Инструментальная компьютерная среда в начальном образовании

Инструментальная компьютерная среда в начальном образовании

Информатизация процесса обучения — од- на из основных тенденций развития совре- менного образования. Информационная компетентность включается в число веду- щих компетентностей современного учите- ля, которые должны не только хорошо вла- деть компьютером, но и уметь квалифици- рованно отбирать компьютерные програм- мы и материалы, которые в полной мере соответствуют содержанию, целям изуче- ния конкретной дисциплины, способству- ют развитию личности учащихся.

Актуальной проблемой информатизации образования является разработка компью- терных программ, сочетающих образователь- ные и личностно-развивающие функции. В РГПУ им. А.И. Герцена в 2003 г. в рамках го- сударственного контракта по заказу Минис- терства образования и науки РФ (федераль- ная целевая программа «Развитие единой об- разовательной информационной среды») была разработана инструментальная компь4 ютерная среда (ИКС) для поддержки на-

чального образования (руководитель — про- ректор по научной работе В.В. Лаптев). ИКС создавалась авторским коллективом, в кото- рый вошли профессора кафедры информати- ки (Е.В. Баранова, И.В. Симонова), инженер- программист (И.К. Елизарова), преподавате- ли кафедры методики начального обучения русскому языку (Л.В. Савельева, Г.С. Щеголе- ва, Е.А. Гогун), кафедры методики начального обучения математике (О.А. Ивашова, Е.Е. Ос- танина) и природоведению (Л.В. Симонова, Т.В. Зинченко, Е.С. Кузнецова). Программная реализация проекта осуществлялась фирмой

«Кирилл и Мефодий».

Среда включает хранилище информа- ционных объектов (медиатеку) с соответ- ствующим интерфейсом и набор инстру- ментальных модулей для подготовки и про- ведения  уроков:  «Методический кабинет»,

«Индивидуальный портфель», «Конструк- тор  медиатеки»,  «Конструктор уроков»,

«Конструктор заданий», «Плеер уроков»,

«Плеер заданий», «Журнал успешности».

Для учебно-методического наполнения ИКС выбраны три образовательные облас- ти: русский язык, математика, окружающий мир. Важная особенность среды — ее от- крытость. Учитель может использовать представленные в ИКС объекты медиатеки, тестовые задания, фрагменты уроков, а так- же на их основе создавать собственные.

Структура инструментальной компью- терной среды позволяет реализовать при- нятую в предметных методиках последова- тельность подготовки урока на всех этапах (разработка тематического планирования, отбор и теоретическое обоснование содер- жания, разработка хода урока в зависимос- ти от его типа и т.д.). Компьютерная среда позволяет последовательно выстроить, сох- ранить и воспроизвести подготовленные к уроку материалы.

В электронном «Методическом каби4 нете» учебно-методические материалы структурированы на основе содержатель- ных линий (разделов), соответствующих

«Обязательному минимуму содержания начального образования». Пользователь (методист, учитель) также может проек- тировать уроки по различным програм- мам. «Методический кабинет» содержит нормативные документы, изложение тео- ретических вопросов предметных методик и практические материалы (конспекты уроков с использованием объектов ИКС, задания для учащихся), подготовленные профессиональными методистами-пред- метниками.

«Индивидуальный портфель» предназ- начен для создания и хранения тематиче- ского планирования уроков с компьютер- ной поддержкой. Имеется возможность скопировать в «Индивидуальный порт- фель» готовое планирование по определен- ной программе и внести в него коррективы в соответствии с конкретными особеннос- тями класса и условиями обучения. После определения места урока в тематическом плане учитель получает возможность конструировать урок, используя другие модули и инструменты ИКС.

