Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические основы формирования информационной культуры студента технического вуза на основе создания ИСПОР 13
1.1. Информационная культура личности в структуре современного информационно-педагогического знания 13
1.2. Роль и место аппарата ТИР в формировании у студентов технического вуза информационной культуры 27
1.3. Инструментальная среда принятия оптимальных решений как способ формирования информационной культуры студентов технического вуза 47
1.4. Модель формирования информационной культуры будущих инженеров в условиях создания инструментальной среды принятия оптимальных решений (ИСПОР) 52
Выводы к первой главе 66
ГЛАВА 2. Экспериментальная реализация модели формирования информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР 68
2.1. Сущность и содержание предметной области. Структура «Инструментальная среда принятия оптимальных решений» 68
2.2. Сущностная характеристика психолого-педагогической диагностики информационной культуры студентов 93
2.3. Содержательный анализ и условия констатирующего и формирующего этапов эксперимента процесса формирования информационной культуры будущих специалистов в условиях создания ИСПОР 116
Выводы ко второй главе 139
Заключение 142
Использованная литература 149
- Роль и место аппарата ТИР в формировании у студентов технического вуза информационной культуры
- Модель формирования информационной культуры будущих инженеров в условиях создания инструментальной среды принятия оптимальных решений (ИСПОР)
- Сущностная характеристика психолого-педагогической диагностики информационной культуры студентов
- Содержательный анализ и условия констатирующего и формирующего этапов эксперимента процесса формирования информационной культуры будущих специалистов в условиях создания ИСПОР
Введение к работе
Актуальность исследования проблемы формирования информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания инструментальной среды принятия оптимальных решений обусловлена современной социокультурной ситуацией, которая характеризуется ускоренными темпами инновационного развития в различных отраслях науки, производства, образования, проникновением информационных технологий во все сферы жизнедеятельности человека, участием России в общеевропейских интеграционных процессах (научно-инновационный центр «Единый Каспий», инновационный образовательный проект «Создание сетевого университета», Международный инновационный проект «Биржа высоких технологий» и др.).
В настоящее время информационные технологии (ИТ) играют важную роль в обеспечении перехода к новой стратегии развития общества, коренным образом изменяя качество подготовки специалистов. В технических вузах одним из основных требований к квалификации будущего инженера, независимо от направления инженерной подготовки, является умение применять ИТ в будущей профессиональной деятельности.
При этом ИТ используются в качестве новых интерактивных средств обучения, обладающих множеством дидактических достоинств, позволяющих совершенствовать содержание, методы и формы обучения. Использование ИТ затрагивает как учебно-педагогическую, так и информационно-культурную стороны образования, что требует проведения достаточно глубоких психолого-педагогических исследований в данной области.
Проблемами формирования информационной культуры личности в информационно-образовательной среде начали заниматься еще с конца 80-х гг. (Ю.С. Брановский, Т.Г. Везиров, Н.И. Гендина, А.П. Ершов, Л.С. Лисавол, Н.А. Моисеенко, Е.А. Смагина, НА. Теплая и др.).
Отдельные аспекты формирования общей и информационной культуры личности в образовании обсуждались в работах Ф.Н. Алипхановой, Г.Г. Воробьева, Г.М. Гаджиева, Б.С. Гершунского, Л.Н. Давыдовой, А.С. Григорьева, Г.А. Карахановой, Д.Н. Монахова, Т.А. Поляковой, С.А. Розановой, В.А. Сластенина и др.
Содержательный компонент обучения информационным дисциплинам в вузе разрабатывался В.А. Кайминым, Ю.А. Первиным, Э.П. Семенюк, А.Н. Степановым, А.Д Урсулом и др.
Использованию ИТ в обучении в отечественной и зарубежной педагогике посвящены работы таких ученых, как Н.Л. Апатова, В.П. Беспалько, М.Л. Груздева, Л.Х. Зайнутдинова, И.Г. Захарова, Н.М. Мы сина, Е.В. Ширшов и др.
Характерной тенденцией таких исследований является формирование новых направлений, базирующихся на «стыке» традиционных наук и объединяющих различные, далекие друг от друга по своему предмету и методам области научных знаний: задачи и методы исследования операций и принятия решений (А.Л. Гольдштейна); математические методы принятия реше-
ний (В.И. Бодрова); модели и методы принятия решений в условиях неопределенности (С.Л. Блюмина, И.А. Шуйковой, О.И. Ларичева, И.Г. Черноруц-кого); интеллектуальные системы поддержки принятия решений внештатных ситуациях (В.Л. Геловани, А.А. Башлыкова, В.Б. Бриткова, Е.Д. Вязилова); принятие решений в неопределенности (Д.И. Канемана, П. Словика, А. Твер-ски); информационная поддержка принятия решений при управлении процессом обучения с использованием игровых технологий, при управлении бизнес-процессами и крупномасштабными производственными системами (Г.Р. Са-бирьяновой, В.Г. Петрова, Н.Г. Яговкина) и др.
