Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫМ МЕТОДАМ ПРИНЯТИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ 14
1.1. Обоснование необходимости введения фундаментальных понятий теории управления и теории принятия решений в образовательную область «Информатика» 14
1.2. Отражение методологии моделирования в школьных курсах информатики 25
1.3. Методика отбора базовых понятий теории управления и теории принятия решений33
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 55
ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ МОДЕЛИРОВАНИЮ ПРИНЯТИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ 57
2.1. Принципы построения методической системы 58
2.2. Содержание темы «Информационные методы принятия оптимальных решений» и организация ее изучения 70
2.3. Методика обучения учащихся профильных классов принятию оптимальных решений 86
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ II 116
ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 119
3.1. Констатирующий эксперимент 120
3.2. Организация и проведение формирующего эксперимента 122
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ III 138
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 139
ЛИТЕРАТУРА 141
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 157
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 165
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 169
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 170
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 172
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 175
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 177
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 178
ПРИЛОЖЕНИЕ 9 179
ПРИЛОЖЕНИЕ 10 200
- Обоснование необходимости введения фундаментальных понятий теории управления и теории принятия решений в образовательную область «Информатика»
- Принципы построения методической системы
- Констатирующий эксперимент
Обоснование необходимости введения фундаментальных понятий теории управления и теории принятия решений в образовательную область «Информатика»
В процессе перехода к правовому государству, к демократическому обществу, к рыночной экономике возникли специфические проблемы, связанные со сменой системы ценностей и социальных ориентиров. В этих условиях образованию предъявляются принципиально новые духовно-нравственные и социально-экономические требования, так как образование, как система, всегда формировалось «в соответствии с конкретными общественно-историческими условиями» [67, с.49]. «Развивающемуся обществу нужны современно образованные, нравственные, предприимчивые люди, которые могут самостоятельно принимать решения в ситуации выбора» [134, с.5]. Образовательная политика отражает общенациональные интересы в сфере образования и, вместе с тем, учитывает общие тенденции мирового развития, среди которых можно выделить:
ускорение темпов развития общества и, как следствие, необходимость подготовки людей к жизни в быстро меняющихся условиях;
демократизация общества, расширение возможностей политического и социального выбора, что вызывает необходимость повышения уровня готовности граждан к такому выбору» [134, с.З].
Для реализации современных социальных требований к системе образования, повышения ее социальной роли необходимы, с одной стороны, модернизация самой системы образования, а с другой - изменение отношения государства, общества и личности к образованию.
В сложившейся ситуации, в соответствии с принципом социосообразно-сти целей обучения и воспитания, сформулированным В.П. Беспалько [21, с.47], цели и содержание образования должны отражать требования образовательной политики государства. Однако в настоящий момент не разработана методология, в соответствии с которой система образования могла бы приступить к подготовке личности к жизни в новых социально-экономических условиях.
Для выполнения предъявляемых образовательной политикой требований необходимо в процессе обучения развивать у учащихся критичность к получаемой информации и умения моделировать с целью поиска оптимальных решений проблемных ситуаций (проблем), т.е, знать фундаментальные понятия теории управления и теории принятия решений. Выполнение вышеизложенных требований тесно связано и с решением еще одной задачи, определяемой проектом стандарта по информатике, как необходимость развития операционного мышления, направленного на выработку учащимися оптимальных решений [182, с.150].
