Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ «ИНФОРМАТИКА» В ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ
1.1. Информатика как учебная дисциплина. Цели и задачи обучения информатике 12
1.2. Общие принципы и особенности построения курса информатики 17
1.3 Структура предметной области «Информатика» и модели формирования содержания курса информатики 23
1.4. Особенности подготовки по информатике студентов разных специальностей в классическом университете (обоснование и формулировка задачи исследования) 33
Выводы по главе 1 39
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КУРСА «ИНФОРМАТИКА» ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ НЕПРОФИЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЕ В КЛАССИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ
2.1. Состав и структура предметной области «Информатика» 41
2.2. Процедура построения модели предметной области 51
2.2.1. Построение узлов-навигаторов обобщенного уровня 52
2.2.2. Детализация узлов-навигаторов 55
2.2.3. Определение характеристик узлов-модулей 57
2.2.4. Построение дуг логического типа (установление внутрипредметных связей) 61
2.3. Структура и состав модели «ИТ-портрет специальности» 65
2.4. Бимодельный метод формирования содержания дисциплины «Информатика» 77
Выводы по главе 2 87
ГЛАВА 3. ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ: ОРГАНИЗАЦИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1 Задачи и этапы проведения педагогического эксперимента 88
3.2 Методика проведения педагогического эксперимента 91
3.2.1 Организация и проведение первого этапа эксперимента 91
3.2.2 Организация и проведение второго этапа эксперимента 95
3.2.3 Организация и проведение третьего этапа педагогического эксперимента 97
3.3 Статистическая обработка и анализ результатов педагогического эксперимента 116
3.4 Организация и проведение четвертого этапа педагогического эксперимента 122
Выводы по главе 3 129
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 131
- Информатика как учебная дисциплина. Цели и задачи обучения информатике
- Состав и структура предметной области «Информатика»
- Задачи и этапы проведения педагогического эксперимента
Введение к работе
Актуальность темы. В современном обществе сложилась уникальная ситуация, в которой информатизационные процессы пронизывают разнообразные уровни деятельности человека. Особенности развития этой ситуации диктуют необходимость подготовки квалифицированных специалистов, адекватно ориентирующихся в мире постоянно меняющихся информационных технологий. От выпускников вуза в информационном обществе требуются свободное владение основными имеющимися и вновь создаваемыми программными продуктами, стремление к дальнейшему углублению знаний, понимание влияния процесса информатизации на различные аспекты развития личности.
В Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования (ГОС) для большинства специальностей такая подготовка обеспечивается изучением базовой дисциплины федерального компонента «Информатика» или дисциплины «Математика и информатика».
Период существования информатики, как самостоятельной учебной дисциплины, позволил выявить характерные трудности в ее преподавании и изучении:
стремительное развитие методологии современной информатики, программных и технических средств не находит своевременного отражения в содержании дисциплины, учебный материал быстро теряет актуальность, в результате чего создание дидактических материалов отстает от динамически развивающейся предметной области;
значительное количество разнопрофильных специальностей, с их характерными особенностями, предъявляет различные профессиональные требования к содержанию курса «Информатика» и традиционный, унифицированный поход к преподаванию дисциплины слабо отвечает интересам конкретной специальности.
Проблемы, связанные с преподаванием информатики и современных информационных технологий в вузе являются предметом изучения отечественных и зарубежных авторов. Назовем некоторые аспекты исследований:
концепция информатизации науки, техники, общества, образования (Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, B.C. Леднев, В.А. Извозчиков, В.М. Монахов, А.Н. Тихонов и др.);
информационные теории обучения (А.Я. Лернер, Е.И. Машбиц и др.);
становление образовательной области «Информатика» (С.А. Бешенков, К.К. Колин, Ю.А. Первин, М.П. Лапчик, А.В. Могилев, И.В. Роберт, И.А. Смольникова, Е.К. Хеннер и др.);
принципы и методы системного подхода (М. Месарович, В.Г. Афанасьев
и др.);
инновационные педагогические технологии (А.П. Беляева, Г.Н. Селевко, А.П. Тряпицина и др.);
модели педагогических и методических систем обучения (А.А. Абдулкадтыров, С.А. Бешенков, М.И. Жалдак, Э.И. Кузнецов и др.);
методика обучения информатике (Е.В. Баранова, Э.И. Кузнецов, И.А. Румянцев, Н.В. Макарова, P.P. Фокин и др.)