Анализ учебных планов и ГОС ВПО показал, что при изучении различных дисциплин для решения задач выбора и принятия решений в процессе профессиональной подготовки студентов технического вуза в качестве базовой математической составляющей применяется аппарат теории принятия решений (ТПР). При этом широко используются различные прикладные программные пакеты (MathCAD, MS Excel, Mathlab, Maple) и компьютерные обучающие системы, требующие значительных затрат времени на обработку данных, смещают акценты в сторону математической формализации.
Однако, несмотря на обилие работ по формированию информационной культуры студентов с их применением, практически отсутствуют исследования информационных технологий обучения, обеспечивающих информационную непрерывность дидактического цикла; недостаточно изучены особенности формирования информационной культуры студентов в процессе самостоятельной работы; слабо представлены технологии и педагогические условия обучения, формирующие информационную культуру будущих инженеров за счет реализации нетрадиционных форм решения инженерных задач, без специального изучения математического аппарата.
Поэтому возникает необходимость в проведении масштабной опытно-экспериментальной работы в условиях создания инструментальной среды принятия оптимальных решений (ИСПОР), которая будет направлена на устранение перечисленных пробелов. Решение обозначенной проблемы создаст платформу для практической реализации инновационных образовательных и инструментальных технологий, формирующих информационную культуру будущих инженеров, способных свободно ориентироваться и принимать решения в современном информационном пространстве, готовых предложить производству более качественные и нетрадиционные решения инженерных задач.
В этой связи выявлены следующие противоречия между:
высокими требованиями к квалификации современных инженеров, способных свободно ориентироваться в информационном пространстве и принимать решения с использованием ИТ и недостаточной разработанностью соответствующих компьютерных обучающих средств;
необходимостью обеспечить информационную непрерывность полного дидактического цикла процесса обучения, позволяющего непрерывно формировать информационную культуру студентов и отсутствием адекват-
ной педагогической модели;
- необходимостью формирования информационной культуры студентов технического вуза в процессе самостоятельной работы и недостаточной разработанностью научно-методического обеспечения этого процесса.
Изложенные противоречия определили проблему исследования -каковы педагогические условия формирования информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР.
В соответствии с проблемой определена тема исследования -«Формирование информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания инструментальной среды принятия оптимальных решений».
Объект исследования - процесс обучения студентов инженерного профиля в техническом вузе.
Предмет исследования - процесс формирования информационной культуры студентов технического вуза посредством создания ИСПОР.
Цель исследования - теоретическое обоснование и экспериментальная проверка модели процесса формирования информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР.
Гипотеза исследования. Формирование информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР будет эффективным если:
определить место и роль ИСПОР в профессиональной подготовке студентов технического вуза и организовать качественное обучение дисциплинам с использованием аппарата ТПР;
разработать авторский компьютерный обучающий программный комплекс «ИСПОР» с интегрированным набором средств, отражающим содержание учебного материала;
разработать модель формирования информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР, предполагающей использование авторского компьютерного обучающего программного комплекса;
выявить компоненты и интегративные критерии, позволяющие оценивать сформированность информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР.
В соответствии с целью и гипотезой в диссертационной работе решались следующие задачи исследования:
выявить сущность информационной культуры студента технического вуза в условиях создания ИСПОР;
создать авторский компьютерный обучающий программный комплекс «ИСПОР», реализующий возможности соответствующих ИТ в учебном процессе и будущей профессиональной деятельности;
разработать и апробировать модель формирования информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР.
Методологической основой исследования явились:
- современные концепции в области теории и практики информатиза
ции образования (С.А. Бешенков, Я.А. Ваграменко, И.Е. Вострокнутова,
Л.Х. Зайнутдинова, И.Г. Захарова, СВ. Панюкова, И.В. Роберт, Э.Г. Скибиц-
кий и др.);
-концептуальные положения формирования информационной культуры студента (Н.И. Гендина, Л.Н. Зеленова, В.И. Кленина, В.Ю. Мили-тарев, И.Г. Овчинникова, Т.А. Полякова, М.А. Кузнецова, М.Н. Толстякова);
- концептуальные положения ТПР (Т.М. Виноградская, М.Г. Гафт,
О.И. Ларичев, И.М Макаров, В.Д. Ногин, М. Эддоус, Д.Б. Юдин и др.);
- концептуальные положения теории новых ИТ обучения
(Н.В. Апатова, М.П. Лапчик, И.П. Норенков, М.Н. Мысин, Е.С. Полат,
Е.В. Ширшов);
- логический анализ содержания вузовского курса ТПР (И.Ю. Квятков-
ская, Л.С. Космачева, Г.А. Попов).
