Серия полипрограммных интегрированных уроков «Геометрия + ИКТ» по теме «Расчет объема и площади поверхности объемных фигур» на базе свободного и бесплатного программного обеспечения

Серия полипрограммных интегрированных уроков «Геометрия + ИКТ» по теме «Расчет объема и площади поверхности объемных фигур» на базе свободного и бесплатного программного обеспечения

, ГБОУ школа № 000 г. Москва,

Номинация	Урок по предметной области «Математика и информатика»
Дата(-ы) проведения занятия (серии занятий)	Январь - февраль 2017 года
Общая продолжительность занятия (серии занятий / проекта и т. д.)	2 - 4 занятия по 45 минут
Участники (возраст, класс)	10 - 11 класс, 16-17 лет
Ориентировочная продолжительность работы учащихся (воспитанников) с компьютером	Приблизительно 30 мин. в течение урока
Оборудование, необходимое для проведения занятия	Персональные компьютеры с установленными на них программами: Компас, OpenOffice. org, GIMP; проектор, экран или интерактивная доска
Используемый учебник и/или дополнительные пособия	, , Шеина . Базовый уровень: учебник для 10 класса, БИНОМ. Лаборатория знаний

Аннотация

В данной работе рассматривается методика проведения полипрограммных уроков, в которых осуществляется интеграция содержания образования по геометрии и информатике, для старшей ступени общеобразовательной школы.

Технология проведения рассматриваемых уроков заключается в следующем алгоритме:

Создается объемная модель фигуры в системе компьютерного черчения Компас; Одно или несколько изображений изучаемой объемной фигуры в виде скриншотов, выполненных с помощью свободного растрового графического редактора GIMP, вставляется в текстовый документ в текстовом редакторе OpenOffice. org Writer; Осуществляется расчет значений объема и площади поверхности изучаемой объемной фигуры в свободных электронных таблицах OpenOffice. org Calc для произвольно заданных параметров фигуры, которое затем вставляется в текстовый документ;

Предлагаемая автором технология может применяться для промежуточного или итогового контроля уровня ИКТ-компетенций старших школьников, так как охватывает сразу несколько тем курса информатики.

Конспект

Серия уроков «Расчет объема и площади поверхности объемных фигур» посвящена в предметной области геометрия изучению стереометрии и расчету объема и площади поверхности различных объемных фигур, таких как цилиндр, параллелепипед, конус, усеченный конус и т. п. В предметной области информатики данная серия уроков охватывает сразу несколько тем курса, а именно:

1.        Обработка текстовой информации;

2.        Электронные таблицы;

3.        Растровая графика;

4.        Трехмерная векторная графика;

5.        Электронная почта;

В школьном педагогическом сообществе последние годы стала популярной тема проведения интегрированных уроков, т. е. уроков, в которых происходит объединение содержания образования двух или более предметов, например, биологии и географии, физики и математики, информатики и изобразительного искусства [1]. Как показывает практика, чаще всего речь идет о сочетании в проектируемом интегрированном уроке содержания образования изучаемых предметов таким образом, чтобы изучение материала одного предмета помогало освоению материала другого, выступало в качестве некоторого катализатора, стимулирующего обучение смежному предмету. Уроки, спроектированные на основе этого принципа, являются, с точки зрения автора, наиболее эффективными.

В настоящей работе мы будем введем понятие полипрограммного интегрированного урока, под которым будем понимать такой урок, в котором для достижения цели урока используется сразу несколько программных сред, в отличие от монопрограммного урока, в ходе которого применяется только одна программная среда, например, текстовый редактор, программа для создания презентаций или векторный графический редактор.

В нашем случае мы будем применять следующие программные среды:

Облегченную бесплатную версию для учебных целей системы трехмерного моделирования (компьютерного черчения) Компас-3D LT; Свободный растровый графический редактор GIMP 2.8.20; Свободный текстовый редактор OpenOffice. org Writer; Свободный редактор математических формул OpenOffice. org Math; Свободный электронный таблицы OpenOffice. org Calc; Свободный интернет-браузер Mozilla Firefox 51.0.1;

Важно обратить внимание на тот факт, что в качестве используемых программных сред предлагается использовать именно свободное кроссплатформенное программное обеспечение (далее – СПО), которым является ПО п. 2 – 5, или бесплатные версии проприетарного ПО, которым является п. 1 из списка, приведенного выше.

