Введение к работе
Актуальность исследования. В настоящее время развитие общества характеризуется интенсивным процессом информатизации, использованием информации в качестве общественного продукта, обеспечивающего интенсификацию и интеллектуализацию основных сфер человеческой деятельности. Одним из приоритетных направлений информатизации общества является процесс информатизации образования, который обеспечивает образовательную сферу методологией, технологией и практикой разработки и оптимального использования современных информационных и коммуникационных технологий, ориентированных на реализацию психолого-педагогических целей обучения и воспитания и используемых в комфортных и здоровьесберегающих условиях. В связи с этим усиливается роль информации как важного стратегического ресурса и возрастает значимость подготовки педагогических кадров, владеющих средствами информатики и информационными технологиями. Так, в «Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года», одобренной Правительством Российской Федерации, отмечается, что «Развивающемуся обществу нужны современно образованные, нравственные, предприимчивые люди, которые могут самостоятельно принимать решения в ситуации выбора, способны к сотрудничеству, отличаются мобильностью, динамизмом, конструктивностью, готовы к межкультурному взаимодействию, обладают чувством ответственности за судьбу страны, за ее социально-экономическое процветание». Указанные изменения отразились на процессе подготовки будущего учителя информатики, усилилось осознание необходимости совершенствования этого процесса.
Ученые разных направлений в своих исследованиях обращали внимание на вопросы теоретической, методической и практической подготовки студентов к будущей профессиональной педагогической деятельности. Выделим среди них работы О.А. Абдуллиной, В.П. Беспалько, Б.С. Гершунского, B.C. Леднева, А.Н. Леонтьева, М.И. Махмутова, М.Н. Скаткина, В.А. Сластенина и других. В них анализируются задачи, которые выдвигает модернизация современного вузовского образования. Первостепенной задачей является достижение нового, современного качества образования, обеспечивающего жизненные потребности развития страны. В педагогическом плане - это задача разностороннего развития учащихся, их способностей, умений и навыков самообразования, формирования у молодежи готовности и способностей адаптироваться к меняющимся социальным условиям. Решение этих задач невозможно без дифференциации содержания образования. Вариативность содержания, организационных форм, методов обучения в зависимости от познавательных потребностей, интересов и способностей учащихся важна на всех этапах образования, но особенно актуальной она становится на этапе подготовки будущих педагогов к своей профессиональной деятельности. Именно поэтому необходимым условием достижения современного качества образования является введение новых форм обучения в высшей школе, отработка гибкой системы обучения, построение смешанного, непрерывного обучения.
В этой связи особую актуальность приобретает дистанционное обучение (ДО) и его технологии. ДО определяется как способ обучения, базирующийся
на использовании широкого спектра традиционных, новых информационных и телекоммуникационных технологий и технических средств, которые предоставляют обучаемому свободу выбора образовательных дисциплин, соответствующих стандартам, диалогового обмена с преподавателем, при этом процесс обучения не зависит от расположения обучаемого в пространстве и во времени. Под дистанционными образовательными технологиями (ДОТ) понимаются образовательные технологии, реализуемые в основном с применением информационных и телекоммуникационных технологий при опосредованном (на расстоянии) или не полностью опосредованном взаимодействии обучающегося и педагогического работника. Использованию ДО и ДОТ в образовании посвятили свои исследования С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, Н.В. Матецкий, М.В. Моисеева, А.Е. Петров, Е.С. Полат, И.В. Роберт, А.В. Хуторской, С.А. Щенников и другие. Разработке проблем использования компьютерных технологий в обучении посвящены труды К.К. Колина, СМ. Окулова, С. Пейперта, В.Ф. Шолоховича и других. В них отмечается, что принципиальным отличием дистанционного обучения от традиционных форм обучения является то, что в его основе лежит самостоятельная познавательная деятельность учащегося. Важно, чтобы учащийся не только усваивал знания, но и учился самостоятельно их приобретать, работать с информацией, овладевал способами познавательной деятельности, а в дальнейшем мог бы применять их и в своей профессиональной деятельности, и для непрерывного самообразования. Поэтому дистанционные образовательные технологии интенсивно используются в высшей школе в процессе подготовки специалистов, в частности, их использование актуально для процесса подготовки будущих учителей информатики к профессиональной деятельности. В связи с этим, происходит поиск условий более эффективного использования дистанционного обучения в процессе подготовки специалистов, и появляются новые неразработанные вопросы в этой области.
