РЕШЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ В ПРОЦЕССЕ ЭСТЕТИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

РЕШЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ В ПРОЦЕССЕ ЭСТЕТИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ А.О. Даутов1, А.Б. Жаныс2, Р.Г. Мусайбеков1 1Кокшетауский государственный университет им. Ш. Уалиханова 2Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина Аннотация:  в   статье   рассматривается   возможность   использования   информационно­ коммуникационных технологий в процессе эстетического воспитания, развития логического и образного   мышления   будущих   специалистов   на   уроках   естественно­научного   цикла, студентами   сельскохозяйственных   специальностей   в   изучении   дисциплины   математика. Использование   электронного   учебника   «Математика»,   выполненного   при   помощи программных продуктов Mathematica, Mathcad, Matlab, Компас­3d, Maple позволяет повысить интерес к изучению математики,  в полной мере раскрыть интеллектуальные и творческие возможности,   развить   их   воображение,   а   также   расширить   их   кругозор   в   применении инновационных,   компьютерных   и   цифровых   технологий   при   обучении   и   оценке   знаний   и навыков   студентов   сельскохозяйственных   специальностей.  Использование   инновационных программных   продуктов   способствует   эстетическому   воспитанию,   позволяя   развить информационно­технологическую культуру и логическое мышление будущего специалиста, сформировать оптимальный анализ поставленной задачи при ее решении. Ключевые   слова: сельскохозяйственные   науки, технологии, программные продукты, сельскохозяйственные науки.  Эстетическое   воспитание,   математическое   образование,  информационно­коммуникационные   технологии,   цифровые Введение  В процессе создания гармонично развитой личности эстетическое воспитание будущих специалистов имеет первостепенное значение. Роль математики как предмета школы трудно не заметить в эстетическом воспитании, потенциал математики в этом отношении огромен. Математика   очень  богата  красивыми  формулами,   доказательствами,  и  вы  можете  указать целые разделы, такие как: «Тригонометрия», «Золотое сечение», «Симметрия», «Алгебра и теория чисел», «Булева алгебра» Отлично подходит для эстетического воспитания. Эффективное   развитие   эстетического   потенциала   математики   предполагает полноценное   восприятие   математической   красоты,   развитие   эстетических   чувств,   вкуса   и идеала   через   образное   мышление   и   логическую   культуру,   формирование   ценностной ориентации человека в его стремлении к красоте. По мнению ученых Жохова А.Л.  (1995), Выготского Л. С.  (1991), Джемса В.  (1913), Кожабаева К.Г.  (2009), Корнилова К.Н.  (1924), Петерса   Э.  (1912),   Далингера   В.А.  (2004)  воспитание   через   красоту   является,   с   одной стороны, важным средством развития учебной мотивации и, с другой стороны, источником возникновения эмоциональной личности как одного из ведущих компонентов эстетической культуры. Материалы и методы. Одна из важнейших проблем при формировании мировоззрения личности является проблема формирования эстетического отношения к математике как к части культуры (Кожабаев К.Г.,  2009,  с.184). При обучении математике учащиеся могут и должны   научиться   воспринимать,   чувствовать   красоту   математических   выражений, теоретических   конструкций,   оценивать   математические   возможности,   произведения математической культуры с эстетических позиций, присущих математике  (Петерс Э., 1912, с.117). Раскрыть перед будущими специалистами красоту содержания математики, которые будут   применять   специальные   методы,   позволяющие   развить   творческий   потенциал   на занятиях, применить данные методы для оценивания учащихся, сумеют подготовить к жизни в современных условиях будущих специалистов. Развитие современных  ИКТ  не искоренило необходимость в творчестве, а, наоборот, потребовало от человека все более высокого уровня общекультурного развития, образования, творчества   и   активности.   