Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВПО «КубГУ»)
Физико-технический факультет
Кафедра теоретической физики и компьютерных технологий
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА
РАЗРАБОТКА ИНТЕРАКТИВНОГО УЧЕБНОГО ПОСОБИЯ ПО МАТЕМАТИКЕ ДЛЯ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ
Работу выполнила Щеголькова Анна Алексеевна
Специальность 230201 - Информационные системы и технологии
Краснодар 2014
Реферат
Электронный учебник, нулевая гипотеза, альтернативная гипотеза, апробация, статистический анализ.
Объектом разработки данной дипломной работы является электронный учебник по математике для среднеобразовательной школы, предназначенный для использования его в качестве интерактивного пособия.
Целью данной работы является создание электронного учебника по математике и проверка эффективности использования компьютерных технологий в образовательном процессе на его основе.
В результате выполнения дипломной работы разработан и создан электронный учебник, который был успешно внедрен в образовательный процесс. На основе полученных данных в ходе апробации проведен статистический анализ, который показал эффективность использования компьютерных технологий в образовании.
Содержание
Реферат
Обозначения и сокращения
Введение
1. Литературный обзор
1.1 Типовая модель электронного учебника
1.1.1 Электронный учебник
1.1.2 Функциональное назначение ЭУ
1.1.3 Функциональная структура ЭУ
1.1.4 Общие требования к аппарату представления информации в ЭУ
1.1.5 Требования к эргономике электронного учебника
1.1.5.1 Структурирование образовательного контента
1.1.5.2 Особенности верстки
1.1.5.3 Навигационный компонент интерфейса
1.1.5.4 Масштабирование контента
1.1.5.5 Инструменты для работы с текстом
1.1.5.6 Элементы интерфейса для работы с динамическими объектами
1.1.5.7 Способы работы с образовательным контентом
1.1.5.8 Специализированные элементы интерфейса для работы с интерактивными заданиями
1.2 Психолого-педагогические аспекты предъявления образовательного контента в электронном учебнике
1.3 Рекомендации по выбору технологической основы для создания электронного учебника
1.4 Рекомендации по выбору дизайн-эргономических решений ЭУ
1.5 Этапы разработки электронного учебника
1.6 Рекомендации по внедрению и использованию ИМЭУ нового поколения в образовательных учреждениях Российской Федерации
1.6.1 Схемы распространения электронных учебников
2. Практическая часть. Создание ЭУ
2.1 Предпосылки создания ЭУ
2.2 Подготовка сценария ЭУ
2.3 Структура ЭУ
2.4 Программная реализация
3. Практическая часть. Проверка статистических гипотез
3.1 Понятие нулевой и альтернативной гипотезы
3.2 Общие принципы проверки статистических гипотез
3.3 Понятие гипотезы в педагогике
3.4 Апробация ЭУ
3.5 Формулирование нулевой и альтернативной гипотез
3.6 Поэтапный статистический анализ
Заключение
Список использованных источников
Обозначения и сокращения
ЭУэлектронный учебник
ИОСинформационно-образовательная среда
Ркрдопустимая вероятность ошибки первого рода
Тстатистика критерия
Ф мощность критерия
Н0нулевая гипотеза
Н1альтернативная гипотеза
Gсумма всех полученных значений
Q0общая сумма квадратов отклонений
Q1сумма квадратов отклонений от групповых средних
Q2сумма квадратов отклонений групповых средних от общей средней
S12случайная дисперсия
S22межгрупповая дисперсия
Nобщее число всех элементов в анализируемой совокупности экспериментальных данных
pчисло экспериментальных выборок
Введение
Сегодня, когда окружающий нас мир не стоит на месте и стремительно развивается, все чаще и чаще на помощь человеку приходят компьютерные технологии.
Компьютерные технологии - это обобщённое название технологий <#"justify">Сейчас самым продуктивным, облегченным, а также интересным для детей представлением школьного материала является его изложение не в виде материала учебника, который нам так привычен, а в том виде, в котором активно задействованы компьютерные технологии.
Электронный учебник - учебное электронное издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины, ее раздела, части, соответствующее учебной программе. Электронный учебник позволяет изложить материал урока более наглядно, доступно, чем это сделано в книге. Это позволяет доходчивее донести до школьников порой сложный и недоступный каждому язык печатных учебников [13].
Целью данной работы является создание электронного учебника по математике и проверка эффективности использования компьютерных технологий в образовательном процессе на его основе.
