Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретические и методические основы формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики 14
1.1 Понятия «умения», «творческая деятельность» и «умения творческой деятельности» в педагогической теории 14
1.2 Умения творческой деятельности как компонент готовности в профессиональной подготовке будущих учителей информатики ...3 2
1.3 Дидактическая модель процесса формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики 3 9
Выводы по первой главе 61
2. Методика формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики 63
2.1 Содержание общей методики формирования умений творческой деятельности 66
2.2 Содержание частной методики формирования умений творческой деятельности 80
Выводы по второй главе 106
3. Опытно-экспериментальная работа по проверке эффективности методики формирования умений творческой деятельности 108
3.1 Пути и средства формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики 1 08
3.2. Результаты опытно-экспериментальной работы по формированию умений творческой деятельности будущих учителей информатики 143
Выводы по третьей главе 163
Заключение 164
Список использованной литературы
- Умения творческой деятельности как компонент готовности в профессиональной подготовке будущих учителей информатики
- Дидактическая модель процесса формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики
- Содержание частной методики формирования умений творческой деятельности
- Результаты опытно-экспериментальной работы по формированию умений творческой деятельности будущих учителей информатики
Введение к работе
Актуальность исследования. За последние годы российское образование претерпело ряд существенных изменений, которые определены приоритетными направлениями Концепции его модернизации Разработкой основных положений занимались видные отечественные ученые Д В Аносов, В И Арнольд, И И Баврин, В А Гусев, Я А. Ваграменко, В А Васильев, А А Кузнецов, Я И Кузьминов, В Л Матросов, В С. Михалевич, И В. Роберт, В А Садовничий и др Кардинальные перемены, произошедшие в социально-экономической жизни России, нашли конкретное отражение в изменении содержании образования, в том числе и в методике преподавания информатики, являющейся объектом нашего исследования
Первые учебники по информатике, в которых полз'чили развитие вопросы методики обучения, были разработаны в начале 80-х годов ХХ-го века
В 1985-м году в средние учебные заведения был введен первый учебник «Основы информатики и вычислительной техники» (В М Монахов и А П Ершов), однако обучение информатике в то время не имело достаточного технического обеспечения С начала 90-х гг были предприняты меры по централизованному оснащению образовательных учреждений современными ЭВМ и средствами телекоммуникаций Этим были созданы предпосылки для становления информатики как новой межпредметной интегрированной дисциплины. Ведущими учёными России разработана концепция информатизации образования Достаточно упомянуть таких учёных как Я А Ваграменко, А Р Есаян, В Д Киселёв, А А Кузнецов, М П Лапчик, Н В Макарова, В М Монахов, Д А Поспелов, В А Трайнев, И Г Семакш-, Е.К Хеннер Монографии, учебники и пособия этих авторов являются эталоном и основой для дальнейшего развития методического аппарата и инструментария современной информатики
Большая организаторская работа была выполнена и рамках Международной академии информатизации образования по созданию концепции информатизации высшей и средней школы Проблемы информатизации образования с учетом достижений в области сетевых телекоммуникаций нашли отражение в трудах таких ученых, как Я А Ваграменко, В.Д. Киселёв, О А Козлов, В Н Лазарев и др
Среди известных концепций в области преподав.шия информатики в средней школе выделим объектно-информационную концепцию, разработанную коллективом ученых в составе С А Бешенков, Т А Бороненко, А А Кузнецов, Н В Макарова, Е К Хеннер Предложенная ими концепция школьного курса информатики базируется на идеях системного анализа, лежащих в основе формирования системного мышления обучаемых Обучение школьников строится на задачах из разных предметных областей, которые предполагают освоение необходимых для этого информационных технологий и программного инструментария компьютера
Указанный подход ориентирован на всестороннее развитие интеллектуальных и творческих способностей школьника, на формирование умений логически мыслить и анализировать, на целенаправленное исследование различных явлений и объектов Объектно-информационная концепция отводит информатике ведущую интегрирующую роль среди школьных предметов За счет рациональной организации межпредметных связей на уроках информатики появляется возможность закреплять и углублять знания, полученные по другим предметам.