Современные   информационные   технологии   открывают   новые дидактические   возможности   в   реализации   целей   эстетического   воспитания   на   занятиях математики (Далингер В.А., 2004, с. 49), которые должны использоваться для приобщения к красоте,   воспитанию   эстетических   вкусов   и   переживаний,   в   том   числе   за   счет   методов, связанных с компьютерной графикой и анимацией, разработкой мультимедийных средств и т. д. Результаты.  Использование   электронного   учебника   «Математика»   может   оказать положительное   влияние   на   формирование   эстетических   особенностей,   рост   интереса   к изучению математики и информатики, а также повышение уровня фундаментальных знаний с использованием   новейших   цифровых   технологий   и   уровня  социального  развития   будущих специалистов. Электронный   учебник   рассчитан   на   3   кредита,   посвященных   специалистам, использующим   инновационные   информационно­коммуникационные   технологии.   Во   время обучения   приходится   выполнять   лабораторные   и   практические   работы   с   использованием программных продуктов, таких как Mathematica, Mathcad, Matlab, Compass­3d, Maple, а также работать On­line и Off­line.  Разработанный   нами   электронный   учебник   «Математика»   состоит   из   следующих разделов: 1. Введение; 2. Симметрия; 3. Численные приближения; 4. Алгебраические вычисления; 5. Золотое сечение; 6. Обработка изображений и анализ; 7. Геометрические вычисления; 8. Электронная библиотека; 9. Глоссарий; 10.Тестовые задания; 11.Типовые решения задач. Цели и задачи электронного учебника: 1. Выявление   взаимосвязи   математики   с   различными   областями   человеческой деятельности и явлениями, происходящими в природе. 2. Расширение кругозора в области применения математики. 3. Формирование общей и математической культуры личности. 4. Эстетическое развитие личности. 5. Развитие логического и образного мышления у будущих специалистов. 6. Развитие навыков работы с информационно­коммуникационными технологиями. 7. Развитие   навыков   разработки   современных   электронных   учебников   в   области естественных наук. Обсуждение По нашему мнению, наиболее целесообразно использовать выше указанные программные продукты в процессе иллюстративно­демонстративной работы   интеграцию на уроках   математики   и   информатики,   а   также   по   дисциплинам   естественно­научного направления.   В   современной   педагогической   науке   междисциплинарный   подход   является одним из приоритетных направлений (Жохов А.Л, 2008, с.96). По мнению российских ученых: «математический аппарат и математические методы могут быть использованы при изучении качественно   различных  фрагментов  действительности   Далингер  В.А.(2004),  Смирнов  Е. И (2007),  Розин В.М.  (2005),  ...способствуют раскрытию их единства и тем самым указывают новые   пути   интеграции   новых   знаний…»  (Розин   В.М.,   2005,   с.276).   Например,   будущие учителя   математики   получат   информацию   об   использовании   данных   методов   при формативном оценивании на уроках математики с использованием цифровых технологий.  Междисциплинарный подход позволяет будущим специалистам наиболее полно осознать предметную связь, научиться применять новые инновационные возможности ИКТ, ощутить эстетическую привлекательность разделов математики. Практическая  часть  электронного  учебника   построена  на  выполнении  лабораторных, практических   заданий   в   программных   продуктах:   «Mathematica»,   «Mathcad»,   «Mathlab», «Компас­3d», «Maple», а также работа в режимах On­line и Off­line.  Изучение   основ   инструментальных   средств   вышеуказанных   программных   продуктов объединяют   все   инновационно­коммуникационные   технологии.   