Теоретическую основу исследования составили:
-теория деятельности (П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина и др.);
теория личностно-ориентированного обучения (Е.В. Бондарев екая, А.Г. Ковалев, В.В. Сериков, И.С. Якиманская и др.);
научные исследования по педагогике и психологии (СИ. Архангельский, В.П. Беспалько, Н.М. Зверева, И.А. Зимняя, Д.М. Маллаев, С.Л. Рубинштейн, В.Д. Симоненко и др.);
теория и практика разработки компьютерных учебных курсов (А.И. Башмаков, А.П. Зайцев, С.Г. Григорьев, А.В. Осин и др.).
Для решения поставленных задач и проверки положений гипотезы применялись следующие методы исследования:
теоретические: анализ литературных источников по психолого-педагогическим, математическим, философским и методическим аспектам, касающихся изучаемой проблемы; анализ документов и литературных источников (законодательная и нормативная информация), анализ государственных образовательных стандартов, материалов, представленных в сети Internet; анализ опыта внедрения ИТ в учебный процесс в вузах;
прикладные методы: сбор и обобщение информации по вопросам создания и применения существующих информационно-коммуникационных технологий; апробация информационной образовательной среды, предполагающей использование авторского компьютерного обучающего программного комплекса «ИСПОР» в учебном процессе, педагогический эксперимент с последующей обработкой результатов и проверка на адекватность эксперимента.
Базой исследования являются институт «Информационных технологий и коммуникаций», институт «Нефти и газа» ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» - кафедры: «Прикладная информатика в экономике», «Автоматизированные системы обработки информации и управления», «Вычислительная техника и электроника», «Геология
нефти и газа». Занятия с использованием разработанной методики проводились со студентами 2-4-го курсов (120-140 чел.) специальностей: «Прикладная информатика», «Автоматизированные системы обработки информации и управления», «Информатика и вычислительная техника», «Биоэкология», «Геология нефти и газа» «Управление качеством».
Исследования проводились с 2008 по 2012гг.
Первый этап (2008-2009 гг.) - проведен сравнительный анализ содержания учебных планов по циклам дисциплин специальностей различных направлений, научно-педагогической литературы, опыта применения ИТ для формирования информационной культуры студентов; изучено современное состояние проблемы исследования; рассмотрены теоретические и методологические подходы, экспериментальный и практический материал; уточнен понятийно-терминологический аппарат.
Второй этап (2009-2010 гг.) - разработана модель формирования информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР; разработан авторский компьютерный обучающий программный комплекс; экспериментально проверена эффективность модели формирования информационной культуры студентов в условиях создания ИСПОР; исследованы особенности формирования информационной культуры студентов; осуществлено литературное оформление диссертационных материалов.
Третий этап (2010-2012 гг.) - проанализированы, обобщены, систематизированы и структурированы полученные в ходе экспериментальной работы материалы; осуществлена статистическая обработка данных эксперимента, сформулированы выводы и рекомендации, подготовлен автореферат и текст диссертационной работы.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
выявлена сущность понятия «информационная культура личности студента», уточнено и дополнено представление о формировании информационной культуры студентов, сформулировано и дано авторское определение информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР;
разработан авторский компьютерный обучающий программный комплекс «Инструментальная среда принятия оптимальных решений» с универсальным интерпретатором и интегрированным набором средств, отражающий содержание учебного материала ТПР, который позволяет осуществлять оригинальный интерактивный учебный диалог, обеспечивающий полную информационную непрерывность дидактического цикла;
разработана и экспериментально проверена модель формирования информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР;
Теоретическая значимость исследования. Результаты проведенного исследования дополняют теорию и методику профессионального образования в рамках формирования информационной культуры студентов, расширяют возможности оптимизации процесса формирования информационной
культуры, позволяют ввести авторский компьютерный обучающий программный комплекс «Инструментальная среда принятия оптимальных решений» в образовательный процесс для дисциплин, использующих аппарат ТИР; открывают возможность создания вариативных методик организации процесса формирования информационной культуры личности студента.
Практическая значимость исследования: разработан компьютерный обучающий программный комплекс «Инструментальная среда принятия оптимальных решений», зарегистрирован в реестре программ для ЭВМ (РОСПАТЕНТ, №2006612817) и успешно внедрен в образовательный процесс ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» для обучения студентов очного, заочного, индивидуального и дистанционного обучения, а также для проведения научно-исследовательской работы. Разработана и внедрена в образовательную практику вуза созданная на основе модели система автоматизированных средств оценки знаний студентов. Методические материалы размещены на информационном ресурсе АГТУ (); - разработано и опубликовано учебное пособие «Теория графов» (Гриф УМО ВПО РФ), где представлен комплекс заданий, направленных на формирование информационной культуры студентов технического вуза в процессе самостоятельной работы.