«Конструктор медиатеки» обеспечива- ет доступ к организованному хранилищу информационных объектов: рисунков, фо- тографий, текстов, видео- и звуковых фай-

лов, анимационных сюжетов, интерактив- ных игр. Компьютерные аналоги традици- онных для начальной школы дидактичес- ких средств (кассы букв, цифр, картинок и геометрических фигур, образцов начерта- ния букв, наборного полотна с различными объектами, грамматических таблиц) откры- вают новые возможности для формирова- ния навыков чтения, письма, счета, вычис- лений, математических и грамматических знаний и умений. Преподаватель имеет воз- можность включить в медиатеку новые объекты, подобранные самостоятельно. Формы и способы представления учебных материалов учитывают возрастные особен- ности младших школьников, отвечают тре- бованиям наглядности и доступности. Так, в анимационных сюжетах используются различные виды наглядности: образная, языковая, графическая. Соответственно учащиеся могут в процессе усвоения или в случае затруднений выбирать предпочти- тельные виды наглядности в зависимости от индивидуальных стилей восприятия и переработки информации. Игровая форма, наличие героев пробуждают и поддержива- ют познавательный интерес учащихся.

«Конструктор уроков» позволяет включить в «электронный» конспект демо- слайды, тестовые задания, анимационные сюжеты, интерактивные дидактические средства в нужной последовательности.

«Конструктор заданий» — инструмент для создания, предварительного просмотра и редактирования тестовых заданий, групп заданий и карточек с заданиями. По каждо- му предмету имеются готовые тестовые за- дания в следующих шаблонах:

•             Один из многих.

•             Несколько из многих.

•             Ввод слова.

•             Сопоставление.

•             Выделение.

•             Магический квадрат.

•             Потерянная буква.

•             Кроссворд.

•             Стрелки.

•             Карточка.

•             Таблица.

•             Да/нет.

•             Перенести в область.

•             Исправление ошибок.

Используя образцы, учитель может сам создавать и редактировать готовые тесто- вые задания, изменять сложность, количе- ство подпунктов, реакцию на выполнение. Для удобства работы с шаблонами в ИКС включена справка, разъясняющая порядок разработки заданий каждого вида. Кроме того, возможна подготовка и распечатка карточек с заданиями.

«Плеер уроков» предназначен для де- монстрации всех материалов к уроку в за- данной последовательности. Учитель мо- жет использовать как самостоятельно соз- данные, так и представленные уроки.

Основной функцией «Плеера заданий» является воспроизведение готовых и разра- ботанных учителем тестовых заданий. Пре- дусмотрена эмоциональная оценка пра- вильности выполнения заданий в виде ре- акции героя.

«Журнал успешности» обеспечивает доступ к базе данных с информацией об учащихся, их успешности, активности, по- сещаемости уроков. Успешность оценива- ется в баллах. Имеется возможность изме- нять шкалу оценивания (5, 12, 100 и т.д.). Система выходных форм позволяет заинте- ресованным лицам (родителям, админист- рации и т.д.) ознакомиться с учебными дос- тижениями учащегося.

Материалы по русскому языку

Материалы предусматривают применение компьютерных технологий на уроках чтения и письма в период обучения грамоте, при изуче- нии орфографических и грамматических тем, а также в работе над развитием речи младших школьников.

Традиционным пособием при обучении гра- моте является касса букв. Необходимость ее создания в ИКС вызвана тем, что в печатном ва- рианте пособия количество букв ограниченно. Составление слов из них на наборном полотне не всегда технически удобно, карточки с буквами быстро изнашиваются и теряются. Компьютер- ный вариант кассы букв предполагает неограни- ченное использование заглавных, строчных букв и знаков препинания. Гласные буквы в кассе вы- делены красным цветом, что способствует при- влечению к ним внимания при чтении и обеспе- чивает более эффективное овладение  учащими-

ся слоговым принципом русской графики. При

подготовке к уроку учитель имеет возможность набрать слоги, слова, предложения и небольшие тексты заранее.

Касса букв может использоваться не только на уроках обучения грамоте, но и на уроках рус- ского языка для демонстрации языкового мате- риала небольшого объема, например, при орга- низации наблюдений над написанием корня в однокоренных словах, над признаками прове- рочных и проверяемых слов и т.д. После работы порядок в кассе букв наводится нажатием одной кнопки.

