В современном быстро меняющемся и развивающемся мире концепция образования претерпела значительные преобразования. Для обеспечения единства образовательного пространства приказом Министерства просвещения Российской Федерации был осуществлён переход на новые Федеральные основные общеобразовательные программы. Цель - единая содержательная основа для обеспечения качества реализации общеобразовательных программ.
В новых образовательных стандартах прописаны предметные и личностные результаты обучения, особое внимание уделяющие развитию личности ученика, его творческих способностей, коммуникативных навыков, способностей к командной работе, способностей к критическому осмыслению.
Федеральный государственный образовательный стандарт объединяет предметы «Математика» и «Информатика» в одну предметную область «Математика и информатика». Понятия граф, связный граф, дерево, цикл, таблица истинности, высказывание, анализ данных, алгоритм, таблицы, диаграммы, графики и т.д. употребляются как в математике, так и в информатике.
Цель предметной области «Математика и информатика»: развить у учащихся логическое и математическое мышление, сформировать представления о математических моделях, об информационных процессах в реальных ситуациях, развить математическую интуицию, научить применять математические знания на практике и оценивать полученный результат.
Математика важна для информатики, потому что она учит пониманию и общению с помощью абстрактного языка, учит работать с алгоритмами, развивает умение анализировать, извлекать информацию из текста, проводить логические обоснования, доказательства математических рассуждений.
Информационные технологии сегодня органично вписываются в любую сферу человеческой деятельности и становятся одним из главных средств адаптации человека к жизни в информационном обществе. Технологии изменили аспекты нашей жизни, и образование не является исключением. Учащиеся видят, как меняется облик образования, от платформ онлайн-обучения до интерактивных досок, образовательных приложений.
Информатика важна в формировании информационной и алгоритмической культуры, в развитии алгоритмического и логического мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе. Решая задачи, связанные с разработкой алгоритмов, ученики разбивают сложные задачи на простые подзадачи, выстраивают последовательность действий, оценивают эффективность различных алгоритмов, изучают основы программирования.
Проектная деятельность способствует развитию личностных качеств ученика как ответственность, коллективизм, трудолюбие, любознательность.
Участие в совместных проектах по математике и информатике способствует проявлению творческого потенциала и развитию личностных качеств, таких как: свобода самовыражения, открытость и толерантность, командная работа, возможность заниматься творческой деятельностью.
Создавая необходимые условия, учитель развивает креативное мышление, интеллектуальные и математические способности, коммуникационные навыки, социально-психологические компетенции, которые помогают учащимся стать уверенными, готовыми к решению сложных задач в будущем.
Примеры интегрированных проектов:
- Чтобы лучше понять формы и характеристики геометрических фигур создать модели фигур с использованием конструктора «GeoGebra».
- Для улучшения навыков устного счёта разработать математический тренажёр «Степень числа» в среде программирования Scratch. В результате работы над данным проектом приобретаются начальные навыки написания кода, развивается алгоритмическое мышление, умение самостоятельно добывать знания, логическое мышление, креативность.
- Проект интерактивной электронной книги в программе Book Creator «Старинные математические задачи». Задачи привлекательны, интересны за счёт использования изображений, анимации, видео. Учащиеся развивают внимание, творческие способности, фантазию.
- Проект «Анализ данных». Исследовать и проанализировать данные о погоде в Республике Татарстан за последние три года, применив таблицы, графики, диаграммы в Excel.
- Для понимания основ программирования и работы с переменными создать калькулятор на языке программирования Python. Работая над данным проектом, учащиеся развивают навыки работы с базовыми типами данных, с математическими операциями языка.
Для повышения мотивации учеников, личностного развития в качестве метода обучения можно использовать игру. Игровые методы обучения открывают новые возможности и делают учебную среду стимулирующей.
Игровой формат обучения привлекает внимание, увеличивает активность на уроке. Включение в учебный процесс элементов соревнования, достижений, наград позволяет чувствовать себя успешными и добиваться лучших результатов. Развитие соревновательного духа и командной работы среди учеников стимулируется игровыми заданиями и заданиями, требующими совместного решения, при этом они учатся сотрудничать, принимать групповые решения, обмениваться информацией и концепциями.
