"Разработка электронных учебных материалов по математике в среде MathCAD».

Внедрение информационных средств в образование является одним из основных направлений развития образования в современном обществе. С каждым годом возрастает потребность использования информационных технологий и систем в профессиональной деятельности педагогов. Все большее значение приобретают профессиональные навыки преподавателей по практическому умению применения вычислительных технологий в образовательной деятельности. Данная тенденция обуславливает актуальность данной темы по формированию и развитию профессиональных навыков преподавателей по работе с информационными технологиями и использовании их в образовательной деятельности.
Вследствие внедрения информационных технологий в образовательный процесс и замещения традиционных методик обучения современными, возникает необходимость проведения анализа и всестороннего изучения существующих и развивающихся информационных средств и технологий обучения. Данная проблема информатизации научного пространства рассмотрена во многих научных работах[2,9,23]
В существующем информационном обществе роль традиционных носителей информации быстро снижается. Можно выделить несколько причин данной тенденции:
‒ быстрый рост объемов информации, которым оперирует современное общество. Для анализа и обработки подобного количества информации уже неприменимы традиционные методы и носители информации;
‒ скорость и легкость обмена информацией в цифровом виде намного выше нежели в традиционном варианте. При этом, в экономическом плане передача цифровых данных намного выгоднее при меньших затратах и одинаковом качестве;
‒ вектор развития общества направлен в сторону информационных технологий, несмотря на относительно высокую стоимость вычислительных средств;
‒ существующие ограничения традиционных носителей по объему и скорости передачи информации. Также, цифровая форма данных предполагает ощутимо более высокий уровень интеграции разнотипных видов данных;
Как можно видеть, существующая тенденция перехода общества от традиционных, бумажных носителей информации к электронным обусловлена не только социальным фактором и массовостью, но и существующими объективными потребностями.
Существенное увеличение скорости внедрения информационных технологий в структуру современного общества приводит к, во-первых, необходимости формирования современных специалистов, имеющих навыки эффективной работы в условиях информационного общества, а во-вторых, появлению мотивов использованию современных средств и технологий в процессе обучения и подготовки будущих специалистов на возможно более ранних стадиях. Изменения методики обучения приведет не только к повышению эффективности последнего, но и к более легкому процессу вхождения человека в информационное пространство.
За последнее десятилетие значительно увеличился и уровень возможности применения информационных технологий в процессе обучения. Это связано, в частности, со следующими причинами:
‒ распространением относительно доступной вычислительной техники;
‒ появлением высококачественных средств ввода и вывода информации.
В настоящее время появляется множество компьютерных программ, служащих для проведения контроля знаний. Разработанные на их основе компьютерные тесты обладают свойствами, присущими подобным системам: адаптивностью, открытостью, стандартностью, возможностью ее расширения и наращивания, способностью осуществлять индивидуальный и групповой контроль знаний учащихся и др.
Из сказанного выше можно сделать вывод, что одной из первостепенных задач информатизации образовательного процесса является разработка программных средств, используемых как вспомогательное средство для генерации тестовых заданий и проверки знаний у учащихся.
Применение компьютеров при контроле знаний также является экономически выгодным и обеспечивает повышение эффективности учебного процесса, объективности оценки уровня знаний и является рациональным дополнением других методов проверки знаний, а результаты автоматизированного контроля знаний лучше поддаются анализу, чем субъективно выставляемые оценки [17].
В настоящей работе мы остановимся на одном из направлений развития этой многогранной и актуальной проблематики. А именно, опишем методику конструирования электронных учебных материалов на основе реализации дидактических возможностей математической инструментальной среды MathCAD. Актуальность исследования объясняется тем, что математические инструментальные среды представляют собой эффективный инструментарий для самостоятельного создания учителем электронных дидактических материалов.
Цель работы: изучение дидактических возможностей математического пакета MathCAD и их реализация при создании системы генерации и проверки учебных заданий по математике в формате ЕГЭ.
Задачи:
Провести анализ и сделать обзор литературных и интернет источников по теме работы.
Изучить дидактические возможности математического пакета MathCAD.
Разработать электронные учебные материалы с функцией генерации и проверки заданий по математике.
Объект исследования: применение математических инструментальных сред в обучении математике.
