Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ КУЛЬТУРЫ УЧАЩИХСЯ 14
1. Проблемы модернизации современного образования 14
2. Диалектика содержания понятия "информационная культура"18
3. Ориентация обучения информатике в школе на освоение информационной культуры 31
4. Рекурсия как инструмент развития стиля программирования и моделирования 37
5. Обращения к изучению рекурсии в отечественной и зарубежной литературе 41
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА "РЕКУРСИЯ КАК МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ" 59
1. Определение начального уровня владения рекурсивным методом в обучении школьников информатике 59
2. Введение основных понятий рекурсии на примерах информационных моделей и меж предметных связей 80
3. Внедрение рекурсивного подхода в практических занятиях на основе комплекса олимпиадных задач 92
4. Построение элективного курса как последовательность концентров в освоении рекурсивного программирования 106
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДИКИ РАЗВИТИЯ ИНФОРМАЦИОННОЙ КУЛЬТУРЫ УЧАЩИХСЯ В РАМКАХ ЭЛЕКТИВНОГО КУРСА "РЕКУРСИЯ КАК МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ"
110
1. Констатирующий и поисковый эксперименты 110
2. Итоги формирующего эксперимента 114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 134
БИБЛИОГРАФИЯ 137
ПРИЛОЖЕНИЯ 153
- Проблемы модернизации современного образования
- Определение начального уровня владения рекурсивным методом в обучении школьников информатике
- Констатирующий и поисковый эксперименты
Введение к работе
Эпоха перехода от общества индустриального к обществу информационному характеризуется, прежде всего, перераспределением акцентов в области сфер и способов социальной деятельности человека. Быстрые темпы общественного развития требуют постоянного роста числа высококвалифицированных специалистов, обладающих определенным уровнем профессиональных знаний и способных к самообразованию. Подготовка специалистов в любой сфере деятельности всегда обеспечивалась уровнем развития среднего образования, который был достигнут в стране на данный момент. Поэтому совершенно естественным представляется процесс постоянного обновления структуры и содержания системы среднего образования, социальной адаптации действующих программ предпрофессиональной подготовки, совершенствования форм и методов обучения.
Проведение государственной политики, направленной на модернизацию школьного среднего образования в нашей стране, обозначило, по мнению академика Л.Д. Кудрявцева, несколько проблем [75, с. 77-78]:
• сохранить то положительное, что имеется в существующей системе образования;
• восстановить то "нужное и полезное", что было утрачено за предыдущие годы;
• привести в соответствие структуру и содержание образования с социальным заказом конкретного исторического периода, "с потребностями общества".
В психолого-педагогической и научно-методической литературе по проблеме организации обучения информатике в средней школе можно выделить несколько направлений исследовательской работы.
В общих концепциях по проблеме отбора содержания определенного предмета (А.В. Хуторской, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин, В.В. Краевкий, B.C. Леднев, С.А. Бешенков, Е.А. Ракитина, А.А. Кузнецов, М.В. Рыжаков, СМ. Окулов и др.) большое внимание уделяется выделению основных прин ципов решения проблемы, при этом особый акцент ставится на сохранении целостности "изучаемой области действительности" [111, с. 48]. По мнению Е.А. Ракитиной [135, с. 3-7], решающим при отборе содержания образования должен выступать метод решения проблемы в конкретной предметной области, a B.C. Леднев рассматривает отбор содержания через призму структуры действительности и структуры деятельности, которые отражены в "инвариантных сторонах культуры личности" [93]. Достаточно актуальной проблема отбора содержания обозначена авторами в школьной информатике в связи с динамичностью процесса информатизации общества, бурным развитием средств и технологий обработки информации (Е.А. Ракитина, СМ. Окулов, В.М. Монахов, М.П. Лапчик, Л.Е. Самовольнова, Я.Н. Зайдельман, Г.В. Лебедев, Н.В. Макарова и др.).
