Дипломная работа: Развитие умений программирования c использованием пакета Maple при обучении информатике на профильном уровне
Свободные ресурсы
Обширный набор мощных инструментальных приложений (Maple PowerTools™) и п акетов для таких областей, как анализ методом конечных элементов (FEM), нелинейная оптимизация и нелинейной оптимизации, университетское математическое образование.
Выполнение вычислений
-Интуитивно ясный редактор уравнений, позволяющий быстро решать сложные задачи
-Расширенные возможности управления размерностью и единицами измерения
-Вычисление допустимых пределов для технических задач
-Неограниченная степень точности численных вычислений
-Высокоэффективные численные решатели, основанные на общепринятых алгоритмах
-Обновленный интерфейс графического калькулятора, удобный для быстрого выполнения вычислений
-Более 200 встроенных шаблонов для решения основных математических задач
-Более 3500 математических функций
Возможности управления математическим содержанием
-Интерактивное представление результатов в виде двухмерных и трёхмерных изображений и анимация
-Возможность управления параметрами для проверки гипотез
-Автоматический вывод выражений и составление моделей
-Интеграция символьных и численных операций
-Интерактивные помощники, ускоряющие процесс исследования дифференциальных уравнений, оптимизации и т. д.
-Интерактивный словарь содержит более 5000 терминов
Создание технических документов
-Вы можете создавать технические документы профессионального вида, содержащие текст, интерактивные математические вычисления, графики, рисунки и звук
-Вы также можете добавлять кнопки, бегунки и другие компоненты в ваши документы
-При просмотре презентаций можно скрывать командное меню
-Вы можете воспользоваться расширенными возможностями текстового редактора, включая инструменты верстки и проверку орфографии
-Вы можете публиковать документы в Интернет и развёртывать интерактивные вычисления на сайте, используя сервер MapleNe.
Разработка пользовательских приложений
-Язык, специально оптимизированный для разработки математических приложений, позволяет сократить процесс разработки на несколько дней
-Вы можете настроить пользовательский интерфейс с помощью элементов Maplets или документов Maple со встроенными графическими компонентами
-Высокопроизводительные вычислений с плавающей запятой, максимально использующие аппаратные возможности, и компиляция пользовательских функций
-Отличное взаимодействие с MapleNet, другими приложениями и веб-сайтами
-Автоматическая генерация кода на языках C, Fortran, Java, MATLAB, и Visual Basic
1.4 Педагогические и психологические аспекты обучения
В соответствии с проектом Государственного образовательного стандарта по информатике, общими целями и задачами факультативов является формирование основ научного мировоззрения школьников, развитие мышления и их творческих способностей, а также подготовка к жизни и деятельности в информационном обществе.
Для успешного решения этих задач при обучении необходимо, чтобы они соответствовали возрастным и индивидуальным особенностям развития школьников, только в случае, когда учащийся понимает и принимает цели обучения, являясь активным участником процесса обучения, можно добиться успеха в достижении целей обучения. Следовательно, необходимо рассмотреть возрастные и индивидуальные особенности детей старшего школьного возраста.
Старший школьный возраст, или, как называют ранняя юность, охватывает период развития человека от 15 до 17 лет. В этот период завершается подготовка к самостоятельной жизни, формирование ценностей, мировоззрения, выбор профессиональной деятельности и утверждение гражданской значимости личности. В результате и под воздействием этих социальных личностных факторов перестраивается вся система отношений учащихся с окружающими их людьми и изменяется их отношение к себе. Из-за этой социальной позиции изменяется их отношение к школе, общественно полезной деятельности и учебе, устанавливается определенная взаимосвязь между интересами будущей профессии, учебными интересами и мотивами поведения.
Учебная деятельность старших школьников значительно отличается по характеру и содержанию от учебной деятельности подростков. Дело не только в том, что углубляется содержание обучения. Основное отличие в том, что учебная деятельность старшеклассников предъявляет гораздо более высокие требования к их умственной активности и самостоятельности. Для того чтобы глубоко усваивать программный материал, необходим достаточно высокий уровень развития обобщающего понятийного мышления. Трудности, которые испытывает в процессе обучения школьник, прежде всего, связаны с неумением учиться в этих новых условиях, а не с нежеланием учиться.
Что касается отношения старших школьников к учению, то и здесь наблюдается определенные изменения. Ученики взрослеют, обогащается их опыт, они сознают, что стоят на пороге самостоятельной жизни. Растет их сознательное отношение к учебе. Учение приобретает непосредственный жизненный смысл, так как старшеклассники отчетливо осознают, что необходимым условием полноценного участия в будущей трудовой жизни общества является наличный фонд знаний, умений и навыков, полученное в школе умение самостоятельно приобретать знания.
Характеризуя интересы старшего школьника, прежде всего надо сказать, что в этом возрасте юноши и девушки уже определяют свой специфический устойчивый интерес к той или иной науке, отрасли знания, области деятельности. Такой интерес в старшем школьном возрасте приводит к формированию познавательно-профессиональной направленности личности, определяет выбор профессии.
