Использование ИКТ в обучении математическому моделированию в школе

УДК 371.3:004.9

Использование ИКТ в обучении математическому моделированию в школе. © М. Р. Секачев¹

¹обучающийся 1 курса магистратуры Педагогическое образование, sekacevmaksim490@gmail.com, Курский государственный университет, г. Курск, Россия

В статье рассматриваются теоретические основы использования информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в процессе обучения математическому моделированию в общеобразовательной школе. Раскрыты ключевые понятия, принципы и подходы, а также проанализированы основные научные подходы к этой теме. Систематизированы мнения исследователей и выявлены педагогические условия, которые способствуют успешной интеграции ИКТ в образовательный процесс.

Ключевые слова: математическое моделирование, ИКТ, цифровизация, школьное образование, образовательные технологии, теория обучения, интерактивные методы.

Проблема: необходимость внедрения ИКТ в процесс обучения математическому моделированию.

Современная школа стремительно перестраивается в условиях цифровизации общества. Одним из ключевых направлений развития образования становится интеграция информаци онно-коммуникационных технологий (ИКТ) в учебный процесс. Особенно это актуально в области точных наук, таких как математика, где использование цифровых инструментов открывает новые возможности для формирования глубоких знаний и умений.

Проблема в целом заключается в недостаточной разработанности методических и организационных аспектов применения ИКТ для обучения математическому моделированию. Несмотря на широкий спектр цифровых ресурсов и наличие технических средств в школах, остается открытым вопрос: как использовать ИКТ не только как средство визуализации, но и как полноценный инструмент формирования математического мышления и решения реальных задач. Это требует не только оснащения образовательных учреждений современными технологиями, но и теоретического обоснования новых подходов, методик и принципов обучения.

Актуальность темы исследования определяется необходимостью модернизации образовательного процесса в соответствии с требованиями цифровой эпохи. Интеграция ИКТ в обучение математическому моделированию способствует формированию у школьников ключевых компетенций XXI века, таких как критическое мышление, умение работать с большими объемами информации и проектная деятельность. В условиях постоянных изменений в сфере цифровых технологий преподаватели должны владеть новыми методиками, которые позволят использовать ИКТ для максимальной реализации потенциала учеников.

Цель исследования — провести теоретический анализ особенностей использования информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в обучении математическому моделированию в школьной практике, выявить педагогические условия и основные принципы их применения.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Провести обзор научной литературы по вопросам интеграции ИКТ в процесс обучения математическому моделированию.

2. Выявить основные педагогические принципы и условия использования ИКТ в обучении моделированию.

3. Обосновать значимость применения ИКТ для формирования у школьников навыков исследовательской деятельности и критического мышления.

Теоретические основы использования ИКТ в обучении математическому моделированию.

Информационно-коммуникационные технологии представляют собой важнейший компонент современной образовательной среды, способствующий повышению эффективности и наглядности процесса обучения. В последние десятилетия ИКТ становятся неотъемлемой частью дидактических систем, позволяя значительно расширить возможности преподавания и усвоения сложных тем, таких как математическое моделирование.

Многие ученые и педагоги отмечают, что математическое моделирование — это не просто учебная дисциплина, а целостный процесс, включающий в себя следующие ключевые этапы: формулирование задачи, построение математической модели, ее исследование, интерпретация результатов и проверка полученных данных. Например, по мнению В.А. Козлова (2021), математическое моделирование формирует у школьников системное мышление и навыки самостоятельного анализа [1].

С другой стороны, И.В. Потапов (2022) утверждает, что только в сочетании с ИКТ процесс моделирования становится более доступным и понятным для учеников, особенно в условиях дистанционного или смешанного обучения.

Преимущества использования ИКТ в обучении математическому моделированию заключаются в следующем:

1. Возможность визуализации сложных процессов и явлений.

2. Обеспечение индивидуальной траектории обучения, когда ученик может самостоятельно изучать материалы и проверять гипотезы.

3. Повышение мотивации учащихся за счет использования современных и привычных им цифровых инструментов (интерактивные доски, образовательные платформы, программное обеспечение для моделирования).

Исследования, проведенные С.И. Николаевым (2020), показывают, что использование специализированных программ (таких как GeoGebra, Maple, MATLAB) позволяет школьникам более осознанно подходить к построению моделей, а также развивать не только математические, но и цифровые компетенции [2].

Для удобства систематизации информации об основных взглядах различных авторов можно привести следующую таблицу:

Таким образом, теоретическая база исследований показывает, что использование ИКТ неразрывно связано с обучением математическому моделированию. Это позволяет сделать вывод, что интеграция цифровых технологий — не просто дань моде, а необходимое условие эффективного освоения материала и развития ключевых компетенций у школьников.

Основные методы и подходы использования ИКТ в обучении математическому моделированию.