технология обучения (В.П. Беспалько, Н.Ф. Талызина, Ю.Г. Татур и др.);
профессиональные интересы и личностные особенности обучающихся (А.П. Беляева, В.А. Извозчиков, Н.Ф. Радионова, В.А. Сластенин, Н.Л. Стефанова и др.).
Следует отметить, что значительная часть исследований посвящена вопросам обучения информатике на примере одной, конкретно выбранной специальности в профильном вузе (В.П. Шумилин, Е.Н. Канина, Д.В. Мартынов и др.); подготовке учителей информатики и учителей предметников в высшей педагогической школе (В.В. Лаптев, М.В. Швецкий, Е.В. Баранова, Е.Н. Бобонова и др.). Особенности подготовки по
информатике в классическом университете, для которого характерно значительное число специальностей разнородных направлений, остались вне поля зрения исследователей.
Цель исследования: Разработка общих принципов формирования содержания курса «Информатика» для специальностей непрофильного обучения дисциплине в классическом университете и их практическая реализация.
Объектом исследования выбран процесс обучения информатике студентов названных выше специальностей классического университета и связанная с ним система формирования знаний и умений по использованию современных информационных технологий (ИТ) в будущей профессиональной деятельности, названная в исследовании ИТ-подготовка.
Предмет исследования: методическая база профессиональной направленности курса «Информатика» для специальностей непрофильного обучения дисциплине в классическом университете.
Гипотеза исследования: эффективность обучения информатике на специальностях непрофильного обучения дисциплине в классическом университете повысится, если:
сформировать содержание курса бимодельным методом, основанным на взаимодействии модели предметной области «Информатика» и модели, названной в исследовании моделью «ИТ-портрет специальности», задающей уровень информационной подготовки в рамках специальности;
построить адекватное этому содержанию дидактическое обеспечение дисциплины.
Цель и предмет исследования определили его задачи: анализ преподавания информатики в классическом университете; исследование предметной области «Информатика» и конструирование ее модели;
определение структуры и состава требований к ИТ-подготовке студентов в соответствии с профилем специальности;
обоснование метода формирования содержания дисциплины «Информатика»;
создание методической базы подготовки студентов к активному использованию ИТ в профессиональной деятельности;
проверка эффективности разработанных дидактических средств обучения информатике.
Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования:
анализ философской, методологической, психолого-педагогической и методической литературы по теме, с целью определения методологических основ исследования и обоснования теоретической концепции;
научно-методический анализ содержания Государственных стандартов высшего профессионального образования, учебных планов, нормативных документов Министерства образования Российской Федерации, программ, учебников, пособий, специальной и научно-популярной литературы, периодики;
методы системно-структурного анализа построения содержания учебного предмета в вузе;
педагогический эксперимент в различных его видах;
методы прикладной социологии для проведения опроса, анкетирования, интервьюирования экспертов и студентов;
методы математической статистики и методы компьютерной обработки данных для подтверждения достоверности результатов, обоснованности выводов.
Обоснованность и достоверность научных результатов и выводов опирается на современные педагогические исследования, системный подход к описанию и изучению объекта исследования, использование разнообразных
методов исследования, адекватных поставленным задачам, сочетание качественного и количественного анализа результатов экспериментальной части работы.
На защиту выносятся следующие положения:
Содержание дисциплины «Информатика» может быть сформировано методом, названным в исследовании бимодельным и основанным на взаимодействии построенных модели предметной области «Информатика» и модели «ИТ-портрет специальности».
Методическая база обучения информатике, построенная на принципе «погружения» студентов в профессиональную тематику, повышает мотивацию изучения дисциплины.
Предлагаемая организация учебного процесса способствует повышению мировоззренческого уровня студентов, их готовности и умению использовать в учебной и будущей профессиональной деятельности современные информационные технологии.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключаются в том, что:
Определены особенности преподавания информатики для непрофильных, по отношению к дисциплине, специальностей в классическом университете.
