Применение виртуальных лабораторий при обучении школьников 8-9 классов решению систем уравнений на уроках алгебры

Введение

Актуальность работы. Одна из важнейших задач современной школы – это воспитание и развитие школьников. Специалисты, из тех, кто работает с вопросами школьного математического образования, обращают особое внимание на усовершенствование задачного и практического материала, поскольку, представленные в современных учебных пособиях задачи, как правило, требуют алгоритмического способа решения.
Цифровые образовательные ресурсы (ЦОР) в современном образовании играют большую роль. Цифровые и информационно-коммуникационные технологии непрерывно развиваются, в связи с чем возрастает роль информационной грамотности всех субъектов образования. В математике, которую учащиеся изучают в средней школе такого рода процессы также играют большую роль.
Очевидно, что ЦОР имеют значительные преимущества перед традиционными методами обучения школьников. Соответственно, важной задачей каждого педагога является необходимость формирования у школьников, в том числе, в основной школе, информационную компетентность и грамотное использование средств цифровой коммуникации. Способность владения ключевыми компетенциями, в перечень которых входят информационные компетенции позволяет школьникам самостоятельно анализировать и обрабатывать полученную информацию.
Сегодня нельзя пока говорить о полном дидактическом и методическом обеспечении ЦОР учеников основной школы по математике, в связи с чем можно обозначить проблему необходимости разработки практических материалов для учителей и школьников по математике, в условиях наличия ЦОР.
В настоящее время, повышается интерес учителей, авторов учебников к задачам определенного жанра, в специальной литературе обозначенных различными синонимичными терминами: проблемные, творческие, поисковые, эвристические, занимательные и др. Использование на уроках математики специальных задач, которые разработаны на основе ЦОР направлены на развитие логического мышления школьников и расширение их математического кругозора. На практике отмечено, что часто не только ученики, но и учителя сталкиваются со сложностями при работе с материалом, отличным от шаблонных традиционных задач.
Существует проблема практического использования алгебраических задач в учебном процессе и недостаточной подготовленностью дидактической базы образовательного процесса на основе ЦОР и виртуальных лабораторий. Проблема также возникает при поиске средств развития мыслительных способностей учеников, связанных с их исследовательской и поисковой самостоятельной учебной деятельностью.
Цель работы: изучить и обосновать необходимость использования применения виртуальных лабораторий при обучении школьников 8-9 классов решению систем уравнений на уроках алгебры.
Объект исследования: учебно – воспитательный процесс на уроках математики при использовании виртуальных лабораторий.
Предмет исследования: цифровые образовательные ресурсы, используемые на уроках математики при обучении школьников 8-9 классов решению систем уравнений на уроках алгебры.
Задачи:
1. Провести анализ понятий виртуальные лаборатории и цифровые образовательные ресурсы в условиях реализации ФГОС ООО.
2. Изучить особенности применения виртуальных лабораторий при обучении школьников на уроках алгебры в основной школе.
3. Описать организационно-педагогические условия применения виртуальных лабораторий при обучении школьников 8-9 классов решению систем уравнений на уроках алгебры.
4. Предложить методические рекомендации для учителей по применению виртуальных лабораторий при обучении школьников 8-9 классов решению систем уравнений на уроках алгебры.
Теоретическая значимость исследования заключается в обосновании необходимости применения цифровых образовательных ресурсов в учебно – воспитательном процессе на уроках математики.
Методы исследования: теоретические и практические, анализ научной и психолого-педагогической литературы, классификация, сравнение, наблюдение, беседа.
Структура работы: введение, две главы, четыре параграфа, заключение, список использованной литературы.  
Глава 1. Теоретические основы применения виртуальных лабораторий при обучении школьников 8-9 классов решению систем уравнений на уроках алгебры

1.1. Анализ понятий виртуальные лаборатории и цифровые образовательные ресурсы в условиях реализации ФГОС ООО