Предмет: методика конструирования электронных учебных материалов с функцией генерации индивидуальных заданий в среде MathCAD.

ВВЕДЕНИЕ
1. Теоретические аспекты использования инструментальных сред в процессе подготовки учебных материалов по математике
1.1. Современное состояние использования информационных технологий в образовании.
1.2. Математические инструментальные среды
1.3.Дидактические свойства среды MathCAD
1.4. Психолого-педагогические основы конструирования образовательных ресурсов с использованием математических инструментальных средах
2. Конструирование электронных учебных материалов с использованием математических инструментальных сред.
2.1. Модель конструирования электронных учебных материалов
2.2. Методика обучения конструированию электронных учебных материалов с использованием математических инструментальных сред.
2.3. Формирование профессиональной компетентности учителя на основе обучения технологии конструирования электронных учебных материалов.
2.4. Конструирование электронных учебных материалов средствами системы MathCAD
2.4.1 Разработка теоретического материала
2.4.2 Разработка материала для проверки
2.4.3 Разработка структуры учебного материала
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

В настоящей работе были рассмотрены возможности программной среды MathCAD по созданию учебных материалов для обучения школьников по предмету математика. Был выполнен анализ литературы по теме исследования, изучены дидактические возможности математического пакета MathCAD и их реализация при создании электронных учебных материалов.
В работе рассмотрены методы автоматической генерации тестовых заданий в среде MathCAD. Данный метод обладает многими преимуществами по сравнению с классическими способами контроля.
Самые главные из них:
получение оперативных данных для корректировки учебного процесса;
высвобождение времени преподавателя для научной работы и повышения своей квалификации;
увеличение числа контролируемых процедур и более полный охват контролируемых знаний;
активизация самостоятельной работы школьников.
Разработанные нами учебные материалы содержат как теоретическую часть, позволяющую изучить данную тему, так и практическиую, предназначенную для проверки уровня усвоения знаний. Они объединены в электронную книгу MathCAD.

1. Амелин Д.В. Средства компьютерной поддержки процесса обучения математике в школе // Проблемы теории и практики обучения математике: Матер. Междунар. науч. конф. «59 Герценовские чтения». СПб., 2006. - С. 251-254.
2. Алейников В.В. Подготовка студентов к использованию компьютерных технологий в профессиональной деятельности: Дис. . канд. пед. наук. - Брянск, 1998.-242 с.
3. Анисимова Н.С., Ниренбург T.Л. Компьютерная среда Derive на факультативе по алгебре и геометрии в старших классах средней школы // Информатика и образование. 1997. - № 8, с. 60-63.
4. Подласый И.П. Педагогика: Учебник для студентов высших пед. учеб. заведений. - М.: Просвещение: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2006. — 432 с.
5. Качество знаний учащихся и пути его совершенствования. /Под ред. М.Н. Скаткина, В.В. Краевского. - М.: Педагогика, 2008. - 208 с.
6. Контроль за качеством знаний и умений учащихся в процессе теоретического обучения как средство повышения качества обучения: Методические рекомендации. - М.: Высшая школа, 1996, 14 с.
7. Грушевский С.П., Попова Г.И. Конструирование электронных дидактических документов в среде MathCAD: Учеб.-метод. пособие – Краснодар: КубГУ, 2005. – 72 с.
8. Попова Г.И. Конструирование электронных учебных материалов в профессиональной подготовке учителей. Автореф. дисс.… к.п.н. Краснодар, 2006. – 23 с.
9. Архипова А.И., Грушевский С.П., Карманова А.В. Конструирование профильных компонентов курса математики с применением новых технологий обучения. Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2004, 62 с.
10. Построение нетрадиционных систем оценивания качества зданий: Методические рекомендации. - Саранск: Мордовский ун-т, 2003. - 46 с.
11. Визуальная среда математического моделирования MathCAD/ Электронный ресурс: http://bourabai.ru/einf/mathcad/.
12. Психодиагностика: Теория и практика. Пер. с нем. /Под ред. Талызиной Н.Ф. - М.: Прогресс, 2006. - 208 с.
13. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы; перспективы использования. — М.: Школа — Пресс, 2004. - 205 с.
14. Построение нетрадиционных систем оценивания качества зданий: Методические рекомендации. - Саранск: Мордовский ун-т, 2003. - 46 с.