Теория управления и теория принятия решений в качестве базовых использует понятия «объект», «система», «модель», «информация» «информационная связь», «информационный процесс» и ряд других, которые в общеобразовательной школе формируются с большей или меньшей последовательностью и глубиной только в курсе информатики. Поэтому представляется вполне закономерным, чтобы изучение элементов теории принятия решений было бы включено в один из разделов школьного курса информатики. Наиболее подходящим для этих целей представляется раздел «Формализация и моделирование». Аргументом может служить и то обстоятельство, что информатика является наиболее динамично развивающейся научной областью, изучающей информационные процессы в природе и обществе, в связи с этим она и могла бы быть выбрана для обучения молодых людей принятию оптимальных решений. Значительный вклад в усиление роли информационного моделирования в области образования внесен такими учеными, как С.А. Бешенков [22,29], В.К. Белошапка [13,15], А.Г. Гейн [39], С.Г. Григорьев [31,50], А.А. Кузнецов [91-94,105], М.П. Лапчик [99,100], B.C. Леднев [104,105], Н.В. Макарова [69,70], А.В. Могилев [123-125], И.Г. Семакин [71,161-164], Е.К. Хеннер [71, 163, 164,188,189] и др., тем не менее, процесс нельзя считать завершенным. В ряде учебных изданий предприняты попытки ввести в курс информатики элементы теории управления, однако, при этом предлагается либо кибернетический подход, рассматривающий управление с позиции информационного обмена, либо алгоритмический - как управление некоторым исполнителем на основе присущего ему формального языка. Вопросы теории принятия оптимальных решений до настоящего времени вообще не рассматривались в школьных курсах информатики. Включение перечисленных вопросов в базовый курс информатики представляется возможным только на ознакомительном уровне. Более детальное и глубокое рассмотрение и практическое освоение современных методов оптимального управления и принятия решений возможно в рамках профильных курсов информатики.
Принципы построения методической системы
Как отмечено в работе И.А. Зимней [67, с.48], «системообразующей (или смыслообразующей) составляющей образовательной системы является цель образования, т.е. ответ на вопрос, какого человека требует общество на данном этапе его исторического развития».
Исходя из изложенного, на методологическом уровне разработки методической системы были сформулированы цель, которая преследуется, и задачи, которые решаются в предлагаемой новой теме «Информационные методы принятия оптимальных решений» профильного курса информатики.
Цель обучения информационным методам принятия оптимальных решений отвечает образовательной политике, концепции федеральных компонентов государственных образовательных стандартов и определена как подготовка выпускника школы к принятию оптимальных решений в ситуации выбора.
Для достижения цели должны быть решены следующие задачи:
формирование умений принимать оптимальные решения;
развитие дивергентного мышления в решении проблемных ситуаций;
выявление профессиональных склонностей учащихся;
развитие у учащихся интеграционных понятий на основе расширения межпредметных связей и решения на практикуме многоаспектных жизненно значимых задач.
Проанализируем, исходя из сформулированной цели, основные задачи профильного курса.
1. Формирование умений принимать оптимальные решения. В результате обучения моделирование должно восприниматься как научный метод, позволяющий в наглядной и доступной для понимания форме выявлять общие (или схожие) черты различных процессов и получать близкие по математическому описанию модели. Следует четко выделять преимущества и недостатки информационного моделирования по сравнению с натурным, показывая, что ни компьютер, «ни математическая модель, ни алгоритм ее исследования порознь не могут решить достаточно сложную исходную задачу. Но вместе они представляют ту силу, которая позволяет познавать окружающий мир, управлять им в интересах человека» [46, с. 18]. Окончательное принятие решения всегда остается за человеком.
Обучение моделированию оптимальных решений должно осуществляться на жизненно значимых задачах из различных областей практической деятельности, при этом должны прослеживаться все этапы процесса от момента появления (осознания) проблемы (проблемной ситуации) до ее решения. Дея-тельностный подход должен формироваться в ходе моделирования учебно-познавательных задач в процессе постановки компьютерного эксперимента. Моделирование должно предоставлять возможность учащимся по-новому взглянуть на многие жизненные ситуации и проблемы, у учащегося должно формироваться понимание необходимости выработки стратегии принятия оптимального решения. В частности, одна из самых эффективных стратегий решения сложных проблем состоит в том, что проблема должна рассматриваться не с точки зрения: «Неужели проблема может как-то разрешиться?», а с точки зрения ответа на вопрос: «Что необходимо сделать для решения проблемы?» Простым перефразированием вопроса увеличивается вероятность того, что будет найден способ ее решения. С точки зрения психологии понимание каждым человеком «своих мыслительных процессов жизненно важно, но не менее существенно использование нового понимания, чтобы не только думать и чувствовать по-новому, но и действовать по-новому» [186, с. 195].
