Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Содержание образования по информатике на факультете педагогики и методики начального образования 10
1. Содержание курса информатики на непрофильных факультетах и тенденции его развития 10
1. Совершенствоаанне целей и содержания обучения информатике на факультете педагогики и методики начального образования 19
Выводы по первой главе: 36
ГЛАВА II. Формирование системы задач для курса информатики факультета педагогики и методика начального образования 38
1. Методические принципы построения системы задач 38
2. Отбор задач 44
3. Классификация задач 58
4. Методика применения задач при обучении информатике 65
Выводы по второй главе: 87
ГЛАВА III. Экспериментальная проверка системы задач курса информатики для факультета педагогики и методики начального образования 89
Цели эксперимента 89
Экспериментальная база 89
Описание эксперимента 89
Оценка эксперимента 90
Выводы по третьей главе: 93
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 94
БИБЛИОГРАФИЯ 96
ПРИЛОЖЕНИЯ 104
Приложение 1. Задачи курса информатики факультета педагогики и методики начального образования 104
- Содержание курса информатики на непрофильных факультетах и тенденции его развития
- Методические принципы построения системы задач
- Цели эксперимента
Введение к работе
Общая характери етика исследования
Актуальность исследования. Процесс информатизации общества стал глобальным процессом современности. Важнейшим элементом формирования информационного общества является информатизация образования. Знания и навыки, приобретенные при обучении будущими специалистами, в дальнейшем во многом определяют пути развития общества. В процессе информатизации образования приоритетным направлением является информатизация педагогического образования: подготовка учителей информатики; подготовка учителей-предметников в области информатики, освоение ими новых информационных и коммуникационных технологий; использование ЙКТ в управлении образованием.
Теоретическая н практическая подготовка будущих педагогов в условиях информатизации образования рассмотрена в работах Брановского Ю.С., Бороненко ТА., Бубнова В.А., Ваграменко Я.А., Добудько Т.В., Коляна К.К., Кузнецова А.А., Кузнецова Э.И., Лапчика М.П., Пугача В.И., Роберт Й.В., Швецкого М.В., ХеннераЕХ и других.
Процесс обучения информатике будущих учителей начальных классов был объектом исследования Босовой Л.Л., Бруснициной Л.Г., Брыксиной О.Ф., Зияудиновой СМ., Ряхиновой И.В., Поморцевой СВ. и других. Основная особенность профессиональной подготовки учителей начального образования заключатся в том, что будущие специалисты изучают предметы различных профилей: гуманитарного, математического,, естественнонаучного, эстетического, психолого-педагогического. Многоцредметность создает определенные проблемы в подготовке студентов, в их числе фрагментарность и мозаичность содержания образования. В то же время развитие содержания курса информатики идет по пути поиска фундаментальных основ базовой науки, разделения предмета информатики на мировоззренческий и технологический компоненты. Перенос акцента на изучение фундаментальных основ
информатики обеспечит интеграцию содержания образования и выработку у студентов целостного взгляда на всю совокупность изучаемых дисциплин.
Необходимость повышения уровня фундаментальной подготовки будущих учителей начальных классов по информатике обусловлена и тем, что введение пропедевтического курса информатики в основной школе потребует от педагогических вузов решения кадровой проблемы. На наш взгляд, выпускники факультета начального образования, получившие специальные знания по педагогике и психологии младших школьников, при соответствующей предметной подготовке смогут качественно организовать процесс обучения информатике в начальной школе.
Необходимость получения выпускниками факультета начального образования фундаментальных знаний в области информатики отмечается в названных выше исследованиях, однако содержание фундаментальной подготовки по информатике студентов этого факультета изучено недостаточно.