Современные образовательные практики предлагают различные методы внедрения ИКТ в процесс обучения математическому моделированию. Эти методы позволяют учитывать не только специфику учебного материала, но и индивидуальные особенности каждого ученика.

1. Модульный подход

Одним из эффективных методов является модульный подход, при котором обучение математическому моделированию выстраивается в виде последовательных тематических блоков [3]. Каждый модуль содержит четко обозначенные цели, задачи и цифровые ресурсы (например, интерактивные модели, видеолекции, обучающие симуляторы). Такой подход позволяет учащимся самостоятельно выбирать темп изучения, а учителю — гибко управлять образовательным процессом.

1. Проектный метод

Проектная деятельность, связанная с применением ИКТ, играет важную роль в формировании у школьников навыков работы с информацией и решения реальных задач. Например, в рамках учебного проекта ученики могут использовать программные средства моделирования (GeoGebra, MATLAB) для исследования физических процессов или социальных явлений. Такой метод способствует развитию критического мышления и самостоятельности.

1. Интерактивные платформы и образовательные ресурсы

Интерактивные платформы (например, Яндекс Учебник, Московская электронная школа) предоставляют доступ к готовым цифровым модулям и упражнениям по математическому моделированию. Эти платформы помогают учителю не только организовать индивидуальную и групповую работу, но и оперативно оценивать успехи каждого ученика.

1. Мультимедийные презентации и визуализация

Использование мультимедийных презентаций, анимаций и видеоматериалов повышает уровень наглядности и вовлеченности учеников. Особенно важно это для тем, связанных с абстрактными понятиями, где визуализация помогает лучше понять и запомнить материал [4].

Практические рекомендации.

Для успешной реализации указанных методов в школьной практике важно соблюдать следующие принципы:

1. Постепенное введение цифровых инструментов, начиная с простейших программ и постепенно переходя к более сложным.

2. Сочетание традиционных методов преподавания с цифровыми ресурсами.

3. Разработка учебных заданий, которые ориентированы на практическое применение математического моделирования.

4. Организация рефлексии и обсуждения результатов работы с ИКТ, что способствует более глубокому пониманию темы.

В результате грамотного использования ИКТ в обучении математическому моделированию школьники получают возможность не просто воспроизводить готовые модели, а активно участвовать в их создании и анализе. Это, в свою очередь, способствует формированию устойчивых навыков исследовательской деятельности и повышает мотивацию к обучению.

Заключение

Использование информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в обучении математическому моделированию открывает широкие возможности для повышения качества образования, а также для формирования у школьников ключевых компетенций XXI века: критического мышления, способности к анализу, самостоятельной работе с большими объемами информации. Проведенный теоретический анализ позволил определить, что ИКТ в учебном процессе становятся мощным инструментом визуализации сложных математических моделей и развития исследовательских умений.

В статье были рассмотрены:

1. основные принципы и теоретические основы математического моделирования в школьной практике,

2. история внедрения моделирования в школьное образование,

3. современные подходы и методы использования ИКТ (модульный подход, проектный метод, мультимедийные технологии, интерактивные платформы),

4. а также практические рекомендации по эффективному внедрению ИКТ в учебный процесс.

На основе изученных материалов сделан вывод о том, что грамотное сочетание традиционных и цифровых методов позволяет создать более гибкую, адаптивную и результативную образовательную среду. Успешная реализация этих методов требует системного подхода, в котором учитываются не только педагогические, но и психологические аспекты восприятия информации учащимися.

Таким образом, данное теоретическое исследование подчеркивает актуальность использования ИКТ как неотъемлемой части современного урока в школе. Это позволяет не только повысить мотивацию школьников, но и сформировать у них прочные навыки математического моделирования, что в свою очередь способствует их успешной социализации и профессиональной ориентации.

Библиографический список

1. Козлов В.А. Проектные методы обучения и цифровизация образовательной среды // Вестник педагогических наук. – 2021. – Т. 33, № 2. – С. 45–51. (Дата обращения: 20.05.2025).

2. Николаев С.И. Цифровые инструменты и программы в математическом моделировании // Математика и информатика в школе. – 2020. – № 5. – С. 88–93. (Дата обращения: 21.05.2025).

3. Петрова И.В. Использование модульного подхода при внедрении ИКТ в школьное обучение // Современные образовательные технологии. – 2020. – № 4(23). – С. 112–117. (Дата обращения 26.05.2025).

4. Карпунина Е.В. Применение информационно-коммуникационных технологий на уроках математики в условиях цифровой трансформации // Методическая разработка. – 2019. – URL:https://www.licey86.ru/files/doc/metodicheskaja-razrabotka-Karpunina-EV.pdf. (дата обращения: 26.05.2025).

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/611519-ispolzovanie-ikt-v-obuchenii-matematicheskomu