Активными проводниками идей, заложенных в обьектно-информационной концепции, в средней школе могут стать выпускники педагогических вузов по специальности «Информатика», которые получили глубокие профессиональные знания и навыки и всесторонне подготовлены к инновационным преобразованиям школы Ведущую роль в формировании системного мышления студентов принадлежит инфор-
матике, изучающей законы и методы накопления, передачи и обработки информации с помощью ЭВМ Именно информатика позволяет аккумулировать теоретические и прикладные знания из разных предметных областей и применять их для изучения информационных процессов, лежащих в основе природных явлений, экономических и социальных процессов, сложных технических объектов
С позиций изложенной концепции информатика рассматривается как одна из фундаментальных отраслей научного знания, формирующая системно-информационный подход обучаемых к анализу окружающего мира В то же время известно, что системный анализ - это целенаправленная творческая деятельность человека, на основе которой обеспечивается представление объекта в виде системы Особенно возрастает роль системного анализа на современном этапе, когда изучение и использование свойств системы становятся определяющими и решающими для успешной практической деятельности
Основы системного мышления будущих учителей информатики формируются в результате целенаправленной творческой деятельности при обучении в педагогическом вузе
В начале XXI века издан ряд фундаментальных работ по методике обучения информатике Отметим работы А Р Есаяна, С А Жданова, О А Козлова, А А Кузнецова, М П Лапчика, А В Смирнова Учебники и пособия этих авторов являются основой для проведения занятий по информатике, и к их методическому опыту мы неоднократно обращаемся в нашем исследовании
Составной частью методики обучения информатике является решение информационно-вычислительных задач с использованием современных языков программирования Традиционная схема решения задач с применением ЭВМ имеет вид «постановка задачи —разработка алгоритма — программирование —решение на ЭВМ» Признавая значимость программирования в процессе решения задач по информатике, вместе с тем отметим определяющую роль в формировании умений творческой деятельности обучаемых постановки задачи и алгоритмизации Именно на этих этапах исследования в наибольшей степени активизируется творческая деятельность обучаемых, создаются предпосылки для углубления и систематизации знаний и интенсивного освоения методологии системного анализа
Смещение приоритетов в область постановки задач предполагает переход от набора стандартных вычислительных задач, объединенных общей темой, к системе специально подобранных творческих задач Система творческих задач характеризуется расшир гнием предметной области и многообразием моделей решения
Несмотря на наличие большого количества отечественных печатных изданий по информатике, в том числе хорошо структурированных и методически обоснованных сборников задач по программированию, вопросы постановки и решения творческих задач остаются открытыми Успешному решению творческих задач на основе накопленного индивидуального опыта препятствует возрастающий интерес как студентов, так и молодых преподавателей к Интернет-ресурсам и электронным источникам информации Как показывает практика, наиболее привлекательными и доступными для студентов являются сайты с хаотически подобранными задачами и, нередко, с неправильными или некорректными решениями Отсюда следует необходимость разработки научно-обоснованных методик, учебно-методических пособий и соответствующих интернет-проектов, в которых с позиций системного подхода будут отражены вопросы постановки и компьютерного решения творческих задач
Создание и реализацию методологии решения творческих задач в образовательном процессе педагогического вуза сегодня можно рассматривать как перспективное
направление развития творческого потенциала будущих учителей информатики Таким образом, проблема целенаправленного формирования умений творческой деятельности в процессе систематического решения творческих задач имеет важное прикладное значение для подготовки будущих учителей информатики и отвечает требованиям объектно-информационной концепции Тем самым обосновывается актуальность темы нашего исследования
Цель диссертационного исследования - теоретическое обоснование и экспериментальная проверка эффективности методики формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики
Объект исследования - процесс профессиональной подготовки будущих учителей информатики в педагогическом вузе
Предмет исследования - методика формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики
Основное направление теоретической и экспериментальной работы по теме нашего исследования определяет следующая гипотеза; уровень сформированности умений творческой деятельности будущих учителей информатики на этапе обучения в педагогическом вузе будет адекватным перспективным потребностям школы, если
определить место умений творческой деятельности в структуре и содержании предметной подготовки будущих учителей информатики,
процесс формирования умений творческой деятельности строить на основе личностно-деятельностного подхода в рамках непрерывного профессионального образования,
содержание предметной подготовки будущих з-чителей информатики дополнить новыми компонентами, учитывающими задачи управления творческой деятельностью студентов,