Одним из способов решения в данном случае может быть применение в процессе обучения информатике учебных задач, в основу которых положен системно-информационный язык описаная объектов-отношений и которые охватывают все аспекты изучаемого курса информатики, отражают ее меж-предметные связи с естественнонаучными и гуманитарными дисциплинами, решение которых способствует формированию интеллектуальных и практических навыков. На особую роль задач при изучении любого учебного предмета обращают внимание многие психологи и педагоги: Балл Г.А., Журавлев ИХ, Крупич В.А.„ Крутецкий В.А., Лернер, И.Л., Машбиц Е.Н., Столяр АЛ., Фридман Л.М. и другие. В процессе решения задач происходит реализация умственного действия в практической деятельности, что является завершающим этапом в развитии мыслительных операций обучаемых. Подбор системы задач влияет на понимание изучаемого материала, порядок их предъявления способствует выстраиванию системы знаний в данной предметной области. От того, какие задачи и какими методами они решаются, как выстроена их последовательность, в конечном итоге зависят продуктивность
я результаты педагогической деятельности. Вопросы, связанные с применением задач при обучении информатике будущих учителей-предметников рассматриваются в работах Бубнова Б.Л. и Карпушкина Н.Д., Морозова И.Ю., Снманевой Т.А В диссертации Іїоморцевой СБ. описывается методика использования задач для осуществления межпредметных связей информатики с математикой. Однако в практике изучения курса информатики на факультете педагогики и методики начального образования система задач, которая бы полностью соответствовала целям и содержанию курса, отсутствует. Это и предопределило актуальность исследования.
Проблема исследования определяется, с одной стороны, необходимостью применения я процессе преподавания курса информатики на факультете педагогики и методики начального образования системы задач, раскрывающих ее мировоззренческое значение, способствующих усвоению основных понятий изучаемой дисциплины, актуализирующих междисциплинарные связи информатики, формирующих опыт умственной, практической и творческой деятельности, н, с другой стороны, недостаточной разработанностью теоретических и методических оснований для построения такой системы задач.
Объект исследования: процесс обучения информатике студентов факультета педагогики и методики начального образования.
Предмет исследования: система задач, ориентированная на системно-информационный язык описания объектов-отношений, формирующая основные понятия курса информатики; отражающая предметные области, изучаемые на факультете педагогики и методики начального образования; интегрирующая содержание образования, способствующая приобретению опыта интеллектуальной, практической и творческой деятельности, а также методика ее применения.
Цель исследования: разработка системы учебных задач, ориентированной на цели и содержание курса информатики, изучаемого на факультете педагогики и методики начального образования, интегрирующей содержание
образования студентов через межпредметные связв информатики с другими дисциплинами, формирующей способы интеллектуальной и практической деятельности, и разработка методики ее применения.
Гипотеза исследования состоит в следующем:
Эффективность фундаментальной подготовки студентов факультета педагогики и методики начального образования в области информатики повышается, если а процессе обучения применяется система задач, которая:
соответствует целям и содержанию курса информатики, изучаемому на факультете;
отражает междисциплинарные связи информатики с другими предметами и интегрирует содержание образования;
формирует способы интеллектуальной и практической деятельности, основанные на современных научных методах {формализация, моделирование, алгоритмизация, информационная технология и т.д.)
содержит задачи разных уровней сложности в соответствии с уровнями учебной деятельности.
Основные задачи, которые необходимо было решить в ходе исследо-
1.Проанализировать цели преподавания я содержание учебной дисциплины «Информатика» для факультета педагогики и методики начального образования.
2.0пределить назначение системы задач и разработать методические принципы ее построения.
З.Разработать систему задач по информатике для факультета педагогики и методики начального образования и методику ее применения.
^Экспериментально проверить разработанную систему задач и проанализировать результаты педагогического эксперимента.
Теоретическую основу исследования составили результаты психолого-педагогических исследований по вопросам применения задач в учебном процессе (Балл Г.А., Бургин М.С., Журавлев ИХ, Крутецкнй В.А, Лерне-
рй.Я, Машбиц Е.Й., Фридман Л.М.и др.); исследования до содержанию образования в области информатики, по методике обучения информатике и в области информатизации образования (Антипов И.Н., Белошапка В.К, Бешен-коа С.А, Гейн Г.А, Григорьев С Г., Ваграменко Л.А, Ершов А.П., Колин К.К, Кузнецов А.А., Лапчик М.П., Леднев B.C., Лесневский А.С., Монахов В.М., Роберт И.В., Пак Н.И., Шолохович В.Ф., Хеннер Е.К.н д.р.), исследования по обучению информатике в младших классах (Бешенков С.А., Горячев А.В., Первин Ю.А., Пейперт С, Хантер Б. и др.)
Методы исследования, использовавшиеся для решения поставленных задач: анализ психолого-педагогнческой, методической и специальной литературы по теме диссертации; изучение нормативных документов, определяющих цели я содержание обучения информатике в школе и вузе; наблюдение за ходом учебного процесса; педагогический эксперимент; анализ результатов эксперимента и их статистическая обработка.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключаются в следующем:
1. Определены методические принципы построения системы задач курса информатики для факультета педагогики и методики начального образования: соответствие структуры системы задач программе курса информатики; соответствие содержания задач понятийному аппарату, определенному программой курса; учет при составлении задач широких межпредметных связей информатики, отражающих ее интегративный характер для естественно-научных и гуманитарных дисциплин; многоуройневость задач, соответствующая уровням учебной деятельности.