Разработаны принципы структуризации и взаимосвязи фрагментов модели современного состояния предметной области «Информатика» и выполнено ее построение.
Разработана структура и предложен способ построения модели «ИТ-портрет специальности», которая обеспечивает требуемый уровень компетентности специалиста в области современных информационных технологий, выполнено построение модели.
4. Предложен бимодельный метод целенаправленного формирования содержания курса информатики, универсальный для специальностей непрофильного обучения дисциплине в классическом университете.
Практическая значимость исследования состоит в том, что в результате выполненной работы предложены:
Процедура формирования содержания дисциплины «Информатика» с усилением профессиональной направленности подготовки будущих специалистов в области использования современных информационных технологий.
Методика создания каталога профессиональных задач как новой формы дидактических материалов по информатике.
Методика проведения теоретических занятий по дисциплине и использования лабораторного компьютерного практикума как основного средства целенаправленного вовлечения студентов в профессиональную тематику.
Структура и содержание педагогических измерительных материалов по информатике для проведения различных видов контроля знаний студентов.
Апробация результатов исследования осуществлялась в Дальневосточном государственном университете. Основные теоретические положения и конкретные результаты диссертационной работы были представлены и докладывались на:
3-й международной научно-практической конференции «Перспективы высшего образования в малых городах» (г. Находка, октябрь, 2001 г.);
международной конференции «Информационные технологии в образовании, ИТО 2001» (г. Москва, ноябрь 2001 г.);
III Всероссийской научно-методической конференции «Развитие системы тестирования в России (г. Москва, ноябрь 2001 г.);
3-й Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы современного образования» (г. Владивосток, ноябрь 2001 г.);
4-й международной научно-практической конференции «Перспективы высшего образования в малых городах» (г. Находка, ноябрь 2002 г.);
V межрегиональной научно-методической конференции «Мастерство педагогического труда в высшей школе» (г. Хабаровск, март 2003 г.);
межрегиональном научно-практическом семинаре «Перспективные технологии оценки и мониторинга качества в образовании» (г. Владивосток, сентябрь 2003 г.);
XIII Международной конференции «Информационные технологии в образовании» (г. Москва, 2003 г.);
Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные вопросы естествознания» (г. Владивосток, декабрь 2003 г.);
совместных научных семинарах отдела экспертных систем ИАПУ ДВО РАН и факультета компьютерных наук Института математики и компьютерных наук ДВГУ.
Личный вклад автора заключается в постановке задач, в разработке структуры и построении модели предметной области «Информатика» и модели «ИТ-портрет специальности», создании бимодельного метода формирования содержания дисциплины. Проведена информационно-аналитическая обработка результатов исследования.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 32 работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 112 наименований, 13 приложений. Работа содержит 145 страниц текста, 23 рисунка, 10 таблиц.
Информатика как учебная дисциплина. Цели и задачи обучения информатике
Одним из важнейших требований, предъявляемых на современном этапе к высшей школе, является подготовка специалистов, владеющих информационными (ИТ) и информационно-коммуникационными технологиями (ИКТ) и способных применить их к решению профессиональных задач (в дальнейшем - ИТ-подготовка). Отмечается, что качество такой подготовки определяется способностью к самостоятельному, свободному освоению новых информационных программных продуктов, творческим подходом к дальнейшему образованию, стремлением к самообразованию [78].
Освоение студентами информационных технологий в классическом университете, как и в других вузах, начинается с изучения дисциплины «Информатика» или «Математика и информатика», значимость которой в высшей школе обозначена введением этой важнейшей естественнонаучной дисциплины с 2000 г. в ГОС для всех специальностей в цикл федерального компонента [24].
Стремление готовить ИТ-квалифицированных разнопрофильных специалистов не только на текущий момент, но и конкурентноспособных в будущем, отражено в ГОС, который является нормативным документом, определяющим требования:
- к месту базового курса «Информатика» в учебном плане специальности в вузе;
- к обязательному минимуму содержания базового курса «Информатика»; - к уровню подготовки студентов в виде требований к знаниям, умениям, навыкам, полученным при изучении дисциплины и их дальнейшему использованию.