использовать как традиционные учебные дисциплины, так и специальные курсы (курс «Методы математического моделирования») стимулирующие применение полученных студентами знаний, умений, навыков и трансформирующие учебные умения в умения творческой деятельности,
разработать и внедрить систему творческих задач, обеспечивающих формирование умений творческой деятельности будущих учителей информатики
Исходя из указанной цели и гипотезы исследования, были определены следующие основные задачи исследования
уточнить сущность понятия «умения творче гкой деятельности» будущих учителей информатики, обосновать дидактическую модель процесса формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики на этапе предметного обучения в педагогическом вузе,
разработать методику формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики,
выявить критерии оценки сформированности умений творческой деятельности будущих учителей информатики,
опытно-экспериментальным путем проверить іффективность методики формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики
Теоретико-методологическую основу исследования составили
работы по вопросам проблемного обучения и интеллектуального развития
(Т В Кудрявцев, И.Я Лернер, А М Матюшкин, М И Махмутов, Н А Менчинская,
НФ Талызина),
труды в области активизации творческой деятельности обучаемых (В Г Разумовский М Н Скаткин, Т И Шамова, Г И Щукина),
работы, связанные с совершенствованием подготовки учителя информатики (С А Бешенков, С.Г Григорьев, АП Ершов, С А Жданов, В Г Житомирский, А А Кузнецов, Э И. Кузнецов, М П Лапчик, В Л Матросов, А В Могилёв, Е С По-лат, ИВ Роберт, Е К Хеннер),
исследования по проблемам управления качеством образования (В И Загвя-
зинский.АК Маркова, Г К Селевко),
работы, направленные на информатизацию образования (Я.А Ваграменко, Н М Добровольский, А П Ершов, С А Жданов, В С Леднев, И В Роберт, АЛ Савельев, О К Филатов),
работы, направленные на совершенствование профессиональной подготовки будущие учителей (В Л Матросов, А А Орлов, В А Сластенин, Н А Шайденко),
труды, развивающие методологию и отдельные аспекты деятелыюстного подхода к проблемам профессионального обучения (АНЛеонтьев, ИПКалошина, Н Ф Талызина)
Длч проверки выдвинутой гипотезы и решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
Теоретические изучение и анализ философской, культурологической, психолого-педагогической литературы и математической литературы по проблеме исследования,
Эмпирические наблюдение, анкетирование, тестирование, педагогический эксперимент,
Статистические статистическая обработка, идентификация и прогнозирование результатов, полученных в процессе педагогического эксперимента
Баш опытно-экспериментальной работы Педагогический эксперимент проводился на факультете математики и информатики Тульского государственного педагогического университета (ТГПУ) им ЛН Толстого
В разработке научной задачи диссертации можно выделить три этапа.
Первый этап (2001-2002 гг) - диагностический - изучено состояние вопроса на основе анализа психолого-педагогической, методической, специальной литературы и выполненных ранее диссертационных работ по избранной проблеме, выявлены основные подходы к совершенствованию профессиональной подготовки будущих учителей информатики в аспектах формирования умений творческой деятельности при обучении в педагогическом вузе, определены объект и предмет исследования, сформулирована рабочая гипотеза, изучена сущность умений творческой деятельности будущих зрителей информатики
Второй этап (2002-2003 гг) - формирующий - разработана и реализована методика формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики; разработан учебно-методический комплекс курса «Методы математического моделирования» и выполнена оптимизация его основных компонентов, разработаны презентации и компьютерные программы, обеспечивающие практические и лабораторные занятия по курсу «Методы математического моделирования»
Третий этап (2003-2005 гг.) - обобщающий - выявлена динамика уровня сформированности умений творческой деятельности обучаемых на основе методики
формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики, обобщены результаты опытно-экспериментальной работы и проведена оценка эффективности методики, подведены итоги исследования и шполнены работы по оформлению текстовой и иллюстративной частей диссертации
Научная новизна исследования определяется следующими положениями
Уточнена сущность понятия «умения творческой деятельности будущих учителей информатики» на этапе профессионального обучения в педвузе,
Разработана дидактическая модель процесса ф армирования умений творческой деятельности; определены основные компоненты дидактической модели и выявлена их взаимосвязь,
Разработана методика формирования умений тнорческой деятельности, учитывающая принципы дифференцированного обучения в рамках деятельностного подхода к проблеме развития творческих способностей буду щих учителей информатики
Выявлены криіерии оценки сформированости умений творческой деятельности на этапе обучения в педагогическом вузе