Исследования по проблеме определения целей обучения конкретным предметным областям в средней школе образуют своего рода исторический обзор, а также анализ развития концепций и целей обучения в средней школе. По мнению авторов концепций обучения информатике в средней школе, социальные, экономические и политические процессы определяют целеполагание школьного образования по отношению к изучению всех школьных дисциплин, в особенности к информатике. Характерной является динамика изменения целей обучения информатике в школе: от алгоритмической культуры в период пропедевтики и становления учебного предмета (А.П. Ершов, Г.А. Звенигородский, Ю.А. Первин, А.А. Кузнецов, B.C. Леднев, В.М. Монахов, И.Н. Антипов, В.Н. Касаткин, М.П. Лапчик и др.) к компьютерной грамотности в 90-х годах XX века (Е.К. Хеннер, А.Г. Гейн, Г.В. Лебедев, А.Г. Кушниренко, В.Г. Житомирский, В.А. Каймин и др.) и до информационной культуры в настоящее время (B.C. Леднев, А.А. Кузнецов, С.А. Бешенков, М.П. Лапчик, СМ. Окулов, И.В. Роберт, К.К. Колин, Н.В. Макарова, А.В. Могилев, Е.К. Хеннер, Е.А. Ракитина, И.Г. Семакин и др.).
Смена парадигмы школьной информатики в связи с переходом к понятию информационной культуры послужила основой для оформления ряда направ лений исследовательской деятельности в области разработки концепций преподавания информатики в школе. В связи с тем, что понятие "информационная культура" с течением времени наполняется новым содержанием и трактуется учеными по-разному, проблема выявления фундаментальных, общеобразовательных основ информатики, использования ее образовательного потенциала и укрепления позиций среди цикла предметных областей школьного курса актуальна и в настоящее время. Именно поэтому наличие ряда концепций обучения информатике в школе (С.А. Бешенков, М.П. Лапчик, А.А. Кузнецов, А.Г. Гейн, А.И. Сенокосов, А.Г. Кушниренко, Г.В. Лебедев, Я.Н. Зайдельман, Н.В. Макарова, И.Г. Семакин, Н.Д. Угринович, Ю.А. Шафрин и др.) не противоречит основным направлениям развития содержания образования, так как цели в каждой концепции определены достаточно близко.
Таким образом, изучение публикаций по обозначенным направлениям позволяет сделать вывод, что процесс формирования информационной культуры школьников определяется объективной и субъективной составляющей. Для реализации основных образовательных целей необходимо приведение в соответствие субъективной составляющей к требованиям объективной, которое возможно через целенаправленное развитие концепций обучения информатике в школе.
В психолого-педагогической литературе по вопросам развития личности школьника можно выделить следующие методики обучения. Традиционное обучение (Я.А. Коменский) базируется на классических дидактических принципах, положенных в основу организации процесса обучения. В течение многих лет оно являлось преобладающим в школе, на его базе сформировались и получили дальнейшее развитие основные формы и методы организации преподавания. Перспективно-опережающее обучение (В.Ф. Шаталов, С.Н. Лысенкова и др.) направлены на усвоение учащимися большего количества знаний за меньшее время через аналогию, опорные схемы и предполагает уход от линейности в обучении и переход к спиралевидности. Концентрическое построение учебного курса предполагает постоянное обращение к ранее изученному, что способствует укреплению знаний. Проблемное обучение (B.C. Леднев, В.М. Кудрявцев, A.M. Матюшкин, М.И. Махмутов, И.Я. Лернер и др.) направлено на активизацию и интенсификацию деятельности ученика. Эффективность данной методики определяется установкой учащихся на процесс получения знаний, на потребность мыслить, на активизацию познавательной самостоятельности (например, при профильном обучении). Проектное обучение (Д. Дьюи, У. Килпатрик, П.Ф. Каптеров, В.П. Вахтеров, Н.И. Пак и др.) предполагает индивидуализацию процесса обучения, планирование учащимися своей деятельности, поэтапное решение проблемы. Суть разработанной концепции - метод проектов, который аналогичен деятельности человека при любом процессе познания. Принцип укрупнения дидактических единиц (П.М. Эрдниев, М. Вертгеймер, Е.А. Ракитина и др.) предполагает разбиение учебного материала на структурные элементы, объединенные общностью понятий, логической структурой, целевыми установками, определенными сходными видами деятельности. При этом основная установка делается на дидактическую схему "понимать - знать - уметь". Развивающее обучение (Л.С. Выготский, А.Н. Леонтьев, Л.В. Занков, Д.Б. Эльконин, В.В. Давыдов, Г.К. Селевко, Н.А. Менчинская и др.) определяет понятие "развитие" не через "содержание знаний, умений, навыков", а с точки зрения "культуры внутренних процессов личности", когда при возникновении проблемной ситуации человек формулирует некоторое суждение о ней, владеет некоторой стратегией и тактикой ее разрешения [141].