Достоверность полученных результатов исследования обеспечена методологической обоснованностью, базирующейся на системном, личност-но-деятельностном, информационном, компетентностном подходах к формированию информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР; применением комплекса взаимодополняющих методов исследования, адекватных его задачам и логике; целенаправленным сравнительным анализом результатов многолетней экспериментальной работы в вузе; валидностью используемых методик, сочетанием качественного и количественного анализа полученных данных, статистической достоверностью полученных результатов.
Апробация и внедрение результатов. Основные положения и результаты научного исследования докладывались и обсуждались на Международных (Астрахань, 2005, 2008, 2009, 2010; Новочеркасск, 2005; Саратов, 2008; Красноярск, 2012; Ставрополь, 2012), Всероссийских (Астрахань, 2007), региональных (Саратов, 2006) конференциях, а также на научных семинарах и научно-практических конференциях в Астраханском государственном техническом университете в период 2005 - 2011 г.г. В ходе диссертационного исследования автором разработан и внедрен в учебный процесс авторский компьютерный обучающий программный комплекс «Инструментальная среда принятия оптимальных решений».
Положения, выносимые на защиту:
1. Информационная культура личности студента технического вуза в условиях создания ИСПОР как интегративная качественная характеристика личности, определяющая успешность решения инженерных задач в условиях создания инструментальной среды принятия оптимальных решений, которая
обеспечивает активизацию самостоятельной познавательной деятельности, готовность к ведению дистанционного диалога, умение моделировать ситуационные задачи, упрощает процесс принятия решений в нестандартных ситуациях и повышает компетентность будущего специалиста в современной профессиональной сфере.
2. Авторский компьютерный обучающий программный комплекс
«Инструментальная среда принятия оптимальных решений» с интегриро
ванной инструментальной средой учебно-исследовательского назначения,
снабженный развитыми средствами визуализации, включающий в себя моду
ли: учебный, инструментальный, справочный, контроля и анкетирования.
3. Модель формирования информационной культуры студентов техни
ческого вуза в условиях создания ИСПОР включающая в себя: цель; компо
ненты информационной культуры {когнитивно-аксиологический, информаци-
онно-мотивационный, коммуникативно-этический, творчески-прикладной);
принципы {среды поддержки, многоуровневой организации, интеграции,
стандартизации, наглядности, интерактивности, вариативности и аль
тернативности, сотрудничества, открытой системы, индивидуального
подхода); блоки {осведомительно-целевой, системно-управленческий, содер
жательно-технологический, критериально-оценочный); этапы {адаптационно-
мотивационный, коммуникативно-ценностный, творчески-преобразующий);
критерии сформированности информационной культуры {информационно-
мотивационный, когнитивно-аксиологический, коммуникативно-этический,
творчески-прикладной) и результат.
Структура диссертации соответствует цели, задачам, логике исследования и состоит из введения, двух глав, заключения и списка литературы.
Роль и место аппарата ТИР в формировании у студентов технического вуза информационной культуры
В настоящее время в технических вузах при изучении различных дисциплин (естественнонаучных, дисциплин специализации, специальных дисциплин) для решения задач выбора и принятия решений в процессе профессиональной подготовки в качестве базовой математической составляющей применяется аппарат ТПР. При этом широко используются различные прикладные программные пакеты (MathCAD, MS Excel, Matlab, Maple) и компьютерные обучающие системы.
MathCAD - общепризнанный лидер автоматизации, один из самых популярных компьютерных математических пакетов. Позволяет выполнять численные и аналитические расчеты, производить операции с векторами и матрицами, имеет средства построения и визуализации математических конструкций. Как отмечено в работе Дибировой З.Г., внедрение математического пакета MathCAD при изучении общетехнических дисциплин в настоящее время получает большое распространение[50]. Достоинством математического пакета является то, что он имеет широкие возможности для проведения различных экспериментов, обработку данных средствами визуализации и множество дополнительных подключаемых программных модулей, реализующих эффективное решение инженерных задач (Solving and Optimization, Electrical Engineering, Mechanical Engineering, Civil Engineering и др.).
MS Excel - многофункциональное инструментальное средство высокого уровня, позволяющее решать задачи планирования, оценки деятельности предприятия, поиска решений понятными и доступными методами, обеспечивающими автоматизацию численных и расчетных вычислений с помощью надстройки «Поиск решения» и сценариев Excel [109].
Решение задач с использованием MS Excel обогащает социальный опыт, систематизирует приобретенные знания, помогает овладеть профессиональной терминологией, формирует умение генерерировать алгоритмы расчетов.
MatLab - современный инструмент, предназначенный в основном для сложных численных и аналитических расчетов, интерактивная среда расчетов и разработки алгоритмов и в тоже время, высокоуровневый скриптовый язык для разработки технических приложений, позволяющий сократить время на обработку и анализ данных в решении специфических классов задач, в таких областях как: проектирование систем различной сложности, моделирование, разработка систем управления, и др.