2. Развитие дивергентного мышления в решении проблемных ситуаций. Развитие познавательной деятельности учащихся должно иметь соответствующую направленность. Для творческого мышления характерен поиск более сложных и оригинальных решений. В соответствии с расширенной концепцией интеллекта, созданной Д.Г. Гилфордом (Guilford, 1959) [44, с.436], выделяется два типа мышления: конвергентное, необходимое для нахождения единственного точного решения задачи, и дивергентное, благодаря которому поиск, осуществляемый по всем возможным направлениям, приводит к оригинальным решениям. По результатам исследования Д.Г. Гилфорда креативность (творческое начало) базируется на дивергентном мышлении [181, с.22]. В процессе обучения должны инициироваться побудительная мотивация, изобретательность, настойчивость, готовность к осмысленному риску и выполняться оценка достоинств эффективных стратегий.
3. Выявление профессиональных склонностей учащихся.
Учащиеся старших классов стоят перед проблемой выбора будущей профессии. Профильный курс должен предоставить возможность выявить тех из них, кто имеет способности к управленческой деятельности. Хорошие менеджеры, специалисты в области систем управления, в области видения системных процессов необходимы государству, их надо целенаправленно выявлять, ориентировать и обучать. Профориентация - одна из основных задач профильного курса.
Констатирующий эксперимент
На первом этапе исследования в рамках констатирующего эксперимента был проведен предварительный контроль с целью определения уровня общенаучных знаний у учащихся и базовых основ информатики с использованием таких методов, как наблюдение, беседы, анкетирование.
В ходе наблюдения было сделано предположение, что большая часть учащихся не владеет общенаучными методами познания и принятия решений, не умеет их использовать в своей деятельности.
Проведенные беседы показали, что лишь некоторые учащиеся имеют общее представление о методах моделирования и принятия решений, однако проявляют интерес и понимание необходимости таких знаний, имеют желание овладеть необходимыми умениями практического их применения для успешного решения различных проблем.
Для получения, уточнения и обобщения информации было проведено анкетирование, которое позволило:
определить уровень знаний и умений учащихся в области информатики;
выявить наличие у учащихся некоторых понятий об общенаучных методах познания;
выяснить интересы учащихся, в частности, по информационному моделированию принятия оптимальных решений.
Учащимся было предложено ответить на ряд вопросов анкеты (приложение 7, с. 177). Анкетирование показало:
наличие знаний учащихся, минимально необходимых для дальнейшего изучения новой темы профильного курса (умение работать с программным приложением Microsoft Excel); положительную мотивацию к изучению курса (таблица З.1.1.); недостаточный уровень информационной культуры и основ научного мировоззрения.
Рис.3.1.1. Сфера интересов учащихся в области информатики В беседах учащиеся проявляли заинтересованность к вопросам принятия оптимальных решений, выражали надежду на полезность курса, что и подтвердилось результатами анкетирования.
Формирующий этап эксперимента (1999-2002 г.г.) был направлен на внедрение разработанной методической системы и определение ее влияния на формирование у учащихся умений принимать оптимальные решения. Для осуществления детального анализа результатов контроля по уровням усвоения (аг - otiv) были разработаны в приложении Excel формы электронного журнала с целью регистрации данных и подведения итогов текущего контроля усвоения теоретического материала и освоения практических умений В таблице 3.2.1. приведен образец ответа для проверки результатов контрольного опроса по теоретическому материалу, данные представлены в таблице 3.2.2. Следует отметить необходимость подготовки таких образцов.