Таким образом, анализ психолого-педагогической литературы позволяет сделать вывод, что процесс формирования культуры человека проходит параллельно с развитием его личности. Построенная на основных дидактических принципах система образования способна варьировать существующими методиками с учетом требований времени, а также создавать и развивать новые концепции, позволяющие решать основные задачи обучения и воспитания. В современном обществе актуально развитие образовательных методик, способствующих формированию информационной культуры школьников. При этом необходимо учить ребенка тому, как он должен думать, а приоритетным критерием сформированности элементов такой культуры может выступать умение обучающихся проанализировать и понять проблему, через известные средства и способы, применимые в данной ситуации, разработать стратегию и тактику поведения.
В научных и методических работах последнего времени прослеживается возрастание интереса к рекурсии не только как к методу в программировании [1-3, 12, 13,21,37,39,62,67-69,84,87, 112, 113, 124, 142, 152, 163], но и как к общефилософскому понятию [45 - 54, 88-90, 111 - 113, 121]. Авторы (А.Р. Есаян, СМ. Окулов, А. Шень, С. Пейперт и др.) отмечают повторяющийся характер многих реальных явлений и процессов, построение отдельных систем действительности из объектов, являющихся аналогичными системами, с одной стороны, и сходство применяемых методов моделирования в различных научных областях, способов построения логики рассуждения в процессе решения задач - с другой. При этом отмечается красота и лаконичность описания построенных моделей, что позволяет говорить о рекурсии и как об альтернативном методе решения задач, и как о стиле мышления. Владение терминологией рекурсии, понимание основных схем рекурсивных методов решения задач, умение проводить анализ и оценку эффективности разработанной стратегии решения позволит оценить проблемную ситуацию с принципиально разных сторон. При этом многоплановое видение проблемы должно приводить к ее эффективному решению.
В рамках нашего исследования мы попытались теоретически обосновать и практически доказать возможность формирования информационной культуры учащихся средних учебных заведений на основе базовых понятий рекурсии. При этом под информационной культурой будем понимать содержание данного понятия с точки зрения его трактовки в современных психолого-педагогических, научных и методических исследованиях. В связи с переходом школы к новому Государственному стандарту общего образования внедрение предлагаемой методики наиболее логично сочетается с преподаванием пред метной области информатика в форме элективного курса "Рекурсия как метод решения задач" (компонент образовательного учреждения).
Таким образом, анализ документов по вопросам школьного образования в области информатики, психолого-педагогической, методической, специальной литературы, а также рассмотрение динамики различных подходов в преподавании информатики в школе способствовали определению проблемы данного исследования: формирование у учащихся средних учебных заведений навыков информационной деятельности в рамках изучения базовых понятий рекурсии.
Целью данного исследования является разработка, теоретическое обоснование и практическая проверка программно-методического обеспечения, составляющего практическую основу формирования информационной культуры учащихся средних учебных заведений при изучении элективного курса по информатике "Рекурсия как метод решения задач".
Объект исследования: процесс обучения информатике учащихся средних учебных заведений.
Предмет исследования: процесс формирования информационной культуры у учащихся средних учебных заведений через базовые понятия рекурсии.
Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1) определить содержательную сторону понятия "информационная культура" на современном этапе развития общества в контексте генезиса понятия;
2) определить место и роль рекурсии как альтернативного способа информационной деятельности в системе условий, необходимых для формирования информационной культуры учащихся;
3) разработать примерное содержание элективного курса "Рекурсия как метод решения задач";
4) создать необходимое программное и методическое обеспечение, отвечающее современному состоянию в области внедрения компьютерных технологий, для обучения учащихся в рамках элективного курса;
5) наметить рекомендации по внедрению разработанного программного обеспечения в практику работы средних учебных заведений для возможной реализации компонента образовательного учреждения Государственного стандарта общего образования.