2.Разработан вариант методики обучения информатике студентов факультета педагогики и методики начального образования, основанной на применении системы задач и направленной на совершенствование фундаментальной подготовки в области информатики.
Практическая значимость исследования состоит в разработке системы задач и методики их применения в практике изучения информатики на
факультете педагогики и методики начального образования. Разработанная система задач и методика их применения могут быть использованы при изучении информатики н на других факультетах педагогического вуза: историческом, филологическом, естественно-научном.
Апробация результатов исследования ироводилась на факультете педагогики я методики начального образования КГПУ, в Курском высшем педагогическом училище (педагогический колледж). Результаты исследования докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры информатики и ТСО и кафедры методики начального образования КГПУ в период с 1996 по 2000 гг, на вяутривузовских научно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава КГПУ, на б-оя Всероссийской конференции «Информатизация и образование - 98».
Результаты научной работы внедрены в учебный процесс на факультете педагогики и методики начального образования КГПУ. Положения, выносимые на защиту:
Введение а содержание курса информатики факультета педагогики и методики начального образования универсального языка описания знаковых систем различной природы позволяет выделить в учебной дисциплине «Информатика» мировоззренческое ядро.
Применение в процессе обучения информатике системы задач, в основу которой положен системно-информационный язык описания объектов-отношений, повышает уровень фундаментальной подготовки студентов по предмету, способствует формированию представлений о современных научных методах (формализация, моделирование, информационная технология), интегрирует содержание образования.
Содержание курса информатики на непрофильных факультетах и тенденции его развития
Изучение информатики в качестве обязательного курса в высшей школе началось сравнительно недавно - около пятнадцати лет назад. Вначале этот курс был введен в программу подготовки студентов технических вузов. В настоящее время информатика изучается на постоянной основе практически во всех вузах, в том числе и педагогических. Что же касается содержания курса информатики в педагогических вузах на непрофильных по отношению к ней факультетах, то оно ориентировано, в основном, на получение «компьютере грамотности», т.е. базовых знаний и умений в области использования средств вычислительной техники и телекоммуникаций для обработки и передачи данных, а также решения простейших задач с использованием наиболее массовых информационных технологий.
К настоящему времени выполнен ряд научных и методических исследований, связанных с подготовкой учителя в условиях информатизации образования.
В течение 1992-97 гг. в системе прежнего Министерства образования РФ на базе Омского государственного педагогического университета действовало Учебно-методическое объединение по информатизации педагогического образования. В состав УМО ИПО входили ведущие в этой области специалисты из педвузов России: МИГУ, Российского, Пермского, Красноярского, Воронежского, Барнаульского, Калужского и др. Одной из основных задач деятельности обьедннения являлось научно-методическое обоснование и обеспечение включення компонентов информатики и НЙТО в учебные планы по всем направлениям и спепдальностям подготовки - и по естественнонаучным, и по гуманитарным. УМО ИПО сформулировало следующие основіше положения применительно к вопросу об информатизации высшего педагогического образования:
- информатика как образовательно-профессиональная и учебно научная дисциплина по непрофильным ( по отношению к ней) направленням должна входить в область предметной подготовки специалиста; содержание этой дисциплины в прикладной ее части должно быть предметно ориентировано; в соответствии со структурой стандартов педобразования учебный план эту задачу может решать двумя путями:
а) общее введение в информатику включается в разряд общенаучных дисциплин;
б) информатика как инструмент для конкретных предметных приложений в рамках данного профиля подготовки актуализируется в инте гративном ядре предметного блока стандартов;
- элементы педагогической информатики и компьютерные технологии обучения как разновидность образовательных предметных технологий должны стать органичной частью психолого-педагогическнх блоков стандар тов; учитель должен получать вполне конкретные сведения о назначении и использовании программных инструментов информатики, обслуживающих методы п с нхо л о го -педагогического анализа (диагностика, тестирование, мо делирование педагогических ситуаций, взаимодействие с педагогическими банками и т.п.), а также поддерживающих предметные педагогические тех но логии(в ключ ая НЙТО н методики преподавания предмета), реализуемые на школьном уроке.
