.      Інформаційні засоби (підручники і навчальні посібники).

2.      Дидактичні засоби (таблиці, плакати, відеофільми, програмні засоби навчального призначення, демонстраційні приклади).

3.      Технічні засоби навчання (аудіовізуальні засоби, комп'ютер, засоби телекомунікацій, відеокомп'ютерні системи, мультимедіа, віртуальна реальність).

Н. Морзе також виділяє серед засобів навчання традиційні і нові інформаційно-комунікаційні технології. Доповнивши схему, запропоновану в 1997 році, сучасними навчальними засобами мультимедія та комунікації, класифікацію засобів навчання можна подати у вигляді схеми, зображеної на мал. 1.

Малюнок 1. Класифікація засобів навчання.

Засоби навчання найбільш ефективні, коли вони стають органічним елементом процесу навчання, забезпечуючи реалізацію навчальних цілей.         Комп’ютерне навчання можна вважати новою освітньою галуззю, і для школи це є дуже актуальним, бо саме тут виховуються майбутні спеціалісти, що працюватимуть в інформаційному суспільстві.                          Комп’ютер стає звичним засобом пізнання навколишнього світу, таким як для попередніх поколінь була книга [4, 12].

Персональний комп’ютер (ПК) все більш активно використовується в сучасній школі, в тому числі і в її початковій ланці. З додатковими пристроями: сканером, принтером, цифровою відео- і фотокамерою, системою відтворення звуку і, звичайно, при наявності відповідного програмного забезпечення, персональний комп’ютер надає учителю засоби для зберігання і відтворення тексту (літературні твори, довідники, словники, посібники тощо), статичних графічних зображень (малюнки, фотографії, ілюстрації, схеми тощо), динамічних графічних зображень (різноманітні анімовані зображення, тривимірна графіка, відео ролики тощо), звуку (пісні, літературні твори у виконанні відомих акторів, записи зразків мовлення рідною та іноземними мовами тощо), аудіовізуальних творів (відеофільми, оцифровані кінофільми, телевізійне зображення, зображення з відеокамер, у тому числі і передане з використанням Інтернету), проведення програмованого навчання і здійснення контролю за рівнем навчальних досягнень учнів. Тобто персональний комп’ютер може замінити програвачі платівок і лазерних дисків, діапроектори і фільмоскопи, кодоскопи, епіпроектори, кіноапарати, відеомагнітофони, телевізори, синтезатори звуків, музичні інструменти, лінгафонні кабінети, пристрої для машинного тестування тощо.                                                                                                     Використання сучасних інформаційно-комунікаційних технологій на уроках математики надає такі переваги вчителю в організації навчального процесу:

-        швидкий зворотній зв'язок між користувачем і засобами ІКТ, який забезпечує реалізацію обміну повідомленнями між учнем і учителем, між учнем і програмним навчальним середовищем;

-        зручні засоби візуалізації навчального матеріалу (статичне і динамічне подання об'єктів, процесів, явищ, їх складових частин, графічне подання закономірностей і результатів експериментів, дослідів, розв’язків задач);

-        комп’ютерне моделювання  об’єктів, явищ, процесів, що вивчаються, проведення віртуальних експериментів, які неможливо провести в умовах школи, можливість швидкої зміни умов експерименту і опрацювання значної кількості результатів досліджень;

-        автоматизація процесів контролю, реєстрації і аналізу результатів навчального процесу, рівнів навчальних досягнень учнів;

-        можливість створення шкільної (локальна мережа) чи міжшкільної (мережа Інтернет) бази знань з окремих предметів, з комплексу шкільних предметів з можливістю доступу до даних учнів, учителів і батьків;

-        забезпечення дистанційної системи консультацій та індивідуального вивчення окремих факультативних курсів.

Втім  при організації навчального процесу в початковій школі особливу увагу  необхідно  звертати на врахування вікових особливостей учнів, на те, що в них ще недостатньо сформовані навички самостійної роботи.                                                                               При застосуванні   технічних засобів навчання і інформаційно-комунікаційних технологій слід зважати на властивості людини, її органів чуття до сприйняття повідомлень. З 4 млн. нервових закінчень (волокон), які передають сигнали в людському організмі, близько 2 млн. припадає на зір і лише 60 тис. – на слух. Це призводить до того, що більшість відомостей людина сприймає через зоровий канал, а в поєднанні із слуховим каналом забезпечується сприйняття майже всього обсягу відомостей, що отримує людина. Тому засоби навчання здебільшого спрямовані на забезпечення візуалізації повідомлень, бо орієнтація тільки на словесні методи навчання заздалегідь націлена на зменшення обсягів повідомлень, які можуть бути отримані  учнями і засвоєні. А однотипність подання повідомлень, особливо в молодшому шкільному віці, призводить до перевтоми учнів, зниження їх активності і здатності сприймати ці повідомлення  [54, 13].                                