Решение поставленных задач основывалось на применении следующих методов исследования:
• методы системного анализа;
• психолого-педагогический анализ учебного процесса и учебно-познавательной деятельности;
• педагогические наблюдения, беседы;
• анкетирование и тестирование учащихся и учителей;
• педагогический эксперимент (факторный);
• методы статистической обработки результатов эксперимента.
В основу исследования положена гипотеза: уровень развития информационной культуры может быть существенно повышен за счет дидактически и методически обоснованной организации обучения учащихся средних учебных заведений на занятиях в рамках элективного курса "Рекурсия как метод решения задач". А это, в свою очередь, должно способствовать повышению теоретической и практической направленности курса информатики.
Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе муниципального общеобразовательного учреждения - средней общеобразовательной школы с углубленным изучением отдельных предметов № 4 г. Тулы, а также на базе Тульского электромеханического колледжа им. Рогова. В ней участвовало 360 учащихся 10-11 классов средней школы и 120 студентов 2 и 3 курсов колледжа, обучающихся по специальности 2203-"Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем", 7 преподавателей колледжа, 25 учителей общеобразовательных школ.
В разработке проблемы можно выделить 4 этапа.
Первый этап (1992-1994 г.г.): изучение психолого-педагогической, методической и специальной литературы по проблеме организации обучения в сред ней школе, по динамике развития целей обучения информатике в школе. Разработка и апробирование индивидуальных программ по информатике для классов с углубленным изучением математики и физики. Работа по подготовке участников олимпиад по информатике различного уровня через изучение рекурсивных методов решения задач.
Второй этап (1995-2000 гг.): определение темы исследования, его объекта, предмета и гипотезы; формулировка теоретических положений, определяющих проектирование, разработку и внедрение технологии формирования информационной культуры через базовые понятия рекурсии; анализ содержания существующей подготовки учащихся школы по информатике; продолжение изучения математической, статистической, специальной и психолого-педагогической литературы. Корректировка и дальнейшее апробирование программ по информатике для классов с углубленным изучением математики и физики. Начало опытно-экспериментальной работы по формированию у школьников информационной культуры через базовые понятия рекурсии. Продолжение работы по подготовке участников олимпиад по информатике различного уровня через изучение рекурсивных методов решения задач.
Третий этап (2001-2003 гг.): продолжение опытно-экспериментальной работы по формированию у школьников и студентов колледжа исследуемых качеств. Организация работы проблемных групп учащихся, направленной на углубленное изучение методов программирования.
Четвертый этап (2004-2005 гг.): анализ и обобщение результатов экспериментальной работы; текстовое оформление диссертационных материалов.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в следующем:
• доказана эффективность использования технологии формирования информационной культуры учащихся средних учебных заведений через базовые понятия рекурсии;
• теоретически обоснованы содержание и подходы к обучению учащихся рекурсивным методам в моделировании в рамках элективного курса "Рекурсия как метод решения задач";
• обоснован и в опытной работе проверен комплекс дидактических условий эффективного формирования у учащихся средних учебных заведений теоретических знаний и практических умений в исследуемой области.
Практическая значимость исследования состоит в том, что разработаны и рекомендованы к внедрению в учебный процесс и практику работы среднего учебного учреждения:
1) методическая система обучения в рамках элективного курса "Рекурсия как метод решения задач";
2) практикум по решению задач рекурсивными методами для организации дифференцированного подхода в процессе обучения;
3) электронное пособие для учителя по преподаванию названного элективного курса.
Их использование будет способствовать повышению качества информационной деятельности учащихся, их предпрофессиональной подготовки, а также окажет методическую помощь практикующим учителям информатики.
Достоверность результатов исследования обеспечена следованием научной методологии, способствующей реализации комплексной методики исследований, адекватностью методов исследования его целям и задачам, объективной оценкой полученных в опытной работе результатов.