Все это представляет оптимистические возможности для развития способностей старшеклассников.
Развитие познавательных интересов, рост созидательного отношения к ученику стимулирует дальнейшее развитие произвольности познавательных процессов, умение управлять ими, сознательно регулировать их. В период старшего школьного возраста учащиеся полностью овладевают своими познавательными процессами (восприятием, памятью, воображением, а также вниманием), подчиняя их организацию определенным задачам жизни и деятельности.
Под влияние специфической для школьника организации учебной деятельности существенно изменяется мыслительная деятельность, характер их умственной работы. Большое значение имеют уроки типа лекций, самостоятельное выполнение лабораторных работ, все чаще и чаще учащимся приходится самостоятельно разбираться в изучаемом материале.
Мыслительная деятельность старших школьников характеризуется по сравнению со школьниками среднего звена более высоким уровнем обобщения и абстрагирования, нарастающей тенденцией к причинному объяснению явлений, умений аргументировать суждения, доказать истинность или ложность отдельных положений, делать глубокими выводы и обобщения, связывать изучаемое в систему. Развивается критичность мышления. Все это предпосылки формирования теоретического мышления, способности к познанию общих законов окружающего мира, законов природы и общественного развития.
Для юности характерна устремленность в будущее. В этот период уже создан необходимый жизненный план – решено кем быть (профессиональное самоопределение) и каким быть (личностное или моральное самоопределение). Планы сводятся к намерению учиться, заниматься в будущем интересной работой, иметь друзей и много путешествовать. Старшеклассник уже не просто представляет себе свое будущее в общих чертах, как младший школьник, а осознает способы достижения поставленной жизненной цели.
Самоопределение, как профессиональное, так и личное, становится центром новообразования юности. Это новая внутренняя позиция, включающая ощущение себя как члена общества, принятия своего места в нем.
Существенной особенностью учащихся является обостренность их сознания и чувства, в связи с жизненным самоопределением и выбором профессии, поэтому необходимо оказывать учащимся действенную помощь в формировании их жизненных планов, проводить содержательную профориентацию.
Юношеский возраст можно считать благоприятным для формирования профессионально ориентированных знаний, умений и навыков. Ни в одном другом возрасте они не развиваются с такой легкостью и быстротой и так надолго не закрепляются в памяти, как в студенческие годы.
Таковы основные возрастные и индивидуальные особенности учащихся. Задача состоит в том, чтобы более эффективно использовать эти особенности в обучении и развитии учащихся. И эта задача с успехом может быть решена за счет факультатива. Методы, которые учащиеся усвоят на факультативе, обязательно будет использоваться позднее при решении самых разнообразных жизненных и профессиональных задач.
ГЛАВА 2. ОБУЧЕНИЕ ПРОГРАММИРОВАНИЮ ШКОЛЬНИКОВ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ
2.1 Подходы к обучению школьников основам программирования на уроках информатики
Курс информатики в системе школьного образования с каждым днём становится всё важнее за счёт повсеместной компьютеризации и необходимости компьютерной грамотности учащихся, так как в дальнейшем это будет компьютерная грамотность общества. Подходов к преподаванию информационных технологий в школе существует несколько и они различны.
Знания компьютера способствуют развитию и реализации творческого потенциала обучаемого, обеспечивают качественно новый уровень его интеллектуальной и эмоционально-нравственной культуры, создают внутреннюю потребность в саморазвитии и самообразовании, способствуют адаптации личности в быстро изменяющихся социально-экономических и информационно-технологических условиях.
За годы становления и совершенствования школьные курсы информатики существенно изменялись. С учетом того, какую роль эта дисциплина играла в обучении, в развитии методических систем можно выделить как минимум шесть достаточно четко определяемых этапов.
Первый этап начался с конца 50-х гг. XX века и продолжался до 1985 г., его можно назвать подготовительным. На этом этапе имело место экспериментальное обучение школьников основам программирования и элементам кибернетики, которое навсегда связано с именами известных ученых А.П. Ершова и С.И. Шварцбурда, В.С. Леднева и А.А. Кузнецова, внесшим вклад в создание основ общеобразовательной подготовки учащихся средней школы. В процессе длительной теоретической и практической работы ученые обосновали общеобразовательную и мировоззренческую значимость изучения информационного единства мира и основ алгоритмизации для школьников. Вопрос необходимости включения информатики в содержание общего среднего образования был поднят именно тогда.
Включение в содержание обучения информатике вопросов, связанных с информацией и информационными процессами (управлением, хранением, передачей, преобразованием, представлением, кодированием информации), моделью и системой, алгоритмами и логическими преобразователями информации создали предпосылки для формирования фундаментальных компонентов общеобразовательного школьного курса информатики.