В настоящее время информатика — одна из фундаментальных областей научного знания, формирующая современную картину мира, системный подход к его анализу, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации [61].
Общеобразовательная область, на которой базируется учебная дисциплина «Информатика» может быть представлена такими основными аспектами [63]:
системно-информационная картина мира, общие закономерности строения и функционирования сложных информационных систем;
методы и средства получения, обработки, хранения, передачи информации;
решение задач с помощью компьютера и других средств современных информационных технологий.
Уникальность дисциплины «Информатика» отмечена ее включением в многочисленные документы, отражающие направления модернизации российского образования, подчеркнута разработкой современной концепции ее преподавания для различных уровней подготовки [63, 66t 87, 98].
Исходными положениями при создании системы преподавания информатики в вузах России стали:
признание высокого развивающего потенциала информатики и ее особой роли в формировании информационного общества;
придание информатике статуса фундаментальной дисциплины;
представление, соответствующее современным научным концепциям о структуре предметной области «Информатика»; использование элементов системного анализа, позволяющих на основе ГОС построить высоко результативные технологии обучения.
Как известно, качество профессиональной подготовки специалистов любого профиля зависит от степени обоснованности и глубины связи трех основных составляющих: целей обучения (для чего учить); содержания обучения (чему учить); принципов организации учебного процесса (как учить) [6, 93].
Цели обучения обычно являются первостепенным пунктом при обсуждении вопросов подготовки специалистов. Корректное целеполагание предусматривает системно-функциональный и информационный анализ профессиональной деятельности будущего специалиста и, тем самым, определяет содержание, средства, виды, форму, методику проведения занятий, типы заданий для обучаемых, способы контроля и т.д.
Состав и структура предметной области «Информатика»
Как уже отмечалось в главе 1, построение модели предметной области выступает как один из методов научного познания, позволяющий изучить в целом предмет исследования, получить новые знания о его развитии, связях, процессе функционирования до их осуществления.
Информатика, будучи одной из фундаментальных областей научного знания, формирующих системно-информационный подход к анализу окружающего мира, имеет сложный составной характер предметной области, представленный в таблице 2.1 [98]. Каждая ее часть обладает различным удельным весом в реализации педагогических функций подготовки по информатике для специальностей классического университета. Основными из этих функций являются:
формирование основ научного мировоззрения. В данном случае — это формирование представлений об информации (информационных процессах) как одном из трех основополагающих понятий: вещества, энергии, информации, на основе которых строится современная научная картина мира, о единстве информационных принципов строения и функционирования сложных систем, о роли новых информационных технологий в развитии общества, об изменении содержания и характера деятельности человека; развитии мышления студентов. В современной педагогике отмечается значительное влияние изучения информатики и использования компьютеров на развитие у обучаемых теоретического, творческого мышления, а также на формирование нового типа мышления, так называемого операционного, направленного на выбор оптимальных решений [23, 52, 80];
- создание базовой подготовки студентов по использованию информатики в профессиональной деятельности;
- мотивация стремления к дальнейшему углублению знаний по информатике;
- усвоение закономерностей возникновения и функционирования информационной составляющей профессионального знания.
Представленная в исследовании структура модели предметной области определяется следующим образом: ядро системы — совокупность основных содержательных линий, интерпретирующих современное состояние науки «Информатика», направление базовой подготовки по информатике; подсистемы дополнений - конкретные разделы курса, соответствующие ИТ-подготовке как в реальных условиях обучения, так и с учетом профессиональной тематики, типичной для выбранной образовательной программы.
Сформулируем ряд положений, на основании которых будем строить модель предметной области.
1. Представление знаний как содержания предметной области «Информатика» осуществляется посредством структурированного учебного материала, в котором степень обобщенности и детализации его дидактических единиц (блоков) определена современным состоянием предметной области, Государственным образовательным стандартом, опытом преподавания дисциплины и спецификой образовательных программ подготовки.