Результаты исследования обсуждались на заседаниях районного методического объединения учителей информатики Советского района города Тулы, теоретических семинарах аспирантов кафедры информатики и вычислительной техники, научно-практических и учебно-методических конференциях преподавателей и аспирантов ТГПУ им.Л.Н.Толстого (г. Тула, 2000-2005 гг.), на Международной конференции "Информационные технологии в образовании" (г. Москва, 2002-2005 гг.), на IV Всероссийской научно-практической конференции "Интеграция методической (научно-методической) работы и системы повышения ква лификации кадров" (г. Челябинск, 2003 г.), на Всероссийской научно-практической конференции "Информационные технологии в высшей и средней школе" (г. Нижневартовск, 2003 г.), на международной научной конференции, посвященной 100-летию академика С.М.Никольского "Современные проблемы преподавания математики и информатики" (г. Москва, 2005 г.). По теме исследования опубликованы следующие работы:
1. Проблемные вопросы преподавания информатики в школе и в педагогическом вузе // Материалы всероссийской научно-практической конференции "Проблемы информатизации образования" (24 - 26 октября 2001 г.). -Тула: ТулГУ, 2001. - С. 127- 129. (в соавторстве)
2. Развивающая роль рекурсии в системе современного школьного образования // XII конференция-выставка «Информационные технологии в образовании»: Сборник трудов участников конференции. Часть II. -М.:МИФИ, 2002. - С. 22 - 25.
3. Роль рекурсии в развитии творческих способностей студентов и школьников // Образование для XXI века: доступность, эффективность, качество: Труды Всероссийской научно-практической конференции. - М.: МАНПО, 2002. - С. 18 - 19. (в соавторстве)
4. Использование развивающего потенциала рекурсии в моделировании / Научный поиск молодых исследователей: Материалы ежегодной научно-практической конференции аспирантов и соискателей ТГПУ им. Л.Н. Толстого. Вып. 4 / отв. ред. А.А. Орлов. -Тула: Изд-во Тул.гос. пед. ун-та им. Л.Н. Толстого, 2003. - С. 168-171.
5. Значение рекурсии в системе подготовки будущих учителей информатики в ТГПУ им. Л.Н. Толстого / Интеграция методической (научно-методической) работы и системы повышения квалификации кадров: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции: В 4 ч. Ч.З / Отв. ред. Д.Ф. Ильясов. - Челябинск: Изд-во «Образование», 2003.-С. 192-195.
6. Особенности методического и технологического обеспечения дисциплины «Рекурсия» в ТГПУ им. Л.Н. Толстого / Информационные технологии в высшей и средней школе: Материалы всероссийской научно-практической конференции (Нижневартовск, 16-19 апреля 2003 го-да)/Отв. ред. Т.Б. Казиахмедов. - Нижневартовск: Нижневарт. пед. ин-т, 2003.-С. 113-115.
7. Реализация развивающего потенциала рекурсии в системе подготовки будущих учителей информатики // Международный конгресс конференций «Информационные технологии в образовании». XIII Международная конференция «Информационные технологии в образовании»: Сборник трудов участников конференции. Часть II. — М.: Просвещение, 2003.-С. 180-181.
8. Изучение рекурсии как метод совершенствования информационной и математической культуры учащихся // Педагогическая информатика №2, 2004.-С. 8-16.
9. Об актуальности изучения рекурсии в рамках профильного обучения школьников // Информационные технологии в образовании. XIV Международная конференция-выставка «Информационные технологии в образовании»: Сборник трудов участников конференции. Часть И. - М.: МИФИ, 2004.-С. 19-20. Ю.Рекурсивные вычисления в различных парадигмах программирования /Современные проблемы преподавания математики и информатики / Материалы международной научной конференции, посвященной 100-летию академика С.М.Никольского. - М.: 2005. - С.73-83. (в соавторстве)
Проблемы модернизации современного образования
Образование в современном мире - это необходимое условие экономического роста страны, основа ее социального и экономического благосостояния, потенциал для дальнейшего устойчивого и динамичного развития нации. Именно поэтому соответствие уровня развития образовательной инфраструктуры (не отставание!) социально-политическому и экономическому статусу страны способно обеспечить общественный прогресс. Однако в силу инертности своей сущности, "само образование... не может ни реформировать, ни модернизировать себя изнутри" [107, с.285]. По мнению академика Российской академии образования Э. Д. Днепрова, "рычаги глубинных изменений лежат вне системы образования" [108, с.285].