15. Воронова Л.М., Шульгина Е.В., Крамской И.С., Воронова Н.М. Технология тестирования учащихся // Труды научно-практической конференции «Телематика - 2012». - Спб., 2012, с. 253-254.
16. Батура М.П., Сташевская Л.А. и др. Проект системы автоматизированного рейтингового контроля успеваемости. // Материалы научно-методической конференции Новые информационные технологии в учебном процессе, - Минск, 2004, - 89-90с.
17. Люсин Д. Основы разработки и применения критериально-ориентированных педагогических тестов: Учебное пособие /Госкомитет РФ по высшему образованию, Исслед. центр проблем качества подготовки специалистов. - М., 2003. - 51 с.
18. Воронин А.А., Козлов В.Н., Морозов Б.И. Серый С.А., Чулин С.Л. Методологические аспекты применения компьютерно-телекоммуникационных технологий в дистанционном обучении // Международная научная конференция «Интеллектуальные технологии и дистанционное обучение на рубеже XXI века»: Тез. докладов, СПб/ - СПбГУАП. СПб., 2009 – с. 51-53.
19. Макарова Н.В., Макаров В.М. Новая концепция проектирования компьютерных тестов контроля знаний студентов // Известия Санкт- Петербургского Университета Экономики и Финансов.- 2006. - №1. - с. 133-145.
20. Самылкина Н.Н. Современные средства оценивания результатов обучения: М., 2007 г.
21. Бакмаев А.Ш. Профессионализация информационно-технологической подготовки будущих учителей математики в процессе применения компьютерных математических систем. Дис. канд. пед. наук: 13.00.08 - Махачкала, 2005. 148 с.
22. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. М.: Информационно-издательский дом «Филинъ», 2003. -616с.
23. Беленкова И.В. Методика использования математических пакетов в профессиональной подготовке студентов вуза: Дисс. . канд. пед. наук. -Екатеринбург, 2004. 261 с.
24. Андреев А.Б. Компьютерное тестирование: системный подход к оценке качества знаний школьников: М., 2010 г.
25. Родионов Б.У., Татур А.О. Стандарты и тесты в образовании: М., 2004 г.
26. Челышкова М.Б. Теория и практика конструирования педагогических тестов: М., 2010 г.
27. Макарова Н.В., Макаров В.М. Новая концепция проектирования компьютерных тестов контроля знаний студентов // Известия Санкт- Петербургского Университета Экономики и Финансов.- 2006. - №1. - с. 133-145.
28. Самылкина Н.Н. Современные средства оценивания результатов обучения: М., 2007г.
29. Зубрилин А.А. Виды и средства контроля знаний, умений и навыков обучаемых, применяемые на элективных курсах по информатике / А.А.Зубрилин, Е.М. Юртанова // ИНФО. — 2006. - № 10.
30. Информатика для 10—11 классов: сборник элективных курсов / авт.-сост. А.А.Чернов, А.Ф.Чернов. — Волгоград: Учитель, 2007.
31. Русаков А. А., Чернецкая Т. А. Об организации и принципах проектирования системы электронного тестирования / Материалы ХХ международной конференции.
32. Братчиков И.Л. Генерация тестовых заданий в экспертно-обучающих системах. Журнал "Вестник РУДН", серия "Информатизация образования", 2012, №2.
33. Генерация и проверка заданий в среде MathCAD [Текст] / Г. И. Попова, О. А. Астанина, Н. Н. Недилько // Школьные технологии. - 2013. - № 4. - С. 140.
34. Попова Г.И. Системы генерации индивидуальных заданий в среде MathCAD. Журнал «Образовательные технологии», № 4, 2013 г., с. 96-104.
35. Поляков К.Ю. Материалы для подготовки к ЕГЭ по информатике Электронный ресурс. URL: http://kpolyakov.narod.ru/school/ege/retro.htm.
36. Пащенко О. И. К вопросу о формировании профессиональной готовности будущих учителей начальных классов к преподаванию пропедевтического курса информатики // Среднее профессиональное образование. - 2007. - № 10. - С. 24-26.
37. Макаров Е. Инженерные расчеты в MathCAD 15: учебный курс.–СПб.: Питер. – 2011, 400 с.