Теоретическая значимость исследования заключается в приращении знаний в области теории и методики предметного обучения информатике, включая уточнение понятий «умение», «творческая деятельность», «творческая задача», «умения творческой деятельности будущих учителей информатики», в классификации умений творческой деятельности будущих учителей информатики, в обосновании показателей сформированности умений творческой деятельности и показателей оценки решений творческих задач
Практическая значимость работы состоит в том, что выводы и результаты диссертации могут быть использованы в учебном процессе высших учебных заведений, включены в программу дисциплин «Информатика > вузов и курса «Методы математического моделирования», а также использованы в системе переподготовки и повышения квалификации педагогических кадров
Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечиваются общим методологическим подходом к разработке теоретической концепции исследования, корректным использованием комплекса апробированных методов, соответствующих предмету и задачам исследования, целенаправленной опытно-экспе-риментальной работой
Апробация результатов исследования. Основные положения и результаты исследования обсуждались на научных семинарах кафедры информатики и вычислительной техники, научно-практических и учебно-методических конференциях преподавателей и аспирантов ТГПУ им Л Н Толстого (2003-2006 гг ), на международной НПК «Современные проблемы преподавания математики и информатики», г Тула (2004 г), на 2-й и 3-й Всероссийской НПК, г Тула (2002 и 2005 гг ), на 11-й международной конференции по технологическому образованию школьников, г Брянск (2005 г.), на международной конференции «Инновационные процессы в образовании», г Кемерово), (2006 г), на III международной НПК «Проблемы экономики и информатизации образования», г. Тула (2006 г.)
Результаты научного исследования апробированы и использованы в ТГПУ им Л Н Толстого, в Тульском институте повышения квалификации и переподготовки работников образования, в МОУ лицей № 2 (г Тула).
По материалам научных исследований автором опубликовано 28 научных статей и тезисов докладов, в том числе 18 ргбот без соавторов.
На защиту выносятся следующие положения:
Умения творческой деятельности как одна из составляющих профессиональной подготовки будущих учителей информатики Умения творческой деятельности будущих учителей информатики следует рассматривать как сложное целостное образование из базовых профессиональных знаний и навыков, отражающее способности и готовность обучающегося к самостоятельному и целенаправленному выполнению операций по алгоритмизации и компьютерному решению творческих задач с помощью инструментальных средств информатики
Дидактические особенности и механизм формирования умений творческой деятельности студентов в процессе обучения информатике формально могут быть представлены в виде дидактической модели формирования умений творческой деятельности, которая раскрывает системный характер и отношения между компонентами процесса управления творческой деятельностью будущих учителей информатики
В основе методики формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики должен лежать «заданный подход», предполагающий систематическое решение взаимосвязанных творческих задач прикладного характера на заключительном этапе обучения в педагогическом вузе
С груктура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 172 наименований и приложения Объём диссертации без списка литературы и приложения составляет 166 страниц
Умения творческой деятельности как компонент готовности в профессиональной подготовке будущих учителей информатики
Проведённый нами анализ результатов известных педагогических и психологических исследований, в которых даётся определение понятия «умение», показал, что оно используется в трех разных по смыслу значениях, характеризующих разные уровни развития умений: умения как знания в действии, являющиеся первым этапом в формировании навыка - простейшие умения; умения как способ деятельности человека, сложное, устойчивое образование, сплав системы знаний и навыков; умение как психическое свойство личности, внутренняя возможность наиболее успешного выполнения деятельности, способность личности.
Эти трактовки сложились в научной литературе в 60-х годах ХХ-го века и сохранили свои позиции до наших дней. В педагогических исследованиях наибольшее распространение получила концепция, согласно которой умение считают применением знания на практике и первой ступенью в формировании навыка. Например, М.А. Данилов называет умение знанием в действии, которое в результате систематических упражнений «автоматизируется» и переходит в навык [34, С. 197-198].
Сторонником данного подхода выступает и Ю.К. Бабанский, который, выявляя условия организации учебной деятельности обучающихся, отмечает, что «термины «умение» и «навык» отражают различный уровень сформированное соответствующего действия», и определяет навык как «умение, доведенное до реально возможного автоматизма» [9, С. 327].
В.И. Орлов, проанализировав и суммировав различные варианты трактовок понятия «умение», приходит к выводу: «умение «заверяет» появление определенного знания... Умение человека означает проявленную им готовность к достижению цели в соответствующей деятельности путем осуществления её под более или менее строгим контролем со стороны мышления, с осознанием всей (или части) системы составляющих действий», особо указывая, что «внешнее различие умения и навыка заключается в скорости выполнения действий без погрешностей».