Проведённый анализ материалов международных научно-етодических и научно-практических конференций «Информационные технологии в образовании» (ИТО) [Материалы, 2008-2011], монографий и учебных пособий [2007-2011], авторефератов диссертационных исследований [2007-2011], публикаций, посвященных специфике обучения специалистов технических вузов дисциплине ТПР с помощью ИТ показывает, что все перечисленные прикладные вычислительные средства требуют значительных затрат времени на обработку данных, смещают акценты в сторону математической формализации. В учебных пособиях недостаточно реализован принцип наглядности аппарата ТПР, все рисунки и графики выполнены схематично, алгоритмы представлены в текстовом варианте, слабо представлена визуализация операций.
В связи с этим возникает ряд противоречий: между объективной ролью математического аппарата ТПР в профессиональной деятельности конкурентоспособного специалиста и отсутствием в технических вузах такой методической системы обучения и воспитания, которая демонстрировала бы им эту роль и учила качественно и правильно принимать решения, эффективно применять математические методы на основе использования ИТ, развивало математическое мышление в их профессиональной деятельности [144].
Теория выбора и принятие оптимальных решений лежат в основе любой целенаправленной деятельности человека. Элементы ТПР в той или иной форме включены в учебные программы инженерных специальностей. Они включают большой спектр задач, связанных с быстродействующими процессами организации среды для жизнедеятельности человека. Это комплексные и инженерно-технические, эстетические и социальные, экологические и управленческие, производственные и целый ряд других проблем, которые необходимо учитывать, поскольку основная часть выпускников по окончании вуза столкнется с ситуацией, когда неправильный выбор определенного курса действий может привести к серьезным последствиям и нанести непоправимый ущерб.
Несмотря на то, что методы принятия решений является универсальными, их удачное использование в значительной степени зависит от профессиональной подготовки инженера, который должен уметь разбираться в особенностях исследуемой системы, детально формулировать и конструктивно ставить задачи. Приведем основные условия, которые требуются для описания постановки задачи [81]: - граничные показатели оптимизации системы, т.е. система должна быть представлена в виде установленных ограничений. Растягивание границ системы усложняет ее анализ. В инженерной практике обычно используют декомпозицию сложной системы на отдельные подсистемы, которые изучаются отдельно и не упрощают реальную ситуацию; - оценка коэффициента эффективности, на основе которого оцениваются параметры для выявления наилучших условий работы системы. В инженерных расчетах, как правило, используются ряд показателей (рентабельность, материалоемкость, трудоемкость, производительность труда). Лучшему варианту выбора всегда соответствует экспериментальное значение коэффициента эффективности. - выбор независимых друг от друга переменных внутри системы, которые описывают условия наилучшей работы самой системы; - создание модели, которая описывает взаимосвязь между переменными системы и отражает их влияние на оценку коэффициента эффективности. Универсальная модель, в общем случае, включает базовые уравнения, описывающие саму систему и процессы, происходящие в ней. Компоненты модели содержит информационный материал, который используется при расчетах в инженерных системах. Процесс проектирования и построения модели весьма трудоемкий и требует глубокого изучения особенностей исследуемой системы.
Модель формирования информационной культуры будущих инженеров в условиях создания инструментальной среды принятия оптимальных решений (ИСПОР)
Моделирование процесса формирования информационной культуры будущих инженеров в условиях создания ИСПОР позволяет выявлять условия для качественной подготовки студентов к будущей профессиональной деятельности, планировать учебно-воспитательный и научный процессы, создавать и прогнозировать необходимые дидактические условия для непрерывного повышения уровня информационной культуры будущего инженера.
Современный технический прогресс понимается как комплекс технологических систем, направленных на механизацию и автоматизацию проектных, конструкторских и технических решений. В соответствии с требованиями современного производства будущий инженер должен применять не только специальные технические знания и умения, но и ряд нетрадиционных для инженерного образования навыков: владение информационной культурой на высоком уровне, понимание профессиональной и этической ответственности, способность к анализу и критике, знания о существующих методах и средствах принятия решений, а также умения применять такой инструментарий на практике.
Это является определяющей частью модели подготовки будущих инженеров, где исключительное значение имеют знания, творчество, креативность, информационная грамотность. Создаваемая модель формирования информационной культуры студентов технического вуза в условиях создания ИСПОР базируется на использовании основных принципов дидактики и применении ИТ.