Бесплатное проприетароное ПО предлагается автором для использования в учебно-воспитательном процессе в том случае, когда свободный аналог не существует, или методика его применения не достаточно хорошо разработана, как в рассматриваемой ситуации.

Проблеме выбора между свободным и проприетарным программным обеспечением в целях его дальнейшего использования в учебно-воспитательном процессе среднеобразовательной школы было посвящено большое количество научных работ [2], [3], [4], [5], [6], но в данном случае хотелось бы кратко выделить следующие основные преимущества СПО:

Свободно программное обеспечение распространяется по лицензии GNU GPL, что подразумевает возможность неограниченного количества бесплатных установок на компьютеры образовательной организации; Чаще всего свободное ПО является кроссплатформенным, что позволяет устанавливать его под всеми основными операционными системами (далее – ОС), а именно, под Windows, Linux и Mac OS X. Данное преимущество чрезвычайно важно, так как кроссплатформенность данного ПО дает возможность инсталлировать его и на домашние компьютеры учащихся, которые могут работать под управлением различных ОС, отличных от применяемых в образовательной организации; Свободное программное обеспечение в целом менее требовательно к hardware, что дает возможность использовать его на достаточно старых компьютерах со слабой по сегодняшним стандартам конфигурацией; Еще одним преимуществом использования принципа свободы применительно к программному обеспечению является, как производная, воспитание информационной культуры и этики учащихся, одной из основных составляющих которой является компетенция квалифицированного выбора типа ПО, используемого для решения конкретных пользовательских задач.

Перейдем непосредственно к описанию одного из серии рассматриваемых интегрированных уроков. В качестве фигуры для расчета выберем прямоугольный параллелепипед с одним вырезом и двумя одинаковыми круглыми отверстиями, представленный на рисунке 1.

Рис. 1. Рассматриваемая объемная фигура.

Последующие уроки данной серии отличаются лишь более высоким уровнем сложности объемных фигур, предлагаемых для расчета учащимся. Примеры таких фигур приведены на рисунках 2, 3.

Рис. 2,3. Усложненные варианты деталей для расчета их объема и площади поверхности

Тип урока – урок развивающего контроля.

Цель урока – комплексный контроль уровня ИКТ-компетенций старших школьников по следующим темам курса информатики:

Обработка текстовой информации; Редактор математических формул; Электронные таблицы; Растровая графика; Трехмерная векторная графика; Электронная почта,

а также контроль усвоения темы «Площадь и объем трехмерных фигур» в отношении цилиндра и правильного параллелепипеда из курса геометрии.

Задачи урока:

Построить трехмерную модель фигуры в системе компьютерного черчения Компас; Сохранить ее изображение, нанести на него размеры с помощью растрового графического редактора GIMP; Вставить изображение детали в текстовый документ в текстовом редакторе OpenOffice. org Writer; Набрать формулы для расчета объема и площади поверхности рассматриваемой фигуры с помощью редактора математических формул OpenOffice. org Math; Вставить электронную таблицу OpenOffice. org Calc в виде объекта OLE в текстовый документ, ввести необходимые формулы для расчета значений объема и площади поверхности рассматриваемой трехмерной фигуры; Сохранить текстовый документ и отправить его на электронную почту одноклассника для получения предварительной оценки и комментария;

Этап 1. Мотивация к учебной деятельности.

В качестве мотивации к учебной деятельности может быть краткий рассказ преподавателя о связи между геометрией, начертательной геометрией и черчением применительно к возможному будущему инженерному направлению образования для учащихся. Учитель демонстрирует на экране изображения сложных деталей, трехмерные модели которых могут быть созданы в системе компьютерного черчения Компас учащимися в будущем.

Возможные примеры данных деталей показаны на рисунках 4 и 5 ниже.

Рис. 4, 5. Примеры деталей – мотиваторов для изучения системы компьютерного черчения Компас.

Этап 2. Проверка домашнего задания, актуализация знаний и пробное действие.

На данном этапе учитель проверяет заданное домашнее задание, в котором необходимо было рассчитать объем и площадь поверхности объемных фигур, состоящих из прямоугольных параллелепипедов, цилиндров и вырезов в них аналогичной формы. В результате выполнения домашнего задания учащиеся должны знать и уметь применять на практике следующие формулы, указанные в таблице 1:

Таблица 1.