Данной концепции, раскрывающей умения как знания в действии, являющегося первым шагом в формировании навыка, придерживается и Е.Н. Кабанова-Меллер. Она отмечает, что умения и навыки имеют одинаковую природу - это действие с различной степенью освоенности, и рассматривает умения как сформированный на основе приемов учебной работы первый этап овладения навыками [51, С.49]: «Умение представляет собой систему закрепленных действий (из тех, которые входят в состав приема), они являются «развернутыми» (т.е. еще не подверглись сокращению), правильными, осознанными. При дальнейшем закреплении умения в упражнении оно переходит внавык»[51,С.88-89].
Другая трактовка понятия «умения», как способа деятельности человека, как сложное устойчивое образование, сплав системы знаний и навыков, также получила широкое распространение в педагогической и психологической литературе.
М.Н. Скаткин, И.Я. Лернер, Н.А. Лошкарева, А.В. Усова характеризуют в своих трудах не только простейшие умения, формирующиеся вслед за знаниями и переходящие в навыки, но рассматривают термин «умение», как способ деятельности, который включает в себя простейшие умения и навыки. М.Н. Скаткин определяет умение как «действие, состоящее из упорядоченного ряда операций, имеющих общую цель» [127, С. 144].
И.Я. Лернер существенно расширяет предыдущие определения: «Умение - это способ действия, который состоит из упорядоченного ряда операций, имеющих общую цель, и усвоенного до степени готовности применять его в вариативных ситуациях» [77, С. 33].
Интерпретация термина «умения», предложенная М.Н. Скаткиным и И.Я. Лернером, получает широкое распространение в педагогической литературе.
А.В. Усова и А.А. Бобров предлагают следующее определение: «Умение - это готовность личности к определенным действиям или операциям в соответствии с поставленной целью, на основе имеющихся знаний и навыков» [149, С.4].
Данный подход нашел свое отражение и в Российской педагогической энциклопедии: «Умения - освоенные человеком способы выполнения действия, обеспечиваемые совокупностью приобретенных знаний и навыков» [119, С. 465].
Дополняя концепцию виднейших российских педагогов и подробно анализируя связи между знаниями, умениями и навыками обучающихся, Н.А. Лошкарева отмечает необходимость разделять простейшие умения и умения как совокупность действий. Она прослеживает взаимосвязь: знания - простейшее умение - навык - сложное умение [81, С. 82].
Л.М. Фридман выявляет два значения термина «умение»: 1) как первоначальный уровень овладения каким-либо простым действием; 2) как способность осознанно выполнять сложное действие с помощью ряда навыков [153, С. 171].
Подход, согласно которому умение основано на знаниях и навыках, хорошо согласуется с теорией деятельности А.Н. Леонтьева и теорией учебной деятельности Д.Б. Эльконина и В.В. Давыдова. В общей системе человеческой деятельности А.Н. Леонтьев выделяет так называемые отдельные деятельности. Содержанием отдельной деятельности являются практические и умственные действия как относительно самостоятельные процессы, подчиненные сознательной цели. Эти отдельные деятельности и есть умения (как сложные целостные действия). Говоря о структуре умения, А.Н. Леонтьев указывал, что каждое действие включает в себя операции, в которых реализуется определенный способ выполнения действий.
Дидактическая модель процесса формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики
Проблема подготовки будущих учителей продолжает оставаться актуальной уже много десятилетий. Исследования, касающиеся изучения закономерностей формирования личности учителя, были начаты представителями Ленинградской школы в 50-е гг. XX века во главе с Н. В. Кузьминой и А. И. Щербаковым. Особое внимание уделялось учеными проблеме педагогических способностей и мастерства учителя, анализировались мотивы педагогической деятельности, прослеживался механизм действия профессионально значимых качеств личности будущего учителя и последовательность его развития. Исследования показали, что педагогическая деятельность является важным компонентом педагогического процесса, поскольку её характер определяет качество и направленность всего учебно-воспитательного процесса.
В работах В. А. Сластенина [128] исследуется вопрос о сущности и творческом характере педагогической деятельности, о закономерностях профессионального становления личности учителя, развитии его творческого мышления и готовности к самообразованию; определено значение формирования профессиональных качеств как основы педагогического мастерства.
