Elena RojdestvenskayaПо мнению ученых М. П. Лапчика и М. И. Рагулиной, XXI в. характеризуется интеграцией информатики в математические дисциплины, что отражается в образовании добавлением в федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования подготовки учителей и преподавателей физико-математического профиля новых курсов [1]. Вводятся курсы компьютерной алгебры, информационных технологий в математике, математического моделирования. Происходит изменение роли математики – современная математика становится «информатической» [2]. Такие же процессы происходят и в техническом вузе – для студентов и магистрантов вводятся курсы математического моделирования и планирования эксперимента, приложения математических методов с применением компьютерных средств и программирования. Для решения технических задач применяются компьютерные пакеты, позволяющие визуализировать информацию, решать сложные технические задачи с применением численных методов, которые приобретают особую актуальность. Аналитические простые решения в технических задачах присутствуют в меньшей степени, чем необходимость численных решений. В этих условиях информационно-компьютерная грамотность современного педагога является важной составляющей его профессиональной компетентности. При этом рассматривается она во взаимосвязанных аспектах: как владение компьютером и другим мультимедийным оборудованием, как умение пользоваться соответствующим программным обеспечением, а также как владение методикой использования информационных технологий в учебном процессе.
В образовательном процессе информационные технологии используются для визуального представления данных при изложении лекционного материала (использование презентаций, видеофильмов); при организации самостоятельной работы студентов (доступ к справочной и учебно-методической литературе, научно-исследовательская работа, работа с пакетами прикладных программам); при контроле полученных знаний и умений (использование обучающих и контролирующих тестовых материалов); при оперативной консультативной помощи с использованием сети Интернет.
М. И. Рагулина предлагает использовать компьютерные технологии как средство для реализации новых дидактических подходов к актуализации исследовательской математической деятельности. Ею выделяются следующие приемы использования информационных компьютерных технологий: демонстрация математических объектов; проверка полученного без применения компьютера решения и его графическая иллюстрация, проведение исследования с помощью компьютера; демонстрация численных, аналитических или графических способов решения; построение и реализация алгоритма решения задачи; создание проблемной ситуации методом демонстрации, затем поиск способа решения; решение практической задачи на основе создаваемой математической модели, реализуемой с помощью математического пакета методом проектов [3].
Организацией ISTE (International Society for Technology in Education – Международные технологии в образовании) [4] были выделены основные требования к информационно-коммуникативной компетенции преподавателя: содействие обучению и творчеству учеников в виртуальных средах, разработка цифрового обучения и оценивания, использование информационно-компьютерных средств в обучении, гражданская ответственность в цифровых средах и самосовершенствование в эффективности использовании цифровых инструментов и ресурсов.
По мнению авторов данной статьи, современному преподавателю математики в вузе необходимо:
- использование возможностей, предоставляемых сетью Интернет: поисковых систем, личных сайтов и сетевых сообществ в учебном процессе;
- владение методиками создания и использования интерактивных учебных сред или платформ с целью организации дистанционной учебной обучающей среды, ее наполнения различными элементами (тесты, лекции, чаты, вики, видео, графика, учебники, обучающие тренажеры, вебинары, мастер-классы, онлайн-консультации, веб-квесты);
- владение основными пакетами прикладных математических программ (Excel, Derive, MathCad, Maple, MatLab, Mathematica и др.) и умение демонстрировать преимущества данных программных средств студентам для решения инструментально-вычислительных задач и визуализации;
- использование возможностей базы знаний вопросно-ответной системы и вычислительных алгоритмов “Wolfram Alpha” для визуализации математических объектов и решения математических задач;
- владение техническими средствами (интерактивная доска, проектор), умение работать в локальной компьютерной сети;
- понимание математических идей работы некоторых интернет-приложений и прикладных компьютерных систем (Пробки, Карты, Метро, Поиск изображений и так далее);
- самообучение в области современной и компьютерной математики, программирования.
Согласно нашим данным, основанным на мониторинге интернет-сообществ и анкетировании, не каждый вузовский и школьный преподаватель математики обладает всеми описанными знаниями и компетенциями. Некоторыми из них будет владеть выпускник последних лет направлений «Прикладная математика», при отсутствии психолого-педагогических и методических составляющих знаний методики преподавания предметов физико-математического цикла. Следует отметить также, что не каждый педагог, освоивший работу на персональном компьютере, а также прикладные программы, может эффективно применять информационные технологии в своей профессиональной деятельности. При этом динамичное развитие современных информационных технологий предполагает непрерывное самообучение и развитие как выпускника вуза, так и опытного педагога. В работе [5] делается акцент на необходимости увеличения информационного компонента в методике преподавания математики преподавателями технических вузов.
По мнению М. П. Лапчика [6], первостепенными задачами образовательных организаций должны стать фронтальное переобучение и последующая систематическая переподготовка преподавательского состава в плане освоения новых электронных технологий в профессиональной деятельности. При этом данная работа должна иметь систематический и динамично изменяющийся характер, гибко реагирующий на текущие изменения в сфере технологий электронного обучения, открытого и дистанционного образования.