Геймификация обучения включает в себя разработку увлекательных заданий и сценариев, которые требуют от учеников нестандартных решений и креативного мышления. Данный метод развивает такие качества, как целеустремленность, самодисциплина, настойчивость, развивает способности к инновациям и поиску новых способов решения проблем. Благодаря разнообразию уровней сложности заданий и возможностей выбора направления развития учащийся преодолевает трудности, достигает своих целей.
Представляю примеры геймификации:
- Математический квест «Времена года». Игра состоит из четырёх этапов (сезонов), сложность которых увеличивается с каждым сезоном. На каждом этапе игры предлагаются задачи, головоломки, для продвижения вперёд продуманы цепочки подсказок в виде математических загадок, продуманы системы бонусов позволяющие продвигаться на следующий уровень.
- Соревнования: «мини-игра по программированию» или «мини-игра по быстрым математическим расчетам». Ученики конкурируют за результат, сравнивают свой результат с результатом других.
- Исследовать лабиринт, решая задачи по геометрии, или путешествовать по виртуальному городу, решая задачи по кодированию и программированию.
- Виртуальные ролевые игры: математический детектив, разгадывая головоломки, расследует загадочное преступление.
Используя игровые методы в учебном процессе, ученики могут получать дополнительные баллы за правильные ответы, разблокировать новые уровни, получать виртуальные медали за свои успехи.
Проблемно-ориентированное обучение вовлекает учеников в решение проблемных ситуаций, которые требуют применения знаний из различных областей или предметов, таких как математика и информатика. Обучение самостоятельному решению задач, командной работе, навыкам сотрудничества, аналитическому мышлению и коммуникативным навыкам способствует развитию личности.
Проблемно-ориентированное обучение требует от анализа сложных ситуаций, выявление основных факторов, причин проблем и нахождения способов ее решения. В процессе выполнения задач ученики развивают логическое и критическое мышление, что важно для успешного адаптирования к современному информационному обществу.
Участие в коллективной работе помогает научиться эффективно, работать вместе, обмениваться идеями, решать конфликты, достигать общих целей. Не всегда есть четкие инструкции для решения нестандартных задач, с которыми сталкиваются учащиеся. Этот подход побуждает рассматривать различные точки зрения, помогает им научиться мыслить самостоятельно, действовать в неопределенных ситуациях и принимать решения.
Цель данного метода - помочь учащимся применять знания и теории из книг для решения реальных проблем, реальных случаев, что делает процесс обучения актуальным, практичным.
Приведу примеры проблемно-ориентированного обучения:
- Планирование поездки на автомобиле для путешествия со своёй семьёй. Ученики планируют аспект поездки, включая оптимальный маршрут, расход топлива, время прибытия, выгодную заправку. Всё это требует математических навыков и знание компьютерных технологий.
- Изучить и проанализировать данные о качестве водных объектов республики. Использовать математическую модель для прогноза качества воды, провести информационную компанию для привлечения внимания общественности к данной проблеме.
- Учащиеся в роли агентов безопасности, расшифровывают сообщения, в ответ кодируют новое и представляют свои выводы всему классу. Данное задание улучшает как математические навыки, так и требует от учащихся знаний в области кодирования информации
Одна из лучших сторон проблемно-ориентированного обучения заключается в том, что он гибкий, вооружает навыками, мышлением необходимыми в постоянно развивающемся мире. Вы можете адаптировать его к своему классу, содержимому, учащимся.
Нынешнее поколение учеников живет в окружении огромного количества информации, которая поступает из онлайн-источников и очевидно, что существует огромная потребность научиться оценивать то, что они изучают и слышат вокруг себя, и выявлять ложную информацию, выходящую за рамки предоставленных поверхностных данных.
Критическое мышление - ценный навык. Речь идет о навыках решения проблем в классе, в реальных жизненных ситуациях.
Критическое мышление дает возможность мыслить правильно, решать проблемы результативно, развивает способности выражать свои мысли, понимать взгляды, точки зрения других людей, повышает способность работать в группе, команде. В групповых занятиях, нужно уметь слушать сверстников для выполнения поставленной задачи, а не следовать одной мысли отдельного человека. Кроме этого заставляет понять, что у одной проблемы множество решений, позволяя им работать вместе, соглашаясь на одно.