Общетеоретическим аспектам профессиональной подготовки учителей посвящены работы О. А. Абдуллиной, Е. П. Белозерцева, Т. И. Ильиной, А. И. Пискунова, Н.А. Шайденко и др. [1,107,158].
Вопросы оптимизации профессионально-педагогического обучения рассмотрены в работах Т. А. Арташкиной, С. И. Архангельского, Ю. К. Бабан-ского, М. А. Данилова, В. И. Загвязинского, В.И. Кагана [8,9,34,42,52]. Особое значение ученые придают улучшению подготовки учителей путем увеличения информационной ёмкости занятий. С этих позиций рассматриваются различные принципы построения учебных программ, изучаются соотношения научного знания и учебного предмета, разрабатываются параметры и критерии оценки подготовки будущих учителей.
Анализ диссертационных и других научных работ по данной проблеме позволяет сделать вывод, что профессиональная подготовка учителя представляет собой процесс обучения студентов в системе учебных занятий по информатике, педагогической практики и результат обучения, характеризующийся определенным уровнем развития личности учителя, уровнем сформированное профессиональных знаний, умений, навыков.
Основными элементами профессиональной подготовки являются: теоретическая и практическая подготовка студентов в процессе учебных занятий, всех видов педагогической практики и внеаудиторной работы; формирование у студентов системы знаний и системы умений; подготовка будущих учителей к овладению методологией и методами науки; дидактическая подготовка к воспитательной работе и общественно-педагогической деятельности [158].
Целостность данной системы обеспечивается функциональной взаимозависимостью отдельных её частей. Каждый элемент системы есть следствие состояния другого элемента. Самостоятельное, изолированное существование отдельного элемента (отдельной подсистемы) невозможно, а изменение одной части неизбежно ведет к изменению других частей. Целостность системы профессиональной подготовки - объективная её характеристика, обусловленная тем, что в процессе обучения информатики студенты осваивают: теорию и методику обучения информатике, компьютерное моделирование, архитектуру и элементную базу вычислительных средств, программирование и программное обеспечение ЭВМ, исследование операций, основы искусственного интеллекта, информационные системы, информационные и коммуникационные технологии в образовании.
Теоретическая подготовка идет параллельно с приложением полученных знаний к педагогической практике. В результате осуществляется комплексная подготовка студентов к преподавательской, воспитательной, социально-педагогической и организационно-управленческой деятельности учителя. В рамках этого сложного многопланового процесса формируется личность самого учителя, его профессиональное мировоззрение. Профессиональная подготовка обладает интегративными свойствами, поскольку в ходе её устанавливаются тесные связи со специально-научной подготовкой, взаимодействие с психологической, педагогической, методической подготовкой; достигается единство целей и задач всей системы профессионально-педагогической подготовки - формируется личность учителя.
Таким образом, мы подходим к пониманию подготовки будущих учителей информатики как процесса обучения и как его результата.
Как процесс обучения педагогическая подготовка - это овладение студентами системой знаний, умений, формирование на основе этих знаний и умений системы профессиональных убеждений и установок будущих учителей. Как результат обучения педагогическая подготовка - это готовность будущего учителя к реализации профессиональной деятельности.
В психолого-педагогических исследованиях готовность к профессиональной деятельности рассматривается как некий феномен устойчивости человека к внутренним и внешним воздействиям (Д. Катц), как специфическое психическое состояние.
Так, в исследованиях Н. Д. Левитова есть вывод о том, что готовность как психическое состояние подразумевает целостную характеристику психической деятельности за определенный период времени, выражающейся в своеобразии протекания психических процессов в зависимости от отражаемых предметов и явлений действительности, предшествующего состояния и психических свойств личности. Таким образом, готовность как состояние предполагает конкретное проявление всех компонентов, явлений психики в данный период времени. Н. Д. Левитов различает длительную готовность к профессиональной деятельности и временное состояние готовности, указывает на зависимость этих состояний от индивидуальных особенностей личности и типа нервной деятельности человека, а также от тех условий, в которых протекает деятельность [72].