Разом з тим, дослідження вчених вказують на те, що запам’ятовування отриманих відомостей має дещо інший характер і не залежить від обсягів отриманих повідомлень через певні органи чуття. Найкраще людина запам’ятовує відомості при поєднанні вербальної (словесної) і візуальної форми представлення повідомлень. Це зумовлює необхідність більшого використання комбінованих (аудіовізуальних) засобів навчання і обов’язкове їх поєднання з коментарем, роз’ясненням, поясненням учителем поданого матеріалу. Використання комп’ютерних засобів навчання, як ніяких інших, забезпечує поєднання візуального і вербального подання повідомлень, доповнення слайдів презентацій, анімованих зображень, схем, моделей тощо словом учителя, можливістю переключення сприйняття з одного виду подання повідомлень на інший, можливістю зупинити динамічний показ для пояснення і уточнення поданих матеріалів, швидкого повернення до попереднього блоку навчального матеріалу [14, 13].                                                       

Дослідження показали, що при роботі з комп’ютером учні глибше засвоюють навчальний матеріал, у них підвищується інтерес до навчання, вони більш активно працюють. Використання комп’ютерів привчає учнів до охайності, розвиває увагу, уміння планувати свою діяльність, поділяти її на окремі етапи, приймати рішення. Перегляд відеозображень, комп’ютерної графіки знімають напругу, сприяють естетичному сприйняттю навчального матеріалу.                                                                                                                                                        Застосування комп’ютера дозволяє і вчителю, і учневі контролювати хід засвоєння нового навчального матеріалу, формування необхідних умінь. В учнів розвиваються навички самоконтролю, спільної (групової) роботи, уміння своєчасно визначати помилки, усувати їх і навіть попереджувати їх появу.                                                                                                                  Проте П. Гороль зазначає, що  учителям слід знати і враховувати можливі негативні наслідки активного використання комп’ютерних технологій у навчанні [10, 55]:

-        збіднення мови, зумовлене частими однотипними відповідями, які використовуються в машинних варіантах навчання;

-        недостатність часу, який відводиться на формування навичок рукописного письма, розвиток дрібних м'язів руки;

-        можливий відхід від спілкування з іншими дітьми, відсторонення, намагання обмежити коло спілкування на перевагу грі з комп’ютером;

-        при використанні комп’ютерів (точніше складанні комп’ютерних навчальних програм) не можна передбачити всіх можливих нюансів складного процесу учіння і відтак комп’ютер не зможе повною мірою замінити вчителя.

Тому обов’язково вчитель повинен у ході уроку передбачати компенсацію негативних наслідків: забезпечити виконання вправ на розвиток усного мовлення, навичок письма, активної роботи в парах і малих групах, здійснення обов’язкового педагогічного контролю за виконанням учнями вправ на комп’ютері з наступним аналізом їх діяльності.                                         Важко відмовитися від потенціалу нових технічних  засобів навчання математики   в початковій школі.                                                                                                                                         В. Імбер називає такі фактори, які можуть сприяти більш активному і ефективному використанню нових інформаційних технологій в початковій школі:

-                великі дидактичні можливості комп’ютера;

-                наявність у продажу різноманітних програмних продуктів для школи;

-                введення в навчальні плани багатьох шкіл пропедевтичного курсу інформатики (і розвиток на основі цього комп’ютерної грамотності школярів);

-                реалізація різних програм, які стимулюють формування інформаційної культури школярів і учителів;

-                наявність у багатьох сім’ях комп’ютерів, що сприяє формуванню у дітей готовності (і психологічної, і мотиваційної, і практичної) до використання комп’ютера при вивченні різних навчальних предметів [20, 9].          

П.Гороль, Р.Гуревич зазначають, що в даний час склалась досить суперечлива ситуація: незважаючи на ці позитивні фактори, комп’ютер в навчально-виховному процесі початкової школи, на жаль, використовується рідко, безсистемно і переважно з метою контролю знань, не торкаючись, як правило, інших етапів навчання. Основними причинами цього можна вважати недостатній рівень фінансування загальноосвітньої школи, нестача на ринку пропозиції педагогічних програмних засобів (ППЗ), які б відповідали дидактичним вимогам, відсутність методичних розробок з використання комп’ютера в цілому (і конкретних програм навчального призначення зокрема), а головне – недостатній рівень інформаційної компетентності більшості вчителів початкової школи[11, 273].                                                                    

Це підтверджує багато проведених досліджень, зроблених у цій галузі.