При обучении логическому анализу структуры текстов улучшаются способности к пониманию. Новые мысли, которые были сгенерированы, применимы, полезны в данной проблеме позволяет учащимся стать самостоятельными и независимыми. Это помогает распознать сильные и слабые стороны.
Примеры того, как учащиеся могут применить критическое мышление в повседневной жизни:
- Решая головоломки, играя в игры, учащиеся используют логическое мышление. Головоломка под названием puzzle, представляет собой мозаику, состоящую из различных кусочков разной формы. В результате работы, учащиеся разрабатывают пошаговый процесс решения головоломок быстрее и эффективнее: нахождение угловых элементов, заполнение крайних частей, а затем и сопоставление различных областей головоломки. «Математические» пазлы создать интерактивно в MS Office PowerPoint или на сервисе LearningApps.
- Независимо от того, решают ли математические задачи в рабочей тетради, на рабочем листе учащиеся, часто не осознавая этого, уже используют критическое мышление для решения. Решение математических задач, особенно словесных, требует от детей использования логического мышления, чтобы определить проблему, разбить ее на шаги, а затем применить математические операции для поиска решения.
- Творческие, художественно мыслящие учащиеся используют вычислительное мышление, которое обычно считается цифровым или технологическим навыком. На начальных этапах рисования в среде графического редактора ученик планирует дизайн, макеты для своих творений. Принимает решения, связанные с цветами, формами, решает проблемы по мере того, как его дизайн будет развиваться.
«Организация учебного процесса с учётом индивидуальных особенностей учащихся позволяющая создавать оптимальные условия для реализации потенциальных возможностей каждого ученика называется индивидуализацией обучения».
Одним из эффективных способов адаптации к меняющимся потребностям учащихся как раз и является индивидуализация обучения. Одинаковых детей нет, так как личность каждого индивидуальна, уникальна, оригинальна в мышлении, творчестве, коммуникации, поэтому им надо дать возможность обучаться в соответствии со своими возможностями и способностями.
У учащихся есть сильные и слабые стороны, учитель, взаимодействуя с учеником, опирается на его знания, навыки обучения, на его психологические, интеллектуальные особенности. Учитывается темп работы характерный для него, предоставляется индивидуальная поддержка, ресурсы, которые помогут добиться успеха.
Индивидуализация обучения:
- Выполнение заданий в соответствии с их уровнем. Новички изучают основы программирования, а дети с высокими учебными возможностями создают сложные программы.
- Выбор темы проекта, которая соответствует интересам и увлечениям. Ученик, интересующийся разработкой игр, выбирает создание компьютерной игры, а ученик интересующийся web-разработкой создаёт собственный web-сайт, онлайн-сервис или web-приложение.
- Использование разноуровневых заданий на уроке по математике.
I уровень заданий направлены на достижение базового уровня требований: «Определите координату точки пересечения данных прямых в Excel и укажите, в какой координатной четверти она находится: 3x - y = 7, 2x + 5y = 22»;
II уровень заданий служат для овладения материалом на повышенном уровне: «y/5 + (x + y)/3 = -2, (2x - y)/3 = 3x/4 + 3/2. Постройте графики заданных линий в приложении Desmos. Установите, пересекаются ли они, и если да, то запишите координату точки пересечения». - Для определения сильных и слабых сторон, обсуждения индивидуальных потребностей и целей обучения проводятся индивидуальные консультации с учениками. По результатам консультаций разрабатываются индивидуальные планы.
Использование вышеперечисленных методов обучения помогают создать образовательное пространство, в которой легко учиться и добиться успеха, учитывая предпочтения и индивидуальные особенности каждого ученика.
В результате интеграции математики и информатики в учебный процесс улучшается понимание учебных предметов, происходит всестороннее развитие личности ученика, развиваются интересы, мотивы, потребности к познанию. Современные подходы, методы обучения создают интересную учебную среду, в которой учащиеся демонстрируют свои способности.