Реформа или модернизация? Объективные причины общественного развития России начала XXI века свидетельствуют о необходимости пересмотра государственной политики в области образования. Реформа (reform - англ., вновь формировать)- это "преобразование, изменение, переустройство" [ПО, с. 678]. Так ли необходимо на современном этапе переустраивать веками сложившиеся положительные традиции российской системы образования (которая до сих пор по праву считается одной из лучших), изменять основные принципы и подходы к формированию содержания? Альтернативным выражением государственной политики в области образования может считаться модернизация (modernize - англ., приспособлять к современности) - "усовершенствование, обновление, изменение в соответствии с требованиями современности" [107, с.284]
"Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года", утвержденная распоряжением Правительства Российской Федерации от 29 декабря 2001 года, определяет социальную роль отечественной системы образования как важнейший фактор "сохранения места России в ряду ведущих стран мира, ее международного престижа как страны, обладающей высоким уровнем культуры, образования, науки" [107, с.264]. Вместе с тем, отмечается ряд тенденций экономического и социально-политического характера конца 80-х - начала 90-х годов XX века, которые оказали существенное влияние на формирование и дальнейшее развитие содержания и структуры системы подготовки школьников. К наиболее значимым результатам можно отнести: возникновение альтернативных средних учебных учреждений (лицеев, гимназий, школ с углубленным изучение отдельных предметов) и негосударственного сектора в образовании, разработку вариативных образовательных программ, начало процесса информатизации системы образования. Однако последующий общесистемный кризис в политической, социальной и экономической сфере оказал негативное воздействие и на систему российского образования, затормозив положительные начинания. "Устаревшее и перегруженное содержание школьного образования" [107, с. 265] не могло уже обеспечивать подготовку выпускников, требуемую в свете наступающей эпохи перехода к информационному обществу. Важнейшие составляющие стандарта образования наступившего века, "математика и информатика (включая умение вести поиск и отбор информации)" [107, с. 265], не обеспечивали фундаментальных знаний, не отличались практической направленностью и значимостью в большинстве образовательных учреждений - с одной стороны, и были представлены достаточно полно в ряде альтернативных учебных учреждений, дающих качественную профильную предпрофессиональную подготовку, - с другой. При этом имело место нарушение принципа доступности общего образования, закрепленного в Законе Российской Федерации "Об образовании" 1992 года. Налицо складывалось противоречие между государственной политикой в области образования и общественной необходимостью получения знаний, ориентированных на потребности личности и современной жизни страны.
Определяя приоритеты образовательной политики, "Концепция...", отмечает, что "цель модернизации образования состоит в создании механизма устойчивого развития системы образования". Для достижения поставленной цели определен ряд первоочередных задач (повышение доступности, качества и эффективности образования) и мероприятий, среди которых можно выделить отработку "системы специализированной подготовки (профильного обучения) в старших классах общеобразовательной школы" [107, с.268], которая будет ориентироваться на индивидуализацию обучения и учитывать реальные потребности рынка труда.
Развитие образовательной политики, определенной "Концепцией...", получило в Государственном стандарте общего образования, федеральный компонент которого был утвержден приказом № 1089 от 5 марта 2004 года, а федеральные базисные учебные планы и примерные учебные планы приказом № 1312 от 9 марта 2004 года за подписью и.о. министра образования РФ В.М. Филиппова. "Государственный стандарт общего образования - нормы и требования, определяющие обязательный минимум содержания основных образовательных программ общего образования,...уровень подготовки выпускников,... требования к обеспечению образовательного процесса" [132, с. 23]. Здесь следует отметить такие нововведения.
Определение начального уровня владения рекурсивным методом в обучении школьников информатике
Важнейшей особенностью современного этапа развития общества является активное внедрение средств новых информационных технологий во все сферы человеческой деятельности. Общество предъявляет все более жесткие требования к знаниям и умениям выпускников средних образовательных учреждений, поэтому налицо преимущества у учащихся, проходящих профильное обучение в основном или старшем звене школы.