В философско-методологических работах можно выделить несколько позиций, раскрывающий сущность понятия «модель»: - модель - теоретико-схематическое воспроизведение сложного оригинала на основе полагаемой общности структурных компонентов оригинального объекта [33]; - модель - упрощенный мысленный или знаковый образ какого-либо объекта или системы объектов, используемый в качестве их «заместителя» и средство оперирования [105]. - Модель - опытный образец или информационно-знаковый аналог того или иного изучаемого объекта, выступающего в качестве оригинала. Некий объект (макет, структура, знаковая система и т. П.) может играть роль модели в том случае, если между ним и другим предметом, называемым оригиналом, существует отношение тождества в заданном интервале абстракции. В этом смысле модель есть изоморфный или гомоморфный образ исследуемого объекта (оригинала) [96]; - модель - это аналог изучаемого объекта, зачастую создаваемый искусственно на основе предшествующих знаний. В этом смысле модель выступает как овеществленная абстракция. За построением модели следует ее экспериментальное исследование и перенесение полученных данных на изучаемый объект, так называемая модельная экстраполяция [115].
В описании моделей какой-либо деятельности (в данном исследовании деятельности по формированию у будущих специалистов необходимого уровня информационной культуры выделяют: а) целевые ориентации деятельности; б) базовые процессы деятельности; в) раскрывают возможности управления ими.
По мнению Э.Н. Гусинского, с помощью метода моделирования осуществляется изучение структуры и механизмов процесса обучения и воспитания, логических структур учебного материала, практических заданий. Однако при всех достоинствах метода моделирования следует учитывать, что модель, какой бы совершенной она ни была, не может отразить всех специфических закономерностей исследуемого процесса, особенно если это процесс обучения, воспитания или формирования каких-либо качеств [48].
Наиболее приемлемым мы считаем определение, данное Т.А. Николаевой, которая под моделью специалиста понимает «аналог его деятельности, выраженный в репрезентативных характеристиках, выделяемых в исследовании условий функционирования и существования интересующей нас совокупности специалистов» [116]. Проектируемая модель должна удовлетворять потребности общества. Будущий инженер как носитель знаний и профессиональных навыков получит возможность конкурировать на рынке труда. Поэтому структура модели должна включать следующие элементы: объекты усвоения в процессе подготовки; требования к личностным качествам будущего специалиста; требования к умениям, навыкам и способам деятельности специалиста.
Таким образом, моделирование требует системного рассмотрения, с одной стороны, профессиональной деятельности будущих специалистов, к которой готовят студентов (модель профессиональной деятельности), с другой стороны - содержания и технологий образования (модель практической готовности) [153].
Понятие модель трактуется в современной науке по-разному, однако сущность его можно свести к следующему определению: модель, обычно представляется как система объектов, образов, повторяющих основные свойства оригинала и их связи. В педагогике в качестве таких моделей выступают, с одной стороны квалификационные характеристики (требования к умениям, знаниям и личностным, качествам специалистов), с другой - учебные планы и учебные программы (учебная информация и комплекс учебных заданий, обеспечивающих формирование системы знаний, умений, способствующих выработке профессионально значимых качеств).
Таким образом, под «моделью специалиста» понимают набор качественных характеристик личности, которыми должен обладать представитель своей профессии, определение взаимосвязей между ними и педагогическими условиями, направленные на их формирование. При этом многие авторы вкладывают в это понятие одинаковое содержание.
Несколько иначе рассматривает определение модели Л.В. Мардахаев: «Модель (от лат. Modulus - мера, образец) - мысленный или устный образ объекта, процесса или явления, воспроизводящий в символической форме их основные типические черты, символическое изображение структуры, типа поведения и образцов взаимодействия в социальных процессах [103].
Как самостоятельная система, модель включает цель, функции, средства, принципы, этапы, процедуры и результат. Модель формирования информационной культуры будущего специалиста производства в процессе получения высшего профессионального образования представляется нами как последовательное отражение траектории достижения конечного результата. При этом модель включает концептуальную, образовательную, диагностическую и другие составляющие.
Сущностная характеристика психолого-педагогической диагностики информационной культуры студентов
Одним из основных требований педагогической технологии является диагностическая постановка образовательных целей и задач. Диагностика педагогического процесса формирования необходимого качества (определенной совокупности свойств) личности обучаемых, способствует созданию педагогических и психологических условий для достижения поставленной цели [36].
Диагностика уровня информационной культуры личности студента, как и общей культуры, осуществляется не только определением количественных показателей и результатов измерений. Для ее качественной оценки необходим анализ ценностно-смысловой сферы, психологической и профессиональной готовности к будущей деятельности.
«Представляя собой сложную многофункциональную структуру, состоящую из находящихся в непрерывном динамическом развитии и взаимодействии элементов, информационная культура личности студента не может быть раз и навсегда зафиксирована в виде эталона или образца поведения, четко обозначенных характеристик мышления и сознания универсальных форм межличностной коммуникации и профессиональной деятельности, так как она воспринимается, осваивается и воспроизводится каждым человеком индивидуально и своеобразно» [175].