Специалисты УМО считают, что лучшим решением было бы перемещение в стандартах (Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Государственные требования к обязательному минимум содержания и уровню подготовки учителей по специальностям «010100 - Математика», «010400 - Физика», «011000 -Химия», «011600 -Биология», «012500 - География» н др.) модуля «Информатика» в цикл обще научных дисциплин предметного блока с одновременным усиленней его программы до уровня предметно-ориентированной информатики. Помимо этого в модуль интегративных дисциплин во все предметные блоки требуется введение практикума но информационному(комньютерному) моделированию в предметной области профильной подготовки. [54, с.49]
Информационной подготовке учителей нефизико-математических специальностей посвящена докторская диссертация Ю.С.Брановского. В диссертации Ю.С.Брановского исследуются вопросы влияния информатизации общества на методическую систему обучения предметам в области информатики и различным предметам общекультурного, общепредметного и психолого-педагогических блоков образовательных программ базового высшего образования. В Ставропольском государственном университете в течение всего периода обучения осуществляется непрерывная подготовка студентов в области информатики. Это обеспечивается системой следующих взаимосвязанных между собой различных курсов в области информатики и информационных технологий:
- информатика и информационные технологии;
- введение в педагогическую информатику, образовательная инженерия, применение информационных технологий в обучении и научных исследованиях;
- информационное моделирование;
- курсы по выбору в области информатики и информационных технологий.
Содержание курса информатики на непрофильных факультетах и тенденции его развития
Понятие «задача» в теории и практике педагогики обычно употребляется для описания форм предъявления учебного материала и специальных учебных заданий. Однако с точки зрения «задачного подхода» вся деятельность субъектов учебного процесса может быть описана и спроектирована как система процессов решения задач.[2,с.4] Г.А.Балл дает следующее определение задачи: задача, в самом общем виде - это система, обязательными компонентами которой являются: а) предмет задачи, находящейся в исходном состоянии (исходный предмет задачи); б) модель требуемого состояния предмета задачи (требование задачи) [2,с.32]
Поскольку учебная деятельность может быть представлена как процесс решения системы задач, то единицей членения учебного материала является учебная задача. А.М.Сохор рассматривает учебный материал как «педагогически целесообразную систему познавательных задач».[77]. Г.А.Балл замечает: построение системы учебных задач становится стержнем работы по построению учебного материала 2]. По определению Е.И.Машбица учебными задачами называются такие задачи, которые предъявляются обучаемым для того, чтобы нх решение обеспечило достижение целей учения.[ 61,с.59] В этом смысле к задачам относится то, что в педагогической литературе называется примерами, заданиями, упражнениями, задачами, самостоятельной работой и т.д., а также такие виды работы, как изучение того или иного раздела курса.
В.В.Давыдов вкладывает в понятие «учебная задача» иной смысл. Он считает, что учебная задача существенно отличается от многообразных частных задач, входящих в тот иди иной класс. Имея дело с частными задачами, обучаемые овладевают столь же частными способами их решения. Лишь в процессе тренировки усваивается некоторый общий способ их решения. Усвоение этого способа происходит путем перехода мысли от частного к общему. При выделении и усвоении общего способа решения частных задач школьники сопоставляют пути решения многих частных задач, выделяя при этом некий общий путь. При решении учебной задачи школьники первоначально овладевают общим способом решения частных задач. Решение учебной задачи важно не только для данного частного случая, но и для всех однородных случаев [33,с.152]
Учебная задача, как и любая другая, содержит следующие компоненты: 1) цель (требование); 2) объекты, которые входят в состав условия задачи; 3) их функции; 4) указания о способах и средствах решения (последний компонент имеет место только в некоторых задачах).
В зависимости от того, содержится в условии цель или требование, все учебные задачи можно разделить на две группы. Первую группу (назовем ее «(собственно задачи») составляют только те из них, в условии которых имеется требование. Во вторую группу входят учебные задачи, где субъекту зада-, ется цель, например, выучить что-то и т.д. Мы будем рассматривать только первую группу задач.
В качестве объектов учебных задач выступают обычно не сами объекты окружающей действительности, а некоторые знания о них, отражающие, как правило, только некоторые их свойства
Что касается их функции, то они отражают прежде всего особенности связей (отношений) между объектами, которые специфичны для того или иного учебного предмета Одно из проявлений этой специфики находит свое выражение в тех содержательных операциях, с помощью которых реализуются функции.