1.	Площадь боковой поверхности цилиндра
2.	Площадь основания цилиндра
3.	Площадь полной поверхности цилиндра
4.	Объем цилиндра
5.	Площадь поверхности прямоугольного параллелепипеда
6.	Объем прямоугольного параллелепипеда

Этап 3. Выявление проблемы и построение проекта.

На данном этапе перед учащимися ставится задача рассчитать объем и площадь поверхности трехмерной фигуры, представленной на рисунке 1. Учащиеся, в свою очередь, в составе малых групп разрабатывают план или алгоритм решения поставленной задачи, выбирают те программные среды, в которых они будут решать те или иные подзадачи генеральной задачи.

Этап 4. Реализация разработанного алгоритма.

На данном этапе учащиеся реализуют разработанный ими ранее алгоритм создания текстового документа, содержащего изображение объемной детали, расчетные формулы для вычисления ее объема и площади поверхности, а также внедрённую электронную таблицу с расчетом конкретных значений искомых величин для некоторых заданных значений размеров рассматриваемой детали.

Разработанный учащимися алгоритм будет достаточно близок к следующему:

Построить трехмерную модель фигуры в системе компьютерного черчения Компас (рисунок 1); Сохранить ее изображение, нанести на него размеры с помощью растрового графического редактора GIMP (Приложение 1); Вставить изображение детали в текстовый документ в текстовом редакторе OpenOffice. org Writer; Набрать формулы для расчета объема и площади поверхности рассматриваемой фигуры с помощью редактора математических формул OpenOffice. org Math (Приложение 1); Вставить электронную таблицу OpenOffice. org Calc в виде объекта OLE в текстовый документ, ввести необходимые формулы для расчета значений объема и площади поверхности рассматриваемой трехмерной фигуры (Приложение 1); Сохранить текстовый документ и отправить его на электронную почту заранее определенного одноклассника для получения предварительной оценки и комментария;

Этап 5. Взаимная проверка выполненного задания.

На данном этапе учащиеся пересылают сделанные ими работы на электронные адреса заранее определенных товарищей по классу, таким образом, что каждый учащийся проверяет одну работу своего одноклассника и пишет на нее краткий отзыв с оценкой, и только затем пересылает уже оцененную работу преподавателю.

Этап 6. Рефлексия.

На этапе рефлексии происходит осознание детьми способа преодоления возможно встретившихся им затруднений в процессе выполнения работы и самостоятельная оценка полученных результатов. Причем на этой стадии крайне важно сравнить свою оценку работы с оценкой одноклассника и преподавателя и сделать вывод об объективности собственного оценивания результатов выполненной работы.

Список использованных источников

Подколзина разработки и проведения интегрированных уроков по физике и истории в основной школе // Вестник магистратуры. 2013, № 4 (19). C.65–67. , , Преимущества применения свободного кроссплатформенного программного обеспечения в учебном процессе начальной школы, Герценовские чтения. Начальное образование, т. 7, № 2, 2016. – с. 139-148; . Проблемы внедрения пакета свободного программного обеспечения в общеобразовательных учреждениях // Информатика и образование. – 2011. - № 4 – с. 71; . Преподавание ИКТ на базе свободного программного обеспечения: методическое пособие / . – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. – 168 с.; Маркушевич выбора между платным и свободным программным обеспечением для использования его в учебном процессе // Информатика и образование, № 10, 2016. – с. 37 – 45; , Маркушевич вопросы применения учителем информатики свободного программного обеспечения в учебно-воспитательном процессе общеобразовательной школы. Современные информационные технологии и ИТ-образование [Электронный ресурс] /Сборник научных трудов XI Международной научно-практической конференции / под ред. . – Москва: МГУ, 2016. – 267 с. – 1 электрон. Oпт. Диск (СD-ROM). – ISBN 978-5-9912-0637-2;

Приложение 1. Образец полностью выполненного и оцененного задания.

10 «В» класс

Выполнил: Иванов Петр

Задание на расчет объема и площади поверхности трехмерной фигуры

Фигура:

Объем фигуры: ; Площадь поверхности фигуры: ;

Проверил:	Комментарий	Оценка
Игорь Сидоров, 10 «В» класс	Все сделано правильно, но Петр забыл поставить единицы измерения для размеров фигуры	5-
Виктор Петрович Краснов, учитель информатики	Полностью согласен с Игорем	5-