Содержание частной методики формирования умений творческой деятельности
Тема творческой задачи: Анализ противоборства двух информационных систем на основе исследования игровой модели конфликтной ситуации. Цели работы: 1) на основе изучения игровой модели процесса информационного противоборства двух конкурирующих информационных систем, построенной с применением метода динамики средних, оценить показатели эффективности системы защиты информации в локальной вычислительной сети. 2) получить навыки моделирования динамических процессов, которые могут быть сведены к численному решению системы обыкновенных дифференциальных уравнений. 3) сформировать аналитические, прогностические и исполнительские умения творческой деятельности, обеспечивающие формализацию и исследо вание игровой модели противоборства двух информационных систем. 1 Введение в проблемную область
Одной из важнейших задач в области информационных технологий являются вопросы информационной безопасности. При разработке информационных систем различного назначения (например, локальных вычислительных сетей (ЛВС)) возникает необходимость обоснования структуры и характеристик системы защиты информации. Эти вопросы особенно актуальны для информационных баз данных и прикладных программ корпоративных вычислительных систем. В настоящее время отсутствуют удобные для использования прикладные методики оценки показателей эффективности системы защиты информации. Поэтому для исследования защищенности информации в ЛВС применяют метод имитационного моделирования [161].
Функционирование реальной ЛВС происходит в условиях информационного противоборства с конкурирующими информационными системами. Последние можно рассматривать как источники информационных атак на базовые компоненты ЛВС. Такие атаки удобно рассматривать как конкретные реализации стратегии противодействующей информационной системы. В соответствии с рекомендациями теории игр выделим условно двух игроков (две стороны) - участников информационного взаимодействия. ЛВС, характеристики которой изучаются, представим, как игрока А. Противодействующую информационную систему определим как игрока В.
Информационное взаимодействие игроков А и В графически изобразим с помощью операционной схемы (рис. 2.9) [92].
На рис. 2.9 использованы следующие обозначения: СПО - система программного обеспечения (пакеты прикладных программ); БД - база данных; СПЗ - ср едства программной защиты; САЗ - система активной защиты информации, в которой нашли применение методы анализа и компенсации информационных угроз (в том числе использование паролей, антивирусных программ и др.); CAHi , САН2 , СУ - соответственно средства информационных атак первого и второго типов, система управления средствами информационных атак игрока В.
Взаимодействие игроков А и В осуществляется в течение некоторого времени te(t0;tN). Игроки в момент времени t = t0 располагают некоторым исходным потенциалом, что позволяет им выполнять традиционные задачи обработки данных. По определенным правилам (которые изложены ниже) игроки проводят информационные атаки, направленные на поражение компонентов (средств) противоположной стороны. Результатом таких атак является повреждение или вывод из рабочего состояния компонентов ЛВС противника.
Задача исследования заключается: в имитации процесса информационного противоборства игроков А и В на интервале времени t e(tQ;tN),B количественной оценке времени окончания (прекращения) конфликта и показателей относительных потерь каждого игрока. Это позволит определить степень эффективности атак игрока В и, соответственно, эффективность системы защиты ЛВС (для игрока А). Следовательно, на основе разработки и исследования иг ровой модели конфликтной ситуации можно количественно оценить, насколько оптимальными являются структура и характеристики используемой в ЛВС (игрока А) системы защиты информации.
Предположим, что направления информационных атак на компоненты информационных систем (игроков А и В) соответствуют операционной схеме, показанной на рис.2.9. При этом интенсивность потока событий (атак) можно количественно оценить с помощью параметра Я(.. Здесь / - порядковый номер компонента информационной системы. В основу построения игровой модели динамической системы (ДС), образованной взаимодействующими между собой информационными системами (игроки А и В), положим известный в теории исследовании операций метод динамики средних.
Рассмотрим сущность этого метода. Введем обозначение zi - численности состояний соответствующих компонентов ДС. В простейшем случае в качестве численности состояний можно рассматривать число однотипных информационных элементов (единиц). Например, число типовых программных модулей, число информационных массивов и т.д. В результате информационных атак на компоненты ДС численности состояний z,. уменьшаются. Изменение численностей состояния в процессе информационного взаимодействия достаточно точно может быть описано с помощью системы обыкновенных дифференциальных уравнений.
Результаты опытно-экспериментальной работы по формированию умений творческой деятельности будущих учителей информатики
Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе факультета математики и информатики Ті НУ им. Л. Н. Толстого. В качестве основной задачи исследования рассматривалась апробация методики формирования умений творческой деятельности будущих учителей информатики.
Экспериментальное обучение проводилось на всех видах аудиторных занятий по курсу «Методы математического моделирования» по разработанной нами опытно-экспериментальной программе, которая встраивалась в принятую традиционную структуру занятий. Опытно-экспериментальная программа по формированию умений творческой деятельности студентов включала последовательное осуществление три взаимосвязанных этапа (разд. 3.1).