Анимация «Каллиграфия» позволяет пока- зать процесс написания букв, что способствует формированию их динамического образа. Ис- пользование медиаобъекта «Каллиграфия» на уроках письма дает возможность сосредото- читься на начертании буквы, соотнести зри- тельный и двигательный образы буквы. Пре- имуществом компьютерной демонстрации пе- ред традиционным показом на доске является возможность для учителя стоять лицом к уча- щимся при показе буквы, а также контролиро- вать начертание учениками букв в воздухе вслед за образцом на экране.

Материалы для уроков чтения и письма мо- гут использоваться в течение всего периода обу- чения грамоте.

Целесообразность использования анимаций, посвященных орфографическим алгоритмам (например, правило правописания безударных гласных в корне), обусловлена возможностями компьютера сделать наглядным процесс осмыс- ления последовательности действий в соответ- ствии с правилом. На экране появляется только та информация, которая актуальна для конкрет- ного действия. За счет использования мультиме- дийных возможностей визуализируется процесс мыслительной деятельности в ходе обнаружения орфограммы и рассуждения по правилу.

Средства компьютерной графики (выделе- ние частей слова, орфограмм, обозначение уда- рения, мигание и т.п.) позволяют выделить наи- более важные грамматические или орфографи- ческие признаки изучаемых языковых явлений. Анимационные сюжеты предоставляют возмож- ность соединения визуальной и аудиальной ин- формации и способов овладения учащимися на- выком перевода информации из одной модаль- ности в другую, что составляет необходимую ба- зу для формирования языковой компетенции.

Мультимедийные средства обеспечивают  наг-

лядность динамического характера, которая соз- дается на глазах у учащихся. При этом учитель избавляется от необходимости одновременно об- суждать с учащимися шаги алгоритма и записы- вать их на доске.

Интерактивная игра «Классификатор» предназначена для применения на уроках грам- матики и орфографии. Учащимся предлагаются ряды слов, которые содержат как сходные, так и отличительные признаки. При выборе учеником того или иного ряда слова распределяются на группы. Задача ученика — определить, по какому признаку распределены слова. Каждый ряд де- лится на группы несколько раз (одинаковые и/или разные по составу). Это зависит от коли- чества признаков, по которым можно распреде- лить слова. Ряды слов составлены с учетом со- держания учебного материала по классам, поэто- му игру можно использовать во II–IV классах.

«Классификатор» позволяет организовать дея- тельность учащихся на этапе наблюдений (выде- ление признаков понятий), на этапе закрепления (формирование умения выделять слова с задан- ными грамматическими или орфографическими признаками), на этапе обобщения и систематиза- ции знаний (установление внутрипонятийных и межпонятийных связей).

Интерактивная игра «Изменение глаголов по временам» направлена на формирование умений конструировать глаголы совершенного и несовершенного вида из набора морфем и способ- ствует организации наблюдений над изменением по временам глаголов определенного вида. Раз- личные варианты разработаны с целью овладе- ния учащимися умениями переходить от началь- ной формы к временной (с учетом вида глагола) и от временных к начальной и другим формам. Основная цель игры — помочь учащимся осоз- нать взаимосвязь категорий вида и времени гла- гола.

Динамическое средство «Спряжение глаго4 лов» необходимо для формирования одного из сложных информационных умений создавать графическую наглядность (таблицу). Таблица создается с помощью карточек, размещенных под ее полем. Работа по составлению таблицы позволяет соединить в единый процесс форми- рование понятия и формирование общеучебных умений по использованию графической нагляд- ности.

Для  лексико-стилистической, синтаксико-

стилистической  работы  и  развития связной

(устной  и  письменной)  речи предназначены

анимации «Учимся выбирать точное  слово»,

«Продолжение текста4повествования», «Опи4 сание птицы», «Составление устного расска4 за, включающего диалог». В отличие от тради- ционно используемых картинок и серий карти- нок, анимационные сюжеты создают полимо- дальный динамический образ предмета или ситуации. Так, при подборе точного слова ребе- нок должен ориентироваться на интонацию и содержание звучащей речи в разных ситуациях. Средства анимации позволяют акцентировать внимание на изменении эмоционального состо- яния героя и найти точные изобразительно-вы- разительные средства для передачи этого состо- яния. Для продолжения текста-повествования предлагается начало текста и два анимацион- ных варианта его окончания, из которых уча- щиеся выбирают один или придумывают свой. При создании описания появляется возмож- ность рассмотреть объект в различных ракур- сах. Таким образом, создается основа для овла- дения умением передавать в устной и письмен- ной речи различные виды информации (зри- тельную и слуховую) с учетом специфики каждой из форм речи.

