Обучение геометрическим построениям на проекционном чертеже на основе информационных и коммуникационных технологий

Никитин А.А., Алешин В.Д, Михеев Ю.В.
Учреждение Российской академии образования «Институт педагогических исследований одаренности детей», г. Новосибирск

Никитин А.А., Алешин В.Д, Михеев Ю.В. Обучение геометрическим построениям на проекционном чертеже на основе информационных и коммуникационных технологий// Труды XVI Всероссийской научно-методической конференции. Телематика'2009. — Санкт-Петербург. — 2009. — с.145-147.

В большинстве стереометрических задач наибольшую трудность представляет начальный этап решения, который чаще всего основан на некоторой геометрической конструкции, получающейся путем проведения некоторых дополнительных линий. Как правило, ученик, накопивший опыт выполнения основных построений на проекционном чертеже, после появления нужной геометрической конструкции далее уже не испытывает особых затруднений.

Сетевой вариант электронного учебно-методического комплекса (ЭУМК) «Стереометрия» создавался как вспомогательный инструмент для обучения стереометрии, позволяющий осуществлять пространственные построения и отражать их на экране компьютера. Сетевая версия ЭУМК «Стереометрия» сначала была написана на языке C++Builder. Затем этот вариант был переведен на язык Java с использованием библиотеки OpenGL, и в настоящее время представляет собой связанную совокупность клиентской и серверной частей.

Клиентская часть программы создавалась по принципам преемственности, с учетом ранних версий программы, и рассчитана на пользователя. Клиентская часть программы может запускаться либо в автономном, тренировочном режиме, либо, после подключения к серверу, — в режиме контрольной работы.

В тренировочном режиме ученик решает задачи по своему выбору из комплекта задач, приложенных к клиентской части. Результаты его работы фиксируются в определенном файле, чтобы ученик всегда сам мог оценить результаты своей работы.

В режиме контрольной работы ученик подключается к серверу и решает задачи из набора, предложенного преподавателем для данной контрольной работы из числа задач, хранящихся на сервере. При этом создается, а затем и сохраняется на сервере подробный протокол всех действий пользователя в процессе работы над каждой из задач. Это позволяет в произвольный момент времени обращаться к любому из накопленных решений, осуществлять анализ решения, выявлять этапы, на которых пользователь испытывал затруднения в поиске решений, и т.д.

Важной новой чертой ЭУМК «Стереометрия» является встроенный генератор задач, который позволяет учителю (или ученику) простыми и наглядными средствами пополнять список задач и добавлять новые разделы. При создании новой задачи с помощью генератора задач можно либо задавать все вершины и ребра вручную, либо начинать построение с одной из автофигур и вручную добавлять лишь дополнительно заданные на этой фигуре точки. Очень удобной и полезной оказывается возможность формирования ответа в новой задаче, осуществляя ее решение при помощи инструментальных средств программы, а не с помощью получения ответа на бумаге. Тем самым число задач, доступных для решения с помощью программы, может постоянно увеличиваться, в зависимости от потребностей пользователя.

Существенной дополнительной возможностью сетевой версии ЭУМК «Стереометрия» является наличие серверной части программы, которая предназначена для работы преподавателя. Она позволяет сформировать список групп (классов), а в каждой из групп — список клиентов (учеников), которые смогут в дальнейшем подключаться к серверу для выполнения контрольных работ.

У серверной части программы может быть сформирована своя база данных задач, лишь частично пересекающаяся с тренировочными задачами, доступными в клиентской версии.

Преподаватель после запуска серверной части программы производит настройку сервера — формирует список задач, предлагаемых ученикам в качестве контрольной работы. Задачи для этого списка могут браться как из числа тренировочных задач, так и из базы задач, имеющейся только на сервере. После формирования списка задач производится запуск сервера, и он становится доступным для клиентов (учеников).

Результаты работы всех участвующих в контрольной работе учеников наблюдаются преподавателем на сервере. При этом учитель имеет возможность отслеживать не только суммарные итоги работы каждого ученика, но и в реальном режиме времени получать информацию о текущей работе каждого ученика в виде протокола всех действий (как удачных, так и неудачных), которые были предприняты учеником в процессе решения выбранной задачи. При желании можно ознакомиться с текущим состоянием чертежа. Используя этот режим, учитель со своего рабочего места может контролировать весь учебный процесс.

В процессе разработки ЭУМК «Стереометрия» и в процессе опытной эксплуатации было выявлено несколько существенных особенностей.

Первое. Работа с ЭУМК «Стереометрия» позволяет значительно уменьшить «страх» перед задачей у тех учащихся, которые испытывают определенные затруднения в математике. Оставаясь наедине с компьютером, такие ученики довольно быстро начинают экспериментировать, «нажимать кнопки», и таким образом, получая от компьютера ответную реакцию, постепенно осваиваются, и через какое-то время начинают выполнять успешные действия.

Второе. Конструктивная направленность ЭУМК «Стереометрия» позволяет обращать внимание на одну из важнейших частей решения подавляющего числа задач по стереометрии, включая и сложные задачи из вступительных экзаменов в ведущие вузы России. Представляя конструктивные части решения как отдельные задачи, удается естественным образом пополнить банк задач ЭУМК «Стереометрия» интересными и трудными задачами. В частности, в таком виде удалось представить многие задачи из вступительных экзаменов в Новосибирский государственный университет.

Третье. Возможность пополнения банка задач ЭУМК «Стереометрия» задачами повышенного уровня сложности позволяет эффективно организовать работу с детьми, проявляющими одаренность в области математики. В частности, возможными дополнительными заданиями для таких детей может быть поиск нескольких различных способов решения задачи, в том числе и поиск оптимальных решений нестандартными способами.