Современная образовательная среда, согласно требованиям ФГОС ООО, реализуется в условиях системно-деятельностного и личностно ориентированного подходов. Это говорит о необходимости педагогов обеспечивать учебно-воспитательный процесс таким образом, чтобы каждый субъект образования учился в силу своих способностей и возможностей. При этом, каждый учитель сегодня является проектировщиком образовательного процесса, а не транслятором знаний.
Педагог помогает школьникам работать с большими потоками информации, помогает отличать важную информацию от второстепенной и при необходимости является консультантом в области своей предметной деятельности. Каждый педагог учит школьников работать с ЦОР, независимо от того, какой предмет он преподаёт.
Традиционные методы обучения, в частности, рассказ, объяснение, беседа, дискуссия, лекция, консультация сегодня трансформируются в аудио- видео-, графические фрагменты, гипертекст, гипермедиа, медиалекции, форумы, чаты, видеоконференции и др. [20].
Исследователи и учёные А.В Липатов, О.В. Бородина и др. исследовали целесообразность использования информационно-коммуникационных технологий в учебно-воспитательном процессе. Практически все они отмечали многочисленные преимущества использование ЦОР и средств мультимедиа перед традиционными методами обучения.
В современных социально-экономических условиях цифровизация происходит повсеместно, что также говорит о необходимости владения информационной компетентностью не только педагогами, но и всеми категориями обучающихся, независимо от их возраста. При этом важно отметить, что именно цифровизация современного образования является его основой и фундаментом.
ЦОР также, как и традиционные методы обучения направлены на реализацию триединой образовательной цели, обучения, воспитания и развития школьников. Сегодня ЦОР обеспечивает всю сферу образования методологией и современными педагогическими технологиями, которые непосредственно связаны с информационно-коммуникационными технологиями (ИКТ).
К основным предпосылкам организации перехода к цифровой среде можно отнести следующее:
-развитие инфраструктуры доступа к Интернет;
- развитие ИТ- отрасли;
-развитие национальной системы электронного управления.
При этом, основными критериями эффективности образовательного процесса могут выступать его качество и обучение учеников в условиях более полного применения информационно-коммуникационных технологий и ЦОР. В условиях формирования цифрового образования всё большее применение находят интегрированные информационные системы. Они представляют собой идеологию планирования и управления учебным процессом с помощью автоматизации и оптимизации информационных систем на основе единой базы данных [14].



Основными принципами внедрения интегрированных информационных систем в образовательной организации служат следующие:
- создание единой базы данных для всех задач и уровней управления;
- программное и информационное обеспечение;
-внедрение единого электронного учебно-планирующего, методического и контрольно-оценочного документооборота на всех уровнях средней школы;
-применение сетевых и информационно-коммуникационных технологий в качестве средства использования информационных ресурсов.
ИКТ представляют собой интегрированное понятие. Здесь имеется в виду описание различных способов, методов, алгоритмов и устройств обработки информации. Это есть основа развития ЦОР. Очевидно, что внедрение элементов ЦОР лишь поспособствует повышению эффективности управления образовательным процессом в каждой организации. Для каждой образовательной организации на первый план сегодня выходят задачи развития информационно-образовательной среды и расширения возможностей региональных и международных коммуникаций для обмена знаниями между субъектами.
Цифровые образовательные ресурсы (ЦОР) - это представленные в цифровой форме фотографии, видеофрагменты, статические и динамические модели, объекты виртуальной реальности и интерактивного моделирования, картографические материалы, звукозаписи, символьные объекты и деловая графика, текстовые документы и иные учебные материалы, необходимые для организации любого учебного процесса [8].
Под цифровыми образовательными ресурсами (ЦОР) понимают весь образовательный ресурс, представленный в электронно-цифровой форме, включающий в себя структуру, предметное содержание и метаданные о них. Это все те учебные материалы, для воспроизведения которых используются электронные устройства. В общем случае к ЦОР относят учебные видеофильмы и звукозаписи, для воспроизведения которых достаточно магнитофона или CD - плеера. Эффективные образовательные ЦОР воспроизводятся на компьютере. К видам ЦОР, в зависимости от назначения и объема учебного содержания относят:
1. Электронный учебно – методический комплекс