Материалы по окружающему миру

Важнейшая особенность естествознания сос- тоит в том, что объектом его изучения является природа. Эта особенность требует применения преимущественно практических методов (разли- чение, распознавание объектов, наблюдение их строения и свойств, моделирование процессов и организмов и связей организмов в природе) и разнообразных средств обучения (наглядных на- туральных и аудиовизуальных пособий, динами- ческих моделей процессов и др.), а также разно- образных форм организации учебной деятель- ности младших школьников.

Содержание всех частей ИКС предусматри- вает широкое использование компьютерных тех- нологий на уроках окружающего мира при рабо- те по разным содержательным линиям: ботани- ческой, зоологической, экологической.

В медиатеке представлены банк изображе4 ний растений, животных различных природных сообществ, природных зон и готовые видеоря4 ды к урокам по темам: «Домашние животные»,

«Что  общего  у  разных  растений?»  (I  класс),

«Какие бывают животные: насекомые, рыбы, птицы, звери?», «Какие бывают растения?» (II

класс), «Лес (луг, водоем) — природное сообще- ство» (III класс), «Природная зона тундры» (IV класс) и др.

Цифровые информационные объекты ИКС позволяют показать отдельные объекты (расте- ния, животные, природные сообщества) и взаи- мосвязи между ними, построить видеоряды к различным урокам.

Учитель может использовать готовый видео- ряд или создать свой при помощи «Конструкто4 ра медиатеки» и банка изображений. Откры- тость ИКС позволяет учителю при необходимос- ти самостоятельно пополнять банк изображений. Работа по подбору изображений облегчается ис- пользованием возможностей Интернета.

Для создания видеоряда конкретного урока используются разнообразные шаблоны (эскизы слайдов), куда помещаются необходимые изоб- ражения. Кроме того, в шаблонах есть области для размещения названий (группы или природ- ных объектов) и пояснительного текста. Видео- ряд к уроку позволяет выстроить определенную логику раскрытия темы и создает эмоциональ- ный фон для изучения, что очень важно для младших школьников. При помощи «Плеера уроков» учитель может внести соответствую- щие изменения.

Систематическое включение видеорядов в урок и работа с ними развивает у учащихся уме- ния различать, распознавать, описывать, харак- теризовать, анализировать и классифицировать по заданным признакам растения и животных.

Анимация «Питание растений» знакомит младших школьников с процессом, сложным для понимания детьми этого возраста. Динами- ческое изображение помогает учащимся понять сущность и значение процесса питания. Инфор- мация о почвенном и воздушном питании рас- тений представлена как в невербальной (дина- мические рисунки), так и в вербальной форме (за кадром звучит дикторский текст). Эту ани- мацию можно использовать на уроке окружаю- щего мира при изучении нового материала, са- мостоятельном открытии новых знаний, зак- реплении и контроле (без звукового сопровож- дения).

Анимация «Развитие растения из семени» служит основой для обучения младших школь- ников описанию процессов и объяснению есте- ственно-научных закономерностей, обеспечива- ющих непрерывность жизни на планете. Управ-

лять скоростью показа может сам учащийся: он

может увеличивать или уменьшать время рас- сматривания изображения. В конце показа млад- ший школьник увидит полную графическую мо- дель процесса развития растения, что будет спо- собствовать пониманию целостности и повторя- емости этого процесса.

Анимация «Развитие насекомых» знакомит учащихся с особенностями развития самого большого класса животных на Земле. Первая часть посвящена показу процесса развития насе- комых с полным метаморфозом (превращением) на примере развития бабочки-крапивницы. Во второй части показано развитие кузнечика с не- полным метаморфозом.