Таким образом, проблема психолого-педагогической диагностики процесса формирования информационной культуры студента в условиях создания ИСПОР существенно усложняется. Рассмотренная в п. 1.4. модель формирования информационной культуры студента технического вуза позволяет выделить обобщенные показатели и соответствующие им интегративные критерии сформированности информационной культуры: - высокие качества знаний по ИТ, - принятие социокультурных норм на личностном уровне, - развитость эвристических аспектов мышления, - гибкость и адаптивность приобретенных способов информационной деятельности, - мотивация профессиональных достижений и эффективного сотрудничества в информационной среде. Наряду с обобщенными показателями мы выделили четыре группы функциональных компонентов, характеризующих сформированность информационной культуры студентов. К ним отнесены: 1) Когнитивно-аксиологический - усовершенствование логического и рефлексивного мышления, стремление к научному поиску с помощью ИТ, повышение качества информационных и поликультурных знаний; 2) Информационно-мотивацнонный - мотивация к повышению информационной грамотности, связанная с умением работать в ИСПОР и использовать ее для решения перспективных инженерных задач; 3) Коммуникативно-этический - осознанная мотивация и ответственное отношение к сотрудничеству с партнерами , профессионально-информационному контакту с производством и общению посредством компьютерных и межличностных коммуникаций. 4) Творчески-прикладной - умение проявлять творческую активность при решении и самостоятельной формулировке профессионально значимых задач, реализовывать индивидуальный стиль своей профессиональной деятельности, разрабатывать инженерные стратегии; Описанные критерии формирования информационной культуры соответствуют предложенной нами структуре обучения: получение теоретических представлений об информационных процессах; ценностно-смысловая оценка реальных и прогнозируемых ситуаций, приобретение знаний, умений и навыков для дальнейшего самовыражения в будущей профессиональной деятельности; воспроизведение в учебном процессе профессионально-жизненых ситуаций, требующих проявления информационной культуры и личностного опыта студентов. В этой последовательности каждая из учебных задач является логическим продолжением предыдущей и условием успешного решения последующей. С одной стороны, такой цикл полноценно представляет постепенно усложняющийся процесс личностного развития в обучении, а, с другой стороны, отслеживает процесс формирования информационной культуры. В экспериментальной работе мониторинг осуществлялся непрерывно на протяжении всего периода исследования.
Кроме того, такое построение содержания обучения позволило в процессе диагностических исследований обойтись без введения искусственных ценностно-нормативных методик, таких, как, например, «метод вовлечения испытуемых в жизненные ситуации путем систематического изменения условий одной и той же задачи» [64]. Этот метод предусматривает использование шаблонных задач, отвечающих на однотипные вопросы.
В соответствии с описанными критериями формирования информационной культуры нами была произведена первоначальная дифференциация студентов на группы, различающиеся по уровням (низкого, среднего, высокого) знаний.
К группе низкого (интуитивно-эмпирического) уровня подготовки относились студенты, которые по разным причинам не изучали информатику в полном объеме или имели слабую математическую подготовку; студенты, испытывающие психологические затруднения и отрицательные эмоции при работе с ПК и студенты, отрицающие значимость предмета и необходимость овладения ИТ в процессе получения будущей профессии.
К группе среднего (репродуктивно-адаптивного) уровня были отнесены студенты, имеющие определенный опыт работы с ПК на уровне пользователя, но недостаточно заинтересованные в приобретении новых информационных знаний и пользовательских умений, не полностью осознающие широкий спектр профессиональных применений ИТ.
Группа высокого (профессионально-креативного) уровня характеризовалась информационно-компьютерной грамотностью, высоким уровнем познавательного интереса к научно-техническим проблемам информатизации, стремлением овладеть будущей профессией на уровне современных информационно-технологических возможностей.
Контроль знаний студентов проводился на констатирующем этапе обучения студентов и представлял собой предъявление студенту десяти случайным образом выбираемых вопросов из пятидесяти заранее заготовленных преподавателем и апробированных предметно-методической секцией кафедры.
При этом первоначально заносимые в банк данных 50 вопросов были разбиты на тематические блоки, содержащие в себе по 5 вопросов и репрезентирующие собой основные теоретические и практические элементы изучаемого материала.
Таким образом, каждый из задаваемых обучаемому вопросов обязательно соответствовал одному из тематических блоков, а 10 заданных вопросов отражали все тематические блоки изученного материала.
Вопросы по своему характеру делились на два типа: предусматривающие выбор одного или нескольких вариантов готовых ответов (закрытая форма) и вопросы, когда ответ набирается, конструируется или формулируется, т.е. в постановке вопроса нет допустимых вариантов ответов (открытая форма).