Указания о способах и средствах решения - это обычно указания о принципах, теоретических положениях, которые нужно применить при решенин задачи. Они могут выступать в качестве подсказки, облегчающей поиск решения, или накладывать некоторые ограничение на само решение.
Задача может быть выражена как в форме вопроса, так и в форме задания. Вопросом называется интеррогативная (вопросительная) форма задачи; заданием называется интенсиональная (в частности, повелительная) форма задачи. В вопросе фиксируется ситуация наличия задачи, одной задаче может быть сопоставлено несколько вопросов. Задание требует проведения некоторых действия по устранению отсутствующего объекта, если он принципиально возможен, в противном случае может ставиться задача доказательства невозможности его существования.
Основания для различения вопросов и заданий как несовпадающих форм задач связаны с интенсиональными аспектами языка, выражающими намерения и желания тех, кто пользуется языком. Вопросы связаны в первую очередь с аналитическим подходом, а задания с конструктивным.
Задача по информатике очерчивает некоторую модельную ситуацию и ответ формулируется в терминах данной модельной ситуации. Ответом в задаче но информатике будет являться информационная модель (алгоритм является частным случаем информационной модели). Информационная модель должна как-то соответствовать моделируемому объекту, во это соответствие проверяется в рамках и терминах модельной ситуации. Последующая «эксплуатация» модели вообще говоря выходит зарамки ответ..[58,с.27]
Цели эксперимента
Семья представляет собой систему, элементами которой являются члены семьи, связанные родственными отношениями. На примере своей семьи укажите отношения между элементами этой системы и свойства элементов. Постройте табличную модель своей семьи.
После выполнения самостоятельной работы решение задачи обсуждается со всей группой. Модели, построенные студентами самостоятельно, корректируются.
Далее решаем задачи:
Определите, к хакому классу а химической классификации минералов относятся следующие минералы:
алмаз, боксит, гипс, доломит, золото, кварц, малахит, опал, сера, топаз, янтарь.
Используя схему развития системы письма, приведенную в Лингвистическом словаре, проследите происхождение русского письма.
Экологические классификации отражают сходство, возникающее у представителей самых разных групп, если они используют сходные пути адаптация. Постройте классификацию организмов по характеру питания.
Изобразите графически следующие классификации:
а).Слов русского языка по В.В.Виноградову (Современный русский язык. М., ПроевещениеД986, с. 173);
б ).Второсте пенных членов предложения (там же, с.ЗЗЗ);
в).Сочиннтельных союзов (там же, с.344).
Какое отношение лежит в основе этих классификаций? Как называются графы, соответствующие этим классификациям?
Второе занятие посвящаем работе с динамическими моделям».
Напомним определение: Динамической моделью называется модель причинно обусловленного изменения объекта, которое не изменяет сам объект, а лишь дает новое состояние того же самого объекта делить закон, по которому изучаемый объект переходит из одного состояния в другое.
Разработайте модель изменений однородной популяции.
Постановка задачи. Основная единица измерения динамики популяции - численность или плотность на единицу площади (пространства), занимаемого популяцией. Изменение численности или плотности популяции определяется процессами рождения и гибели индивидов популяции. Взаимодействие популяции с окружающей средой описывается обобщенными коэффициентами рождаемости и смертности. Необходимо разработать модель изменений популяции.
Построение модели. Пусть x(t) - численность или плотность популяции в момент времени t. Через промежуток времени At численность равна х(НА!). Относительный прирост S(x)=[x(t+At)-x(t)]/At, Примем следующую гипотезу: относительный прирост прямо пропорционален численности,, т.е. 5(x)=kx(t) где к- коэффициент пропорциональности. Считая, что At-»0, долучим следующий закон изменения численности: x (t)=kx(t). Эта простейшая модель динамики популяции называется мальтусовской (по имени ученого, исследовавшего ее), или экспоненциальной, моделью, так как решение этого уравнения - экспонента x(t)=x(Q)exp{kt); х(0) - начальное значение численности (плотности). Учитывает ли эта простая модель (гипотеза) тот факт, что ресурсы среды обитания популяции (пища, свет, вода я т.д.) ограничены? Нет. Однако такое ограничение есть, вследствие чего имеется верхняя граница численности, к которой стремится популяция и при приближении к которой возникает недостаток ресурсов. Недостаток ресурсов подавляет размножение - увеличивается смертность.