При этом существенно важным является решение следующих задач:
- проанализировать существующие методики обучения школьников;
разработать электронный учебник на основе программы, рекомендуемой Министерством образования и науки РФ;
внедрить электронный учебник в образовательный процесс;
выполнить статистический анализ;
проверить эффективность использования компьютерных технологий в образовании.
Публикации. По данной теме опубликованы 3 научные статьи:
1 Щеголькова А.А. «Разработка интерактивного учебного пособия по математике для средней школы и анализ эффективности его использования при изучении математики учащимися средней образовательной школы» // IX Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах», Анапа 2013г.
Щеголькова А.А. «Эффективность использования компьютерных технологий в образовательном процессе на основе созданного электронного учебника по математике» // Materiбly x mezinбrodnн vмdecko - praktickб konference «Vмda a technologie: krok do budoucnosti - 2014» Dнl 29 Matematika Fyzika - Praha: Publishing House «Education and Science» s.r.o., 2014, 27 ъnora - 05 bшezen 2014 roku.
Щеголькова А.А. «Разработка интерактивного учебного пособия по математике для средней школы и анализ эффективности его использования при изучении математики учащимися средней образовательной школы» // Материали за X международна научна практична конференция «Бъдещите изследвания - 2014» Том 22 Педагогически науки - София: «Бял ГРАД-БГ» ООД, 2014, 17 - 25 февруари, 2014.
электронный учебник интерфейс дизайн
1. Литературный обзор
1.1 Типовая модель электронного учебника
1.1.1 Электронный учебник
Электронный учебник (ЭУ) - учебное электронное издание, содержащее систематическое изложение учебной дисциплины, ее раздела, части, соответствующее учебной программе, поддерживающее основные звенья дидактического цикла процесса обучения, являющееся важным компонентом индивидуализированной активно-деятельностной образовательной среды и официально утвержденное в качестве данного вида издания [13].
Примечания
ЭУ предназначен для воспроизведения на современных электронных устройствах, в том числе мобильных, определенных его разработчиком, соответствующих требованиям, предъявляемым к устройствам, поставляемым в учебные заведения.
Допускается уменьшение функционала ЭУ при его воспроизведении на устройствах, не входящих в перечень рекомендованных разработчиком ЭУ, но соответствующих иным требованиям к устройствам, поставляемым в учебные заведения.
Бумажный учебник, представленный в электронной форме, не может рассматриваться в качестве ЭУ.
ЭУ не может быть сведен к бумажному варианту без потери дидактических свойств.
1.1.2 Функциональное назначение ЭУ
ЭУ является основным компонентом ИОС, ориентированным на осуществление образовательного процесса на основе информационно-коммуникационных технологий и на применение современных форм и методов обучения [13].
ЭУ, реализованный на базе современного мобильного устройства, рассматривается в качестве альтернативы традиционному бумажному учебнику. ЭУ должен:
Выполнять все функции, присущие бумажному учебнику (информационную - как основной источник обязательной для усвоения учащимися информации, конкретизации образовательных стандартов, систематизирующую, мотивационную, ориентации учащихся на способы познавательной деятельности, развития познавательных возможностей учащихся, координации всех учебных материалов по предмету, воспитывающую и др.);
Обеспечивать широкие возможности компьютерной визуализации учебной информации;
Служить основой создания активно-деятельностной познавательной среды для учащегося за счет возможности осуществления информационно-поисковой деятельности, моделирования, тренировочной учебной деятельности и контроля знаний, поддержки творческой деятельности с элементами контента;
Выполнять функцию навигатора по электронным материалам УМК;
Поддерживать возможность реализации учащимися индивидуальных образовательных траекторий за счет наличия дополнительного материала, расширяющего и углубляющего основное содержание предмета, гиперссылок на материалы электронного приложения к учебнику и других электронных компонентов УМК, гиперссылок на сетевые ресурсы региональных и федеральных хранилищ электронных образовательных ресурсов;
Обеспечивать комфортные, интуитивно понятные учащемуся условия для взаимодействия с образовательным контентом, как во время аудиторных занятий, так и при самостоятельной работе.
Применение ЭУ в образовательном процессе в сочетании с такими компонентами ИОС, как система управления обучением и управления образовательным контентом, должно обеспечивать [11]:
Возможность управления учебным процессом за счет взаимодействия персональных мобильных устройств учащихся, компьютера или мобильного устройства преподавателя и других средств обучения на базе ИКТ (например, интерактивная доска, лабораторное оборудование и т. п.) в едином информационном пространстве класса/ОУ;
Возможность организации индивидуальной поддержки учебной деятельности каждого учащегося преподавателем на основании информации о результатах продвижения учащегося по учебному материалу;
Возможность организации сетевого взаимодействия преподавателя и учеников для формирования навыков учебного сотрудничества, коммуникативной компетентности.