Они   представляют возможность   экспериментировать   и   проводить   опыты   по   моделированию   с   различными вариантами решения задач, а также анализировать, синтезировать любые виды информации. Это дает возможность дать быструю и полную информацию о проделанной работе учащихся, что делает обратную связь более эффективной и продуктивной при оценивании. Вычислительная, многофункциональная система Mathematica известна как мощнейшая исследовательно­математическая   платформа,  множество   примеров   показывает   то,   как   ее можно применять в самых различных областях естественных наук (см.рис.1). Программный   продукт  Matlab  –  это   язык   программирования   высокого   уровня, имеющий   широкий   спектр   функций,   интегрированную   среду   разработки,   объектно­ ориентированные   функции   и   программные   интерфейсы,   написанные   на   других   языках программирования (см. рис.2). Программы, написанные на Mathlab, имеют два типа ­ функции и   скрипты.   Главной   особенностью   Mathlab   является   его   широкая   способность   работать   с матрицами, выраженными создателями языка в слогане «Minded vectorized». Следующий пакет прикладных программ – Mathcad позволяет создавать корпоративные и отраслевые средства сертифицированных расчётов в различных отраслях науки и техники, в том   числе   как   математика,   обеспечивающая   единую   методологию   естествознания эстетического восприятия для иллюстрации различных решений математики (см.рис.3). Maple  –   мощная   и   универсальная   система,   ставшая   стандартом   трёхмерного проектирования,  благодаря простому освоению и широким возможностям математического моделирования различных объектов (см.рис.4). Каждое   практическое,   лабораторно­экспериментальное   задание   сопровождается лекцией (с использованием презентации и полного текста) по теме занятия. Например, при изучении   темы   «Вектора.   Матрицы.   Тензоры»   перед   выполнением   практических   заданий учащимся   предлагается   познакомиться   с   понятиями   «вектор»,   «одномерный   вектор», «многомерный вектор», «матрица», «тензор», историей возникновения и создания векторов и матриц их различными видами, применением матриц и тензора в различных областях науки, провести   сравнение,   анализ   и   выявить   их   красоту   в   природе   и   жизни.   На   занятиях   по программированию   и   построению   алгебраических   вычислений   привлекаются   начальные сведения о комплексной плоскости и комплексных числах. Затем   предлагается   выполнить   несколько   практических   упражнений   по   теме   в различных   программах,  построить   различные   изображения   матриц   и   векторов,   а   также тензора,  и   их   композиции,   спроектировать  n­мерное   изображение   с   мультимедиа.   При выполнении данных заданий могут использоваться возможности любых программ: графика, анимация, мультимедиа, программирование использование Script. Покажем, как  Мathcad  позволяет строить и создавать матричные объекты. В качестве примера   рассмотрим   решение  системы   линейных  алгебраических  уравнений  (СЛАУ)   с помощью метода Гаусса. Рассмотрим систему линейных уравнений: a x 11 1 a x 21 1   a x 1 1 m   ...  ...  a x 12 2  a x 22 2 ................  a x 2 2 m  ... a x 1 n n a x 2 n n   b 1 b 2 a x mn n  b m Запишем систему в матричном виде:  А * х = b, где  А  a 11 a 21 a 1 m a ... 12 a ... 22 ............... ... a m 2 n a 1 a 2 n , b  a mn bх 1 bх 2 ... bх m , х  1 2 ... n                                            А –матрица коэффициентов системы,  b – правая часть ограничений,  х – вектор переменных, которую нужно найти.  Пусть Rang(A) = p. Процесс решения СЛАУ на Мathcad выглядит следующим образом (см.рис.5)  Получив   изображение,   можно   подчеркнуть   его   красоту   различными   спецэффектами, предоставляемыми возможностями программы, преобразовать его в еще более интересную форму (см.рис.6) Выводы.  