Зважаючи на ці дослідження, на нашу думку, потребують вирішення наступні завдання:

-                обґрунтування доцільності і місця застосування комп’ютера в системі інших засобів навчання математики у школі І ступеня;

-                проектування технології процесу підготовки до навчання з використанням комп’ютера;

-                проектування технології власне процесу навчання з використанням комп’ютера;

-                обґрунтування ролі вчителя на етапі підготовки до навчання з використанням комп’ютера та в організації самих комп’ютерних уроків математики;

Використання комп’ютера як засобу навчання під час вивчення курсу математики початкової школи тягне за собою зміну й інших елементів педагогічної технології (процесу навчання, організації навчання, засобів навчання). Це, на наш погляд, припускає вирішення декількох груп проблем: загальнодидактичних, методичних, так званих інформаційних (які відносяться до комп’ютера, як до засобу навчання), професійних і організаційних, кожна з яких, в свою чергу, передбачає вирішення відповідних теоретичних і практичних завдань. Розглянемо всю сукупність цих проблем.

1. Загальнодидактичні проблеми:

- визначення ролі (місця) комп’ютера в методичній (дидактичній, педагогічній) системі серед інших використовуваних засобів навчання;

- визначення умов, в яких може бути здійснений педагогічний процес з використанням комп’ютера.

2. Професійна проблема: забезпечення достатнього для підготовки проведення комп’ютерних уроків математики рівня інформаційної компетентності вчителів. Достатній рівень компетентності вчителя дозволяє йому вирішити необхідні організаційно-методичні проблеми.

3. Організаційно-методичні проблеми:

- врахування специфіки змісту навчального предмета;

- врахування особливостей методичної системи, яка використовується при вивченні предмету (конкретного розділу, теми, етапу);

- обґрунтування доцільності використання комп’ютера;

- обґрунтування дидактичних і технічних вимог до ППЗ;

- виявлення, експертиза та відбір ППЗ;

- проектування ППЗ, систем комп’ютерних завдань (СКЗ) чи електронного дидактичного матеріалу (ЕДМ);

- визначення розробника ППЗ, СКЗ чи ЕДМ чи самостійна розробка;

- впровадження програмного продукту в технологію навчання предметів.

4. Інформаційні проблеми:

- визначення науково обґрунтованих психолого-педагогічних і методичних вимог до ППЗ, які необхідні для їх ефективного використання у процесі вивчення математики

- формування системи таких завдань з навчального предмету з урахуванням різноманітних навчальних програм навчання;

- забезпечення доступності ППЗ для вчителів (наявність єдиної бази даних ППЗ);

- розробка ППЗ.

Глобальне  вирішення даних проблем потребує спеціальних досліджень із залученням спеціалістів з різних галузей: методистів, спеціалістів у галузі інформаційних технологій, програмістів, вчителів, дизайнерів, організаторів і інших. А на практиці найчастіше учитель, який не має відповідної підготовки і можливостей, необхідних для вирішення цих проблем, залишається з ними один на один.

          Отже, використання комп'ютера в навчальному процесі спрямоване на вирішен­ня переважно таких чотирьох дидактичних проблем [14, 7]:

1.     Комп'ютер використовується як допоміжний засіб для ефективнішого      розв’язання вже існуючої системи дидактичних завдань.

2.       Комп'ютер може бути засобом, на який покладено вирішення окремих дидактичних завдань при збереженні загальної структури, мети й завдань безмашинного завдання.

3.       Використовуючи комп'ютер, можна ставити й вирішувати нові дидак­тичні завдання, які неможливо розв'язати традиційним шляхом.

4.       Комп'ютер може використовуватися як засіб, що допомагає засвоюва­ти складні абстрактні поняття.

       Таким чином, комп’ютер є універсальним засобом, який здатний створю­вати потенційно необмежені можливості для його використання у процесі вивчення математики в школі І ступеня.                                                                                               Персональний комп’ютер – універсальний «навчальний посібник», що може бути з успіхом використаний на різних за організацією навчальних заняттях. При цьому він вписується в рамки традиційного навчання із широким використанням усього арсеналу засобів навчання. ПК може сприяти активному включенню учня в навчальний процес, підтримувати інтерес, сприяти розумінню й запам’ятовуванню навчального матеріалу [56, 33].                                   

        Розвиток образного мислення, просторової уяви, проведення експеримен­ту, здатність реалізації різноманітних методів пошуку розв'язку, побудова мате­матичних моделей різноманітних процесів, унаочнення поняття, глибше розу­міння його суті, оформлення кінцевих результатів – це переваги комп'ютера, що можуть плідно застосовуватися вчителями під час навчання учнів математики в початковій школі [1, 29]. 

      Можливості застосування ПК значні: від довідкової системи до засобу моделювання ситуацій. Найголовніше вчасно і влучно використовувати комп’ютер. Комп'ютеризація дасть змогу провести диференціацію навчання матема­тики на різних рівнях залежно від індивідуальних особливостей учнів.