Содержательный анализ и условия констатирующего и формирующего этапов эксперимента процесса формирования информационной культуры будущих специалистов в условиях создания ИСПОР
Опытно-экспериментальная работа по формированию информационной культуры студентов проводилась в ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет» 2008-2012 гг. на кафедрах: «Автоматизированные системы обработки информации и управления», «Прикладная информатика в экономике», «Вычислительная техника и электроника», «Геология нефти и газа». Контрольную группу составили студенты 2-4 курсов (120-140 чел.) специальности «Прикладная информатика», «Автоматизи-ро-ванные системы обработки информации и управления», «Биоэкология», «Управление качеством», «Геология нефти и газа» обучающиеся по традиционной программе; в экспериментальную группу вошли студенты, обучающиеся в условиях созданной образовательной среды.
Для проведения эксперимента нами была проведена первоначальная дифференциация студентов на группы, различающиеся по уровням (низкого, среднего, высокого) знаний в области информатики и ИТ. Основной эксперимент состоял из трех этапов: 1) адаптационный-мотивационный; 2) коммуникативно-ценностный; 3) творчески-преобразующий. В основе такой этапности были положены принцип «постепенно убывающей помощи» [175], последовательность фаз социокультурной адаптации личности и учет объективных когнитивно-психологических возможностей студентов третьего года обучения. В качестве примера приведем эксперимент, проведенный со студентами 2-3 курсов специальностей «Прикладная информатика», «Биоэкология», «Управление качеством», предметная область - дисциплина «Информационные технологии».
Начало эксперимента было связано с многосторонним изучением студентов: выявлением уровней усвоения приобретенных на предыдущих курсах знаний, умений, навыков, характеристик мыслительных процессов и способов обучения; определением уровня технического мышления, умения конструировать и оценивать технику; исходной ориентировкой в мотивацион-ных и исполнительных аспектах, ориентации на межличностное общение, развитие познавательных интересов и выявление интеллектуального потенциала.
Одним из основных квалификационных требований к обучаемым были знания основ математического анализа, дискретной математики, информатики и программирования и умение применять математический аппарат ТІ IP для решения прикладных задач.
При проведении эксперимента в контрольной группе мы использовали традиционные методы решения инженерных задач на основе классического математического аппарата, а в экспериментальной - для аналогичных задач применялся авторский компьютерный обучающий программный комплекс «ИСПОР». Адаптационно-мотивационный этап. Целью адаптационно- мотива-ционного этапа явились: педагогическая поддержка студентов при ознакомлении с авторским компьютерным обучающим программным комплексом «ИСПОР», усвоение студентами ориентировочной основы профессиональной деятельности с использованием ИТ, оценивание различных подходов к обучению с помощью программного комплекса, адаптация к действующим культурным нормам профессионального поведения в информационном пространстве, активное участие обучаемых в постановке задач и избирательность в использовании различных методов решения задач. Для решения задач выбора и принятия решений в процессе профессиональной подготовки инженерного и технического профиля применяется аппарат ТПР. Это позволяет развивать навыки будущих инженеров в решении прикладных задач, умения строить и анализировать профессиональные модели инженерных задач, развивать интуицию и рефлексию в процессах прогнозирования и принятия решений. Психологами установлено, что решение не является начальным процессом творческой деятельности. Непосредственно самому решению предшествует обширный процесс работы мозга, который формирует и предопределяет направленность решения. В этот этап, который можно назвать «предрешением» входят следующие элементы [36]: - мотивация, то есть желание или необходимость что-то сделать. Мотивация определяет цель какого-либо действия, используя весь прошлый опыт, включая результаты; - возможность неоднозначности результатов; - возможность неоднозначности способов достижения результатов, то есть свобода выбора. Как правило, после предшествующего этапа осуществляется сам процесс принятия решений. Далее рассматриваются всевозможные способы и пути достижения цели, используется множество возможных решений для поиска самого эффективного (для достижения поставленной цели). Результат такого всестороннего анализа, как правило, выбор единственного правильного решение и его реализация. Таким образом, принятие решений можно рассматривать как последовательный процесс. В соответствии с этими задачами содержание обучения в этот период выстраивалось в следующей последовательности тем: 1) Знакомство с обучающим комплексом «Инструментальная среда принятия оптимальных решений», «Теоретические основы выбора»; 2) Общие алгоритмы многокритериальных задач. Задачи конструирования. Задачи с одним и с несколькими критериями. Проектирование оптимального программного комплекса. Игровые задачи Продолжение знакомства с возможностями программного комплекса «ИСПОР» («Многокритериальный выбор альтернатив»); 3) Процедуры и алгоритмы принятия решений. Экспертные процедуры для принятия решений. Общая схема экспертизы. Подготовка экспертизы. Методы обработки экспертной информации. Экспертные оценки. Такой тематический отбор вызван, с одной стороны, логикой изучения материала, а с другой стороны, тем, что в период адаптации студентами лучше усваивается материал, с которым они ознакомились при изучении дисциплин математика, информатика, ИТ, математическая экономика, (дополнить) на предыдущих курсах, хотя и не в полном объеме.