На основании вышеупомянутых исследований ученых можно констатировать, что  эстетическое   воспитание  занимает  важное   место  в  процессе  формирования  личности. Если  мы используем  современные информационные и  цифровые  технологии,  возможности которых  позволяют   нам   показать   красоту   математических   объектов,   гармонию   форм геометрических тел, то мы сможем добиться еще больших результатов в эстетическом и в математическом образовании.   Одним   из   лучших   средств   для   построения   и   изучения   эстетических   объектов математики   являются   пакеты   с   использованием  программных   продуктов  таких  как: Mathematica, Mathcad, Matlab, Компас­3d, Maple. Они позволяют раскрыть в полной мере все интеллектуальные   и   творческие   возможности   личности,   развивают   воображение,   а   также расширяют кругозор в области ИКТ. Таким   образом,   использование   вышеперечисленных  инновационных  программных продуктов способствует эстетическому воспитанию, позволяет повысить интерес к обучению, развить   информационно­технологическую   культуру   и   логическое   мышление   будущего специалиста, сформировать оптимальный анализ поставленной задачи при ее решении. Список литературы Выгодский Л.С. Педагогикалық психология. / Ed. V.V. Давыдов. ­ М.: Педагогика, 1991. ­ 480 б. Далингер   В.А.   Математика   пәнін   оқытуда   когнитивтік­визуалды   тәсіл   және   оның ерекшеліктері // Математика және информатика: ғылым және білім: ЖОО  аралық ғылыми еңбектер жинағы: Жылнама. Шығарылым 4. ­ Омбы: Ізд. Омбы мемлекеттік педагогикалық университеті, 2004. ­ 48­55 бет. Джеймс B. Сана бар ма? // Философиядағы жаңа идеялар. Spb, 1913. 4­шығарылым. Жохов,  А.Л.,  Математика  танымдары  және   ғылыми  көзқарастың   негіздері:   Математиканы әлемге бағытталған бағыттағы оқыту: зерттеулер. пайдасы ­ Ярославль: ЯГПУ баспасы, 2008. ­ 183 б. Жохов,   А.   Л.   Студенттердің   дүниетанымын   қалыптастыруға   қалай   көмектесуге   болады   ­ Самара: Эд. Өзі. GPU, 1995. ­ 288 б. Қожабаев К.Г. Математикадағы білім беруді дамыту және оны болашақ мұғалімге дайындау: Оқу құралы / Көкшетау: Эд. ҚМУ. Уәлиханова Ш., 2009. 273 б. Корнилов К.Н. Адам реакцияларының доктринасы. М., 1924 ж. Питер E. Толық өмір мектебі. М., 1912. Розин В.М. Әдістеме: қалыптасу және қазіргі заманғы мемлекет. Оқу құралы. М .: Мәскеу психологиялық­әлеуметтік институты, 2005. ­ 414 б. Смирнов   Е.И.   Математикалық   білім   интеграциясы   элементтері   ретінде   мәселелердегі бірыңғай   математика   /   Е.И.   Смирнов   //   Математиканы   оқытудағы   мәселелер:   теория, тәжірибе, инновация. M­ly All. ғылыми­практикалық conf. Коррдің 115 жылдығы. КСРО П.А. Ларичева. ­ Вологда: Ресей, 2007. ­ 68­77 бет. Выгодский Л.С. Педагогическая психология. / Под ред. В.В. Давыдова. – М.: Педагогика, 1991. – 480 с. Далингер В.А. Когнитивно­визуальный подход и его особенности в обучении математике // Математика и информатика: наука и образование: Межвузовский сборник научных трудов: Ежегодник. Вып. 4. – Омск: Изд. ОмГПУ, 2004. – С. 48­55. Джемс В. Существует ли сознание? // Новые идеи в философии. Спб., 1913. Вып.4. Жохов А. Л. Познание математики и основы научного мировоззрения: мировоззренческий направленное обучение математики: учеб. пособ. ­ Ярославль: Изд­во ЯГПУ, 2008. ­ 183 с. Жохов,  A.  Л. Как помочь формированию мировоззрения школьников – Самара: Изд. Сам. ГПУ, 1995. ­ 288 с. Кожабаев   К.Г.   Воспитательно­развивающее   обучение   математике,   и   подготовка   к   ней будущего учителя: Учебное пособие / Кокшетау: Изд. КГУ им. Ш. Уалиханова, 2009. 273 с. Корнилов К.Н. Учение о реакциях человека. М., 1924. Петерс Э. Школа, полная жизни. М., 1912. Розин   В.М.   Методология:   становление   и   современное   состояние.   Учебное   пособие.   М.: Московский психолого­социальный институт, 2005. ­ 414с. Смирнов Е. И. Единая математика в задачах как элемент интеграции математических знаний / Е. И. Смирнов // Задачи в обучении математике: теория, опыт, инновации. М­лы Всерос. науч.