В настоящее время получила обоснование и является ведущей точка зрения, в соответствии с которой важнейшим направлением совершенствования структуры и содержания школьного курса информатики является усиление его общеобразовательной значимости [79, 77]. В общей структуре обучения информатике в школе, включающей три этапа (пропедевтический, базовый, профильный пред-профессиональный), основное общеобразовательное ядро должно быть сосредоточено в базовом курсе информатики. Это обуславливается необходимостью создания предпосылок для эффективного овладения учащимися различными средствами новых информационных технологий в процессе последующего профильного обучения информатике по какому-либо из направлений и подготовке их к практической деятельности, а также связями базового курса информатики с другими учебными предметами. Основополагающие результаты по проблемам, связанным с разработкой структуры и содержания базового курса информатики для средней школы, отражены в работах А. А. Кузнецова, С. А. Бешенкова, А. С. Лесневского, В. С. Леднева, Ю. А. Первина, Е. К. Хеннера, Н. И. Пака, А .В. Могилева, И. Г. Семакина.
Одним из предлагаемых к рассмотрению методов, способствующих развитию информационной культуры учащихся средних учебных заведений, является обучение разработке алгоритмических моделей на основе базовых понятий рекурсии [45, с. 6-19].
Рекурсия как альтернативный метод в программировании положительно зарекомендовала себя с самых истоков оформления таких понятий, как "методология программирования", "базовые языковые средства программирования", "технология программирования", "парадигмы программирования".
Парадигмы современного программирования.
Исторически к первым технологическим приемам в области программирования можно отнести декомпозицию общей структуры решаемой задачи на такие составные компоненты, которые в данном контексте являются элементарными. В дальнейшем для этого подхода была разработана серьезная теоретическая база и целый ряд рекомендуемых технологических приемов, что в совокупности представляет собой современное программирование.
Традиционно структурное программирование отождествляют с разбиением на части сложных систем с целью их последующей реализации в виде небольших, логически завершенных подпрограмм с помощью ограниченного числа разрешенных конструкций. В общем же случае структурное программирование подразумевает только декомпозицию разрабатываемой программы, ав зависимости от выбранного подхода к получению элементарных компонент (способа декомпозиции) возможна реализация различных стилей программирования. В зависимости от выбора «элементной базы» можно получать различные совокупности методологических приемов, правил, отношений, зависимостей и т.п. для решения поставленной задачи, которые в совокупности образуют парадигму программирования.
Необходимо отметить, что слово «парадигма» пришло в программирование из оказавшей большое влияние книги «Структура научных революций», написанной историком науки Томасом Куном в 1970 году. Кун использовал этот термин, чтобы описывать набор теорий, стандартов и методов, которые совместно представляют собой способ организации научного знания - иными словами, способ видения мира. Основное положение Куна состоит в том, что революции в науке происходят, когда старая парадигма пересматривается, отвергается и заменяется новой.
В сходном смысле как модель или пример, и в целом как организующий подход это слово использовано в лекции «Парадигмы программирования» Роберта Флойда, лауреата премии Тьюринга 1979 года.
Парадигма программирования является фундаментальным понятием очень высокого уровня в теории программирования и поэтому невозможно дать его строгого определения. Под парадигмой в программировании будем понимать внутренне согласованную совокупность программных элементов, обладающих общими фундаментальными особенностями, как логическими, так и алгоритмическими, и связанных с этими элементами базовых концепций. Аналогичным образом можно сказать, что парадигмы в программировании это способ концептуализации, который определяет, как проводить вычисления и как работа, выполняемая компьютером, должна быть структурирована и организована.
Парадигмы программирования занимают важное место в технологии разработки программного обеспечения. Именно вокруг них начинают выстраиваться и развиваться методологические концепции. Такая роль обуславливается тем, что возникающие новые идеи по созданию программ первоначально реализуются в простых инструментах, поддерживающих исследование и экспериментальную проверку выдвигаемого стиля, в качестве которых чаще всего выступают языки программирования. После обобщения первоначального опыта приходит понимание достоинств и недостатков, позволяющих перейти к формированию методологий, обеспечивающих использование парадигмы при разработке больших программных систем. Если разработанная парадигма не способна служить основой промышленной методологии, она отвергается или применяется в ограниченных масштабах. Можно сказать, что парадигма программирования реализуется через методологии программирования, которые заключаются в совокупности соглашений и договоренностей о приемлемых и не приемлемых для данной парадигмы базовых языковых средствах и их сочетаниях.