Что же может сделать каждый из нас в данной ситуации для повышения уровня своей компетентности в сфере компьютерных технологий? Актуальными для повышения квалификации современного педагога остаются личная заинтересованность и мотивация к самообразованию. В частности, для обеспечения методической поддержки и обмена опытом в области информационных технологий создаются различные профессиональные сетевые сообщества педагогов [7]. Например, компания “Google” организовывает бесплатные дистанционные учебные курсы для педагогов, где показываются возможности использования своих цифровых инструментов в учебном процессе [8]. «Яндекс» транслирует свои разработки, в которых раскрывает математических принципы работы своих приложений для школьников (малая школа анализа данных – ШАД), организует курсы повышения квалификации в сфере анализа данных для недавних выпускников физико-математических специальностей (ШАД) [9]. Как использовать открытые данные, предоставляемые данными компаниями в обучении, раскрыто нами в статье [10].
Проект корпорации “Intel”, действующий в России с 2002 г., проводит бесплатное дистанционное и очное обучение учителей и педагогов по повышению их информационной компетентности и компьютерной грамотности. Запись на курсы и в сообщество доступна на сайте «Образовательная галактика “Intel”»[11]. Там предложен набор интерактивных курсов для овладения педагогическими и информационными технологиями.На сайте «Образовательная галактика» проводятся конференции и обучающие онлайн-курсы под руководством тьюторов по использованию математических программных инструментов в процессе обучения, компьютерных обучающих систем, разработанных для школьников и студентов, а также виртуальных лабораторий. По мнению исследователей [12, 13], виртуальные лабораторные работы являются хорошим средством активизации мыслительной деятельности студентов. К сожалению, существует проблема финансирования таких приобретений. Выбор курсов рассчитан как на начинающего пользователя компьютера, так и на пользователей среднего и продвинутого уровней.
Кроме того, для преподавателей математики могут оказаться интересными различные профильные интернет-сообщества. Примером такого ресурса может служить «Хабрахабр», который представляет собой многофункциональный сайт, состоящий из новостного форума и блога [14]. В блоге публикуются новости от известных компаний в сфере IT и образования. Данный сайт является серьезным ресурсом для повышения компьютерной грамотности и знаний в сфере современных компьютерных технологий, компьютеров и Интернета.
Востребованными остаются курсы повышения информационно-коммуникационной и компьютерной компетентности, проводимые вузами. Конкурентоспособными и эффективными являются курсы в сфере компьютерных наук типа Coursera, а также получение сертификатов в сфере программирования, машинного обучения и анализа данных.
Повышение квалификации актуально в сфере использования прикладных программ и организации учебных сред. В Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ), как и во многих вузах в России, в качестве платформы для дистанционного курса математики используется модульная объектно-ориентированная среда Moodle [15], где преподаватель может разместить различные обучающие материалы, расчетно-графические работы и контролирующие тестовые задания. Обучение работе с данной программой ведется в каждом российском вузе, как правило, с помощью курсов повышения квалификации. Овладение всеми инструментами данной компьютерной среды позволяет преподавателю эффективно реализовать процесс обучения, гармонично дополняя традиционные формы обучения.
На пути самосовершенствования в сфере информационно-коммуникационной компетенции и компьютерной грамотности применительно к математическим дисциплинам преподаватель математики встречается с проблемами: он чрезмерно занят учебной нагрузкой, у него нет возможности получить в любой момент компьютерный класс с установленным программным обеспечением, подготовка к занятиям с привлечением компьютерных средств затратна по времени, а отведенных аудиторных часов не хватает даже на традиционную математику. Такие современные средства, как мобильный класс, компьютерный класс, автоматизированное компьютерное рабочее место преподавателя, остаются недоступными из-за недостаточного финансирования. В некоторых случаях отсутствует доступ к сети Интернет в преподавательской и аудиториях. Для демонстрации и обучения использованию пакетов математических программ необходимо введение лабораторных практикумов, ведь не у всех специальностей ведется курс «Прикладная математика». Проблемы внедрения компьютерных технологий могут возникать также из-за недостаточной подготовки по информатике абитуриентов, поступивших в вуз, данный факт отмечается в статье З. В. Семеновой и Н. А. Настащук [16]. Тем не менее владение пакетами прикладных программ необходимо не только для выпускников технических специальностей.
Повышение уровня информационно-компьютерной компетентности преподавателя, безусловно, является одним из основных векторов личного профессионального роста. Использование электронных ресурсов в обучении обогащает учебный процесс, экономит время, позволяет хранить и обновлять учебно-методические комплексы дисциплин в цифровом виде. Компьютерные технологии и Интернет также позволяют взаимодействовать с аудиторией посредством сетевых сообществ, работать в качестве тьютора над сетевыми проектами, консультировать, направлять, организовывать самостоятельную работу, применять цифровые инструменты для обучения и оценки. Использование пакетов прикладных программ в процессе обучения математике в вузе обогащает методику преподавания математики, способствует формированию математической компетентности студентов. Вышеуказанные средства повышают интерес студентов к обучению, позволяют сделать преподавание и обучение творчески направленным. Внедрение и реальное использование компьютерных технологий, программ и Интернета в процессе обучения в вузах делает российское высшее образование подлинно инновационным и современным.