Анимации «Развитие рыб», «Развитие ля4 гушки» расширяют и углубляют понимание про- цессов развития животных.

Интерактивная игра «Пищевая пирамида» предназначена для применения на уроках при изучении пищевых связей между организмами в природных сообществах (на примере луга). Особенностью этой игры является возможность увидеть изображения реальных участников пи- щевых связей (при подведении курсора к соот- ветствующему пищевому уровню). Кроме того, в специальных окошках можно изменять (зада- вать) численность организмов каждого уровня. Нажав кнопку «Пересчитать», младший школь- ник может увидеть изменение численности (ве- личины) каждого уровня, увеличение размеров пищевой пирамиды, исчезновение отдельных уровней (растительноядных животных или хищников). Игра способствует развитию иссле- довательских умений младших школьников, мо- жет использоваться как на уроке, так и во вне- урочной работе.

Для развития информационных умений младших школьников можно использовать банк описаний растений и животных леса, луга и водоема. Сделать работу интересной поможет банк загадок по трем содержательным линиям, наполнение которого способствует воспитанию у младших школьников позитивного эмоцио- нально-ценностного отношения к окружающе- му миру.

С целью развития речевой деятельности и формирования умения работать с информаци- ей созданы материалы, предназначенные для использования на уроках и дома при изучении растений и животных, отраслей сельского хо- зяйства, природных сообществ и природных

зон.

Материалы по математике

Материалы ИКС по математике охватывают значительную часть содержательных линий на- чального курса (числовую, арифметических действий, элементов алгебры), изучаемых с I по IV класс по всем УМК.

Касса цифр, картинок, геометрических фи4 гур (аналогичная кассе букв) позволяет записы- вать числовые выражения, равенства и неравен- ства, дублировать записанное; показывать про- цессы подбора или перебора числовых данных, преобразования одной записи в другую. Наборы предметных картинок и фигур помогают иллю- стрировать арифметические действия, вычисли- тельные приемы, простые задачи, сравнение чи- сел и выражений.

Анимации демонстрируют процессы, кото- рые трудно отобразить на бумажных носителях или смоделировать в силу большого количества необходимых для этого предметов (например, образование 1 тысячи из 10 сотен).

Анимация «Нумерация многозначных чи4 сел» несколько раз показывает процесс превра- щения 10 единиц одного разряда в 1 единицу следующего, что способствует лучшему понима- нию идеи десятичной группировки.

Анимация вычислительных приемов (46 + 28,

1 000 – 14, 23 · 4, 92 : 4, 1 999 + 1, 3 000 – 1 и др.)

выявляет принцип поразрядного сложения или вычитания, образования единицы нового разря- да, превращения единицы старшего разряда в бо- лее мелкие. Анимация дает яркий наглядный об- раз в сочетании с голосовым сопровождением и абстрактной символической записью цифрами, акцентирует внимание на отдельных операциях, входящих в прием, дополняет практические действия детей с реальными предметами или их заменителями.

Интерактивные задания направлены на ис- следование математических объектов и обобще- ние знаний. Они позволяют ученику видеть, как вводимые им данные влияют на ситуацию. Ис- пользование динамических моделей наряду с ма- териальными, вербальными, символическими, графическими помогает ученикам наблюдать сложные для понимания процессы и по-разному фиксировать их результаты, а также овладевать основами моделирования, что соответствует од- ной из целей начального математического обра- зования.

Интерактивные задания «Что от чего за4

висит» (зависимость пути от времени, пути от

скорости, скорости от времени) создают воз- можность для исследования пропорциональ- ной зависимости величин, связанных с движе- нием, и обобщения знаний. Ученики сами вво- дят значения, например, скорости и наблюдают изменение пройденного пути. С помощью ани- мации показан процесс движения, а его резуль- таты фиксируются в виде схематического ри- сунка и таблицы. При введении нового значе- ния скорости ученики могут предположить, больший или меньший путь будет проделан, и проверить свою гипотезу. В ходе анализа ито- говых моделей после четырех экспериментов учащиеся выясняют, какой герой проделал больший путь, с какой скоростью он двигался. Затем ученики на основе наблюдений и сравне- ния данных таблицы дополняют выводы об из- менении пройденного пути: во сколько раз больше скорость, во столько же раз больше пройденный путь (при одинаковом времени движения).