ЭУ должен поддерживать технологию загрузки и оперативного обновления образовательного контента по современным каналам связи.
1.1.3 Функциональная структура ЭУ
Функциональная структура ЭУ должна соответствовать его назначению в образовательном процессе и содержать следующие компоненты [4]:
Основной материал, обеспечивающий изложение основного содержания учебного предмета. Содержание основного материала определяется ФГОС и примерной программой по предмету для данного уровня и ступени образования. Основной материал может быть представлен в гипертекстовой и мультимедийной форме. Визуальный ряд может быть представлен реалистическими графическими изображениями изучаемых предметов, процессов, явлений и синтезированными объектами статической и динамической графики. Возможны замена/дублирование текстовых описаний изучаемых объектов соответствующими видеофрагментами, анимациями, моделями, аудиозаписями;
Дополнительный материал, связанный с основным материалом четкой системой навигации и служащий для расширения и углубления базовых знаний, полученных при изучении основного материала. Содержание и объем дополнительного материала определяется авторским коллективом, разрабатывающим ЭУ, с целью расширения или углубления содержания, зафиксированного в ФГОС и примерной программе по предмету, реализации авторских подходов к формированию знаний, умений и способов деятельности, развития, воспитания и социализации учащихся. В качестве дополнительного материала могут использоваться справочные, познавательные и научно-популярные материалы (в том числе фрагменты литературных произведений, фрагменты популярных научных статей и публикаций, исторические документы, фрагменты научно-популярных фильмов, анимации скрытых процессов и явлений и пр.);
Пояснительные тексты, сопровождающие ключевые термины основного материала, все графические изображения, не являющиеся элементами оформления, важные смысловые фрагменты сложных графических изображений, формулы;
Аппарат организации усвоения учебного материала, в общем случае состоящий из моделирующего, закрепляющего и контрольного компонентов. С учетом специфики изучаемого предмета в состав ЭУ включаются интерактивные объекты для тренировки, самоконтроля и контроля; могут быть включены инструментальные программные средства (виртуальные лаборатории, ленты времени, интерактивные карты, конструктивные творческие среды). Содержащиеся в ЭУ задания, предполагающие автоматическую проверку результатов обучения, должны исключать возможность неоднозначного ответа. В ЭУ аппарат организации усвоения может быть дополнен инструментарием для осуществления сбора и хранения статистической информации о результатах продвижения по учебному материалу, выполнения практических заданий и контрольных тестов;
Навигационный аппарат (оглавление, сигналы-символы, алфавитный, именной и тематический указатели, пользовательские закладки/заметки и т. д.), обеспечивающий быстрый поиск информации, мгновенный переход к нужной главе и параграфу, отражающий связи между основным и дополнительным учебным материалом, а также позволяющий пользователю фиксировать свое положение в образовательном пространстве ЭУ.
1.1.4 Общие требования к аппарату представления информации в ЭУ
Общими требованиями являются [13]:
Образовательный контент ЭУ должен быть мультимедийным и интерактивным.
Типовыми компонентами мультимедийного контента ЭУ являются: символьная информация (текст, гипертекст, формулы); статический реалистический и синтезированный визуальный ряд (фотографии, 2D-фотопанорамы, микрофотографии, макросъемка, схемы, диаграммы, графики, учебные рисунки и др.); динамический реалистический и синтезированный визуальный ряд (видеоопыты, видеоэкскурсии, 3D-фотопанорама с приближением/удалением, 2D-анимация, наложение и морфинг объектов, анимация, созданная по 3D-объектам, виртуальные трехмерные модели объектов и пр.); звуковой ряд (аудиофрагменты).
Объекты и процессы, основные свойства которых проявляются в динамике, целесообразно иллюстрировать динамическим видеорядом.
Объекты сложной структуры целесообразно иллюстрировать с помощью объемных моделей и иных объектов виртуальной реальности.
При изучении сложных связей между явлениями и процессами (например, в предметах естественнонаучной области содержания образования) целесообразно использовать интерактивные параметрические модели, изменяемые параметры которых отражаются в результатах работы модели, обеспечивая визуализацию явления или процесса.
Звуковой ряд может включаться в ЭУ для представления звуковых объектов (звуки природы, технических устройств, музыка, речь и пр.); дублирования текстовых описаний; подачи специальных сигналов, комментирующих действия пользователя и т. п.