Для определения эффективности использования методик применялись критерии оценки сформированности умений творческой деятельности будущего учителя информатики - на мотивационном, когнитивном, деятельност-ном и оценочном уровнях (см. раздел 3.1).
Для изучения динамики формирования умений творческой деятельности студентов проводились срезы: исходный, два промежуточных и итоговый. Оценивание их результатов осуществлялось по принятым нами критериям.
Одним из главных вопросов, который нам предстояло решить, был вопрос о выборе измерительного инструментария, к которому предъявлялся ряд требований: 1) методы измерения должны дополнять друг друга; 2) полученная в ходе измерения информация должна выражать состояние процесса сформированности умений творческой деятельности будущих учителей информатики, быть объективной и достаточной; 3) оперативность метода (учет временных затрат на вычисление показателя).
В итоге исследования нами определена система методов измерения динамики формирования готовности студентов к развитию умений творческой деятельности, которая опиралась на следующие положения:
1) диагностика состояния и изменений в мотивационном компоненте на основе комплексных анкет, включающих три серии вопросов и позволяющих выявить: наличие установки на изучение структуры умений творческой дея тельности и механизма их формирования; степень осознания значимости и со держания творческой деятельности учителя информатики; сформированность механизма адекватной самооценки;
2) анализ изменений в когнитивном компоненте готовности по результатам тестирования; в состав тестов включались вопросы по информатике, математическому и компьютерному моделированию;
3) оценка степени овладения студентами составом умений творческой деятельности (деятельностный компонент) посредством выполнения системы творческих заданий, которые помимо контрольно-диагностической функции выполняли обучающую и корректировочную функции;
4) диагностика оценочного компонента по тестам, направленным на определение сформированности самооценки и самоанализа результатов деятельности по развитию умений творческой деятельности.
Диагностический инструментарий оставался постоянным на протяжении всей экспериментальной работы, изменялось лишь содержание анкет, тестов, заданий. Цель исходного среза, который проводился перед I этапом экспериментального исследования, состояла в изучении и анализе исходного состояния сформированности у испытуемых умений творческой деятельности. Срез проводился по четырем направлениям.
I. Мотивационный компонент - наличие мотивации у будущих учителей информатики на формирование умений творческой деятельности; осознание ими потребности в профессиональном самосовершенствовании;
II. Когнитивный компонент - наличие знаний у студентов о математических схемах, моделях, методах алгоритмизации и моделирования.
Анализ результатов проводился в контрольной и экспериментальной группах студентов, участвующих в опытно-экспериментальной работе. Для определения мотивационной установки и оценочного компонента предлагались анкеты. Ниже указан перечень вопросов в анкетах.
1. Важно ли учителю информатики умения творческой деятельности? 2. Сможете ли Вы использовать знания и умения в области математического моделирования и анализа данных в дальнейшей профессиональной деятельности? 3. Поясните сущность «умений творческой деятельности». Укажите примеры указанных умений. 4. Планируете ли Вы в своей выпускной квалифицированной работе использовать методы математического моделирования? 5. Как Вы можете оценить свои знания о творчестве, о творческой деятельности учителя информатики? 6. Какой эффект может дать использование методов моделирования для исследования конфликтных ситуаций в экономике (в технике, в экологии, в политике)?
Анализ ответов студентов позволил нам судить о наличии или отсутствии у них установки на овладение умениями творческой деятельности и о роли указанных умений в структуре профессиональной деятельности. Результаты обработки контрольного среза на этом этапе исследования приведены в табл. 3.5 и 3.6. У студентов была зафиксирована тенденция завышения самооценки своих возможностей в творческой деятельности.
При проведении исходного среза студентам были предложены тесты с целью изучения уровня знаний о математических моделях и методах решения творческих задач с помощью математического моделирования. Оценивание проводилось по 3-х балльной шкале. Каждый вопрос теста оценивался отдельно. По завершении тестирования оценки обобщались в виде коэффициента усвоения знаний, представляющего собой среднее значение тестовых оценок.
Данные тестирования представлены в табл. 3.7. Из таблицы следует, что к началу эксперимента знания по математическому моделированию можно оценить как средние. Знания по методам решения творческих задач на основе математического моделирования практически отсутствуют. Лишь немногие студенты правильно и полно ответили на все вопросы теста.