В то время были сформулированы актуальные и поныне основные общеобразовательные умения в области информатики, которые необходимы каждому человеку и, следовательно, должны быть заложены на этапе обучения в школе. Вот они.
Умение планировать структуру действий для достижения заданной цели при помощи фиксированного набора средств.
Умение организовывать поиск информации, необходимой для решения поставленной задачи.
Умение строить информационные модели для описания объектов и систем.
Умение взаимодействовать с компьютерной техникой при решении задач из различных областей деятельности человека.
Второй этап длился с 1985 г. до конца 80-х гг. ХХ века. Характеризовался он реализацией в школах практически буквально трактуемого тезиса А.П. Ершова "Программирование — вторая грамотность".
Андрей Петрович Ершов (1931–1988) – советский учёный, один из пионеров теоретического и системного программирования, создатель Сибирской школы информатики, академик АН СССР. Его работы оказали огромное влияние на формирование и развитие вычислительной техники не только в СССР, но и во всём мире. А.П. Ершов – один из пионеров российской корпусной лингвистики; по его инициативе начал создаваться Машинный фонд русского языка при Институте русского языка АН СССР. Окончил МГУ им. М.В. Ломоносова в 1954 году.
До начала 50-х гг. не существовало специальности "программист". Ершову повезло: он оказался одним из первых программистов, имевших специальное образование. После окончания аспирантуры механико-математического факультета в 1957 году возглавил отдел теоретического программирования Вычислительного центра АН СССР).
В 1985 - 1986 учебном году для обучения старшеклассников был введен обязательный учебный предмет "Основы информатики и вычислительной техники" (ОИВТ). Для этого в сжатые сроки под руководством А.П. Ершова были подготовлены программа, пробное учебное пособие для учащихся, методические рекомендации для учителей, проведена интенсивная курсовая подготовка педагогов, в основном учителей математики и физики.
На практике преподавание школьной информатики резко отличалась от представлений научного сообщества об этом учебном предмете. В основном это произошло из-за недостаточной научно-методической подготовки учителей к преподаванию основ информатики, плохой обеспеченности школ вычислительной техникой и возможностью взаимодействовать с этой техникой только с помощью языка программирования.
По мере оснащения школ компьютерами и накопления опыта их систематического использования учащимися на уроках формировались различные подходы к преподаванию основ информатики. Вслед за первым учебником А.П. Ершова коллективами авторов под руководством А.Г. Гейна, В.А. Каймина и А.Г. Кушниренко были выпущенные три альтернативных учебника ОИВТ, в которых основной акцент также делался на обучении основам алгоритмизации и программирования. Не смотря на то, что учёные были уверены в большем потенциале информационных технологий и информатики как предмета на тот момент, серьёзных шагов вперёд информатика не сделала.
Третий этап, относящийся к первой половине 90-х гг., связан с понятием "компьютерная грамотность школьника". В этом случае содержание обучения информатике компоновалось с учетом нацеленности на формирование у школьников представления о возможностях применения компьютера и умений взаимодействовать с ним при решении задач из различных предметных областей. Школьникам давались знания о принципах работы компьютера и прививалось умение составлять несложные компьютерные программы.
В базисном учебном плане школьная информатика сменила свое название с ОИВТ на "Информатику". В этот период школы страны начинают оснащаться компьютерами, а также программными средствами, необходимыми для изучения разделов школьной информатики. Начинается активное обучение учащихся информационным технологиям.
Авторы трактовали в тот момент курс школьной информатики совершенно по-разному, и часто случалось так, что люди, писавшие авторские курсы по информационным технологиям для преподавания в школах, не имели при этом высшего педагогического образования. А значит, не всегда могли оставить курс так, чтобы он был понятен школьнику, интересен. Самым же важным является то, что грамотно сформулированный курс для преподавания в школах может легко запомнить любой ученик, в тех же пособиях, что писались не педагогами, но теоретиками информационных технологий, можно было очень легко запутаться.
Кроме того, школьный курс не позволял сформировать необходимые современному человеку знания и умения в области информатики в значительной степени из-за общего состояния процесса информатизации общества и образования, недостаточной развитости материально-технической базы в стране. Становилось понятно, что если продолжать выдавать желаемое за действительное, то школьный курс информатики как общеобразовательная дисциплина окончательно себя дискредитирует.
Смещение акцента в содержании школьной информатики с обучения программированию на обучение информационным технологиям привело к дальнейшему вытеснению фундаментальных основ информатики и замены их прикладными аспектами оперирования с компьютерами и программным обеспечением. Как показал последующий опыт, такой подход не только не оправдал себя, но и поставил под сомнение необходимость существования школьной информатики как самостоятельного учебного предмета.
Информатику не понимали, как общеобразовательную дисциплину. Мало кто видел её истинную пользу дл развития учащихся.
Тенденция к отказу от ее изучения была связана с экономическими проблемами в стране. Программы по обеспечению школ компьютерами не выполнялись, а квалифицированных кадров в области школьной информатики и информатизации образования не хватало.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