Констатирующий и поисковый эксперименты
На этапе теоретической разработки проблемы исследования стала очевидна специфичность владения навыками решения задач алгоритмизации и программирования, аналитической деятельности учащихся средних учебных заведений. Данная специфичность не позволяет свести весь процесс формирования информационной культуры учащихся с предложенным содержанием. В природе исследуемых умений и навыков заложен большой позитивный потенциал, который выражается в систематизации теоретической базы знаний; в возможности совершенствования и непрерывного обновления творческих умений в области информатизации повседневной жизни школы, не ограниченной рамками учебного процесса; в способности стимулировать получение знаний и развитие отдельных способностей.
Таким образом, на основе теоретического анализа задачи разработки экспериментальной программы обучения были выявлены факторы, способные оказать позитивное влияние на процесс формирования информационной культуры учащихся средних учебных заведений на основе базовых понятий рекурсии. На начальном этапе экспериментальной работы нам необходимо было отобрать факторы, способствующие наиболее эффективному формированию у обучающихся исследуемых умений, а также определить максимально рациональный порядок включения этих факторов в процесс обучения. Результатом такой работы стала система условий результативного и интенсивного формирования у учащихся средних учебных заведений исследуемых умений и навыков. В эту систему вошли:
активные методы обучения (в рамках урочной системы занятий, факультативной и кружковой работы);
система заданий, направленных на поэтапное формирование комплекса исследуемых умений и навыков;
организация занятий в рамках элективного курса с предложенным содержанием;
организация исследовательской деятельности учащихся.
Кроме того, в задачу исследования вошло определение степени влияния каждого из предложенных условий и их совокупности на динамику формирования информационной культуры.
Представленная таким образом задача исследования определила выбор методики факторного эксперимента, идея которого может быть выражена так: предложенные условия формирования исследуемых умений и навыков, представляющие собой экспериментальные факторы, вводятся последовательно в экспериментальные группы. По окончании этапов экспериментального обучения проводятся контрольные срезы, определяющие сравнительную эффективность выделенных факторов и характер их влияния на процесс формирования информационной культуры.
Такая методика организации экспериментальной работы дает наиболее полную, точную и объективную картину проводимых исследований, т.к., во-первых, максимально снижает влияние побочных факторов и, во-вторых, позволяет следить не только за процессом формирования требуемых качеств, но и определяет степень влияния на этот процесс каждого из предложенных факторов.
В соответствии с описанной методикой план организации факторного эксперимента приведен в таблице 4:
Экспериментальное обучение в соответствии с планом организации опытной работы проводилось в рамках действующих учебных программ по информатике для средней школы (именно поэтому элективный курс, как компонент образовательного учреждения, выделен автономно). Включение каждого фактора в учебный процесс позволяло изменять программу по одному параметру, не меняя при этом форму и содержание остальных условий обучения. Результаты контрольных срезов анализировались и сравнивались по горизонтали (т.е. данные экспериментальных групп сравнивались с их собственными исходными результатами) и по вертикали (т.е. сравнивались данные экспериментальных и контрольных групп).
Базой проведения опытно-экспериментальной работы стала средняя общеобразовательная (с 2003 года с углубленным изучением отдельных предметов) школа № 4 города Тулы. Работа проходила в несколько этапов. На этапе констатирующего эксперимента были проанализированы условия организации обучения учащихся средней школы информатике в контексте определения уровня сформированности информационной культуры. Кроме того, в план проведения констатирующего эксперимента входило выявление уровня владения школьниками рекурсивных методов решения задач. С этой целью были проведены:
педагогическое наблюдение за учебным процессом в школе;
собеседование с преподавателями, стажерами, учителями и руководителями районных методических объединений учителей информатики; проверочные работы для учащихся выпускного класса, в которые были включены теоретические вопросы и практические задания из области разработки алгоритмов рекурсивными методами.