­ практ. конф., посв. 115­летию чл.­кор. АПН СССР П. А. Ларичева. ­ Вологда : Русь, 2007. ­ С. 68­77. Vygodsky LS Pedagogical psychology. / Ed. V.V. Davydov. ­ M .: Pedagogy, 1991. ­ 480 p. Dalinger V.A. Cognitive­visual approach and its features in teaching mathematics // Mathematics and   computer   science:   science   and   education:   Interuniversity   collection   of   scientific   papers: Yearbook. Issue 4. ­ Omsk: Izd. Omsk State Pedagogical University, 2004. ­ p. 48­55. James B. Does consciousness exist? // New ideas in philosophy. Spb., 1913. Issue Zhokhov A. L. Knowledge of mathematics  and the foundations of a scientific  world outlook: ideological  directed  learning of mathematics:  studies. benefit  ­ Yaroslavl: Publishing house of YSPU, 2008. ­ 183 p. Zhokhov, A. L. How to help the formation of the outlook of schoolchildren ­ Samara: Ed. Himself. GPU, 1995. ­ 288 p. Kozhabaev K.G. Educational developmental training in mathematics, and preparation for it of the future teacher: Study Guide / Kokshetau: Ed. KSU them. Sh. Ualihanova, 2009. 273 p. Kornilov K.N. The doctrine of human reactions. M., 1924. Peters E. School full of life. M., 1912. Rozin V.M. Methodology: formation and modern state. Tutorial. M .: Moscow Psychological and Social Institute, 2005. ­ 414 p. Smirnov   EI.   Unified   mathematics   in   problems   as   an   element   of   integration   of   mathematical knowledge   [Text]   /   EI   Smirnov   //   Problems   in   teaching   mathematics:   theory,   experience, innovation. M­ly All. scientific­practical conf. 115th anniversary of Corr. APN USSR P.A. Сведения об авторах:  На каз.: 1. Даутов А. – «Математика және ОӘ» зертханасының қызметкері, Ш. Уәлиханов атындағы Көкшетау   мемлекеттік   университінің   1   курс   докторанты.   Абай   көш.76,   Көкшетау, Қазақстан. Тел.: 8 (7162) 401­446. E­mail: d  .  abeke  @   mail  .  ru     2. Жаныс А.Б. – С.Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық университетінің «Ақпаратты жүйелер» кафедрасының аға оқытушысы,  математика мамандығының PhD­докторы, РАЕ профессоры   №   7524.   E­mail: [email protected]   Жеңіс   даңғ.   Нұр­Сұлтан,   Қазақстан.   62, 3. Мусайбеков   Р.Г.   –  Ш.   Уәлиханов   атындағы   Көкшетау   мемлекеттік   университінің «Математика және ОӘ» кафедрасының аға оқытушысы,  доцент.  Абай көш.76, Көкшетау, Қазақстан. E­mail: [email protected]  На рус.: 1. Даутов   А.   –   сотрудник   лаборатории   «Математика   и   МО»,   докторант   1­го   курса Кокшетауского   государственного   университета   им.   Ш.   Уалиханова,   ул.   Абая   76, Кокшетау, Казахстан. Тел:8(7162)401­446. E­mail: d.abeke  @   mail      .  ru 2. Жаныс   А.Б.   –   Казахский   агротехнический   университет   им.   С.   Сейфуллина,  ст. преподаватель  кафедры «Информационных систем»,  PhD, по специальности математика, профессор   РАЕ   №   7524.   просп.  Женис   62,   Нур­Султан,   Казахстан.   E­mail: [email protected]  3. Мусайбеков Р.Г. –  Кокшетауский государственный университет им. Ш. Уалиханова,  ст. преподаватель,  доцент  кафедры  «Математика   и   МО»   кафедрасының   аға   оқытушысы, доцент. ул. Абая 76, Кокшетау, Казахстан. E­mail: [email protected]  На англ.:  1. Dautov A. ­ an employee of the laboratory "Mathematics and ME", a 1st  doctoral student of Kokshetau State University  after named  Sh. Ualihanov,  st. Abay 76, Kokshetau, Kazakhstan. Phone: 8 (7162) 401­446. E­mail: [email protected] 2. Zhanys   A.B.   ­   Kazakh   Agrotechnical   University  after   named  S.   Seifullin,  senior  lecturer, department of «Information systems», PhD, specialty mathematics, professor RAE № 7524. ave. Zhenis 62, Nur­Sultan, Kazakhstan. E­mail: [email protected] 3. Musaybekov R.G. ­ Kokshetau State University  after named  Sh. Ualihanov, senior  lecturer, ass.prof. of the department "Mathematics and MТ". Abay st. 76, Kokshetau, Kazakhstan. E­mail: [email protected]