2. Особенности представления содержания предметной области должны быть таковы, что в результате детализации обобщенных, тематических разделов учебного материала могут быть получены элементарные блоки, в которые входят конкретные учебные темы, сопровождающиеся своими дидактическими целями, умениями и навыками. Определенная специальность, либо группа близких образовательных программ может быть
охарактеризована собственным набором элементарных блоков. 3. Формирование содержания учебной дисциплины «Информатика» может быть выполнено в результате взаимодействия некоторого комплекса моделей, одной из которых является модель предметной области «Информатика», построенная с учетом специфики рассматриваемой области знаний. Обоснованием положений 1 и 2 служит достаточно распространенный в педагогике подход к структурированию учебного материала на основе обнаружения внутрипредметных и логических связей и построения, в результате анализа этих связей, модели всей учебной дисциплины в виде тем, блоков, модулей [3, 31, 40]. Естественно, что в модели должны быть учтены структура изучаемых тем и последовательность их изучения, не нарушающая внутреннюю логику учебной дисциплины.
Задачи и этапы проведения педагогического эксперимента
Согласно плану проведения педагогического эксперимента начальный этап исследования, на котором определялись специальности и группы, участвующие в эксперименте, включал в себя констатирующую часть — выявление и анализ противоречий в традиционной подготовке по информатике студентов разных специальностей.
Многолетнее личное участие в преподавании информатики на разных факультетах, беседы с преподавателями специальных дисциплин показали, что содержание дисциплины требует не только постоянного обновления, но и наполнения с учетом профессиональной специфики. Наблюдение за использованием компьютеров студентами разных курсов, анализ учебных показателей групп, обсуждение учебного процесса с преподавателями кафедры информатики убедили нас в том, что традиционная методика преподавания информатики в должной мере не формирует у студентов единой системы фундаментальных знаний, которая позволяет современному специалисту широко использовать в своей профессиональной деятельности информационные технологии.
1998/99 учебный год совпал со значительным приростом парка персональных компьютеров и обновлением программного обеспечения в вузах и других учебных заведениях, организациях, учреждениях. Новые прикладные программные системы вызвали коренные изменения в составе пользователей компьютеров, приобрели популярность в различных сферах производства, бизнеса, науки, культуры и образования, в том числе и гуманитарного. В сложной системе взаимодействия конкретной области знаний и информатики, при использовании современных персональных компьютеров и принципиально нового программного обеспечения, стало возможным поставить и реализовать прикладные задачи гуманитарного направления, вопрос о решении которых ранее не рассматривался. Естественно, что традиционное содержание преподаваемого курса информатики, ориентированное на программирование, уже не отвечало запросам самой специальности и требовало современного переосмысления.
К этому времени информатика уже была введена в учебный план всех специальностей классического университета, где в преподавании информатики для многих из них наблюдалась аналогичная ситуация.
Планируя педагогический эксперимент, мы пришли к выводу, что выбор гуманитарных специальностей для участия в нем, обеспечивает возможность наглядно проследить эволюцию обучения информатике, реализовать новую методику формирования содержания, акцентировать внимание студентов на решении профессиональных задач с использованием специализированных пакетов, возможностью получения информации в сети Интернет и др.
В качестве специальностей, участвующих в эксперименте, мы выбрали следующие гуманитарные специальности: «Юриспруденция», шифр -021100, «Международные отношения», шифр - 350200 и «Политология», шифр 020200, в Юридическом институте ДВГУ и во Владивостокском Институте международных отношений (ВИМО), соответственно. Такому выбору способствовали, прежде всего, единообразные характеристики учебных планов специальностей по информатике как в части трудоемкости дисциплины, так и по формам отчетности. Исполнение дисциплины предполагает 2 часа лекционных, 2 часа лабораторных занятий в компьютерном классе в неделю, с зачетом в конце семестра. Студентам была предоставлена возможность самостоятельной работы, не менее 2 часов в неделю в компьютерном классе, еженедельная консультация преподавателя. Названные специальности («Юриспруденция» и «Международные отношения», «Политология») являются, по данным приемной комиссии ДВГУ, наиболее востребованными среди абитуриентов, с высоким баллом конкурсного отбора, что предполагает осознанный выбор специальности, мотивированное обучение, наличие учебной конкуренции в студенческой группе.