Интерактивное задание «Выражения с пе4 ременной» позволяет осознать возможность из- менения значения выражения при изменении входящих в него компонентов, сформулировать непростые, но важные выводы об изменении ре- зультатов действий при изменении одного из компонентов, способствует функциональной пропедевтике.

Интерактивные задания по нумерации мно- гозначных чисел (в пределах миллиона) направ- лены на формирование умений записывать циф- рами числа по словесному описанию или моде- лям (предметным и символическим), а также создавать символические модели чисел по их за- писи. Интерактивные задания по теме «Нумера4 ция чисел от 1 до 10» на основе числовой лесен- ки способствуют формированию умения назы- вать следующее и предыдущее числа, число меж- ду данными.

Интерактивные задания «Состав чисел пер4 вого и второго десятка» предусматривают рабо- ту на двух уровнях (для изучения материала, для его закрепления и контроля). На первом уровне для каждого нового варианта состава числа дает- ся зрительная подсказка, например, жук с одного листика перемещается на другой. На втором уровне нет зрительной подсказки, числа в табли- це даны вперемешку.

Интерактивные игры «Табличное сложе4 ние», «Табличное умножение» направлены  на

выработку  автоматизма  вычислительных навы-

ков и вызывают у младших школьников интерес к деятельности.

Большинство заданий ИКС вариативно от- носительно этапов и способов их применения. Так, анимация, иллюстрирующая деление вида 92 : 4, может быть использована на разных эта- пах обучения. При ознакомлении с материалом она выявляет суть приема. К образцу записи и объяснения приема можно обращаться и при ознакомлении, и при первичном закреплении, когда ученики овладевают алгоритмом деле- ния. На этапе обобщения внетабличного умно- жения и деления зрительный образ помогает ученикам выделить различные случаи приме- нения данного приема, выполнить классифика- цию приемов и понять их особенности. На эта- пе подготовки к изучению деления трехзнач- ных чисел анимация 92 : 4 наглядно показыва- ет принцип выделения в качестве первого неполного делимого наибольшего количества единиц старшего разряда, которое делится на делитель.

По-разному можно организовать просмотр анимации или выполнение интерактивного зада- ния: целиком, по частям; с комментированием, с прогнозированием следующих событий и про- веркой задания; в индивидуальном или общем темпе. Например, при первом просмотре анима- ции ее можно остановить, чтобы учащиеся пред- положили, какие действия будут дальше, затем продолжить просмотр и проверить предположе- ния. Можно посмотреть анимацию с выключен- ным звуком и комментированием учениками действий, происходящих на экране. Интерактив- ные задания могут выполняться с выдвижением

гипотез или без них; коллективно в одном темпе или в индивидуальном темпе; с обсуждением каждого шага или самостоятельно; на уроке или вне его.

Ученики, пропустившие занятия или плохо усвоившие материал, могут просмотреть анима- ции после урока в классе или на домашнем компьютере; при необходимости могут выпол- нить интерактивные задания несколько раз, вво- дя другие данные.

В заключение необходимо отметить, что ИКС адресована как учителю, так и учени- ку. Отличительными особенностями ИКС являются:

—           полифункциональность (за счет включения модулей разного назначения и разнообразных информационных объек- тов);

—           открытость (возможность расшире- ния и творческого пополнения содержа- ния среды в соответствии с задачами обу- чения);

—           учет при отборе информационных объектов возрастных познавательных воз- можностей младших школьников, преиму- ществ информационных технологий и спе- цифики содержания учебных предметов;

—           возможность диагностики и сохране- ния результатов обучения.

Применение этого программного комп- лекса позволяет индивидуализировать про- цесс обучения в начальной школе, облег- чить и интенсифицировать труд учителя при подготовке и проведении уроков.