Анализ содержания стандарта и программ подготовки специалистов в области информатики в педвузах показывает, что обучение в педагогическом вузе должно проводиться так, чтобы достигался достаточный для современной школы уровень сформированности основ профессионального мастерства учителя. Современный учитель информатики должен обладать базовыми качествами учителя-предметника, к которым в первую очередь относятся: представление об информации как одном из основополагающих понятий, на основе которого строится современная научная картина мира; понимание особой роли информации, информационных процессов и информационных технологий в развитии общества. Поэтому необходимо совершенствовать процесс подготовки будущих учителей информатики и использовать современные педагогические, информационные и коммуникационные технологии.
С учетом быстро меняющихся объема и содержания изучаемых информатикой предметов и явлений объективной действительности, ее определяют как область деятельности человека, связанную с изучением при помощи компьютеров общих свойств и структуры информации, закономерностей и принципов ее создания, накопления, преобразования, передачи и использования. Структуру информатики или ее отдельных частей можно построить по различным основаниям. Как отрасль науки или прикладная дисциплина она состоит из технических (hardware), программных (software) и алгоритмических (brainware) средств.
Как учебную дисциплину (комплекс дисциплин), А.А. Кузнецов удачно структурировал информатику по содержанию, выделив в ней так называемые «содержательные линии»: линию информационных процессов, линию представления информации (данных), алгоритмическую линию, линию исполнителя, линию формализации и моделирования, линию информационных технологий. Ключевыми понятиями для информатики являются алгоритм и алгоритмизация. В узком смысле под алгоритмизацией понимают науку о разработке и анализе алгоритмов. В более широком смысле к ней относят также разработку и конструирование программ для компьютеров (программирование). В педагогической информатике к алгоритмизации следует отнести также процесс обучения построению алгоритмов и программ и проектирование этого процесса как метода деятельностного познания. Именно на это широкое понимание алгоритмизации и опирается наше исследование.
Существенный вклад в совершенствование методики профессиональной подготовки будущего учителя информатики и описание сложных алгоритмических структур внесли такие ученые, как Ф.Л. Бауэр, Н. Вирт, Я.А. Ваграменко, А.П. Ершов, А.Р. Есаян, С.А. Жданов, Д. Кнут, А.А. Кузнецов, М.П. Лапчик, В.М. Монахов, А.Х. Шень и другие. Большинство из них в своих научных публикациях отмечали важность фундаментальной и практической подготовки будущих учителей информатики в области алгоритмизации, в том числе насыщение ее новыми способами построения алгоритмов, одним из которых является рекурсия. Мощный познавательный и развивающий потенциал, заложен в фундаментальных свойствах рекурсивности широкого класса объектов и процессов. Даже сам процесс обучения рекурсивен по своей сути, так как по достижении целей обучения мы смотрим на результат и в зависимости от него ставим новые цели обучения.
Учитывая актуальность и необходимость совершенствования алгоритмической подготовки будущих учителей информатики, в ТГПУ им. Л.Н. Толстого была выделена и введена в процесс обучения дисциплина «Рекурсия». Она включена в национально-региональный (вузовский) компонент государственного образовательного стандарта по специальности 03.01.00 «Информатика с дополнительной специальностью» (ДПП.Р.01) и по специальности 03.21.00 «Математика с дополнительной специальностью» (ЕН.Р.01). Однако система профессиональной подготовки будущих учителей информатики в области построения рекурсивных алгоритмов до сих пор не является устоявшейся, нерешенными остаются некоторые содержательные и многие методические проблемы, осуществляется поиск технологий и средств обучения.
Таким образом, проблема настоящего исследования основана на противоречии между существующим традиционным подходом к процессу обучения будущих учителей информатики в педагогическом вузе и необходимостью совершенствования этого процесса, как в технологическом плане, так и в содержательном. В технологическом плане - использование дистанционных образовательных технологий, в содержательном - совершенствование алгоритмической подготовки будущих учителей информатики, насыщение ее различными новыми способами построения алгоритмов, в том числе и рекурсивными.
Актуальность исследования обусловлена необходимостью устранения выделенного противоречия и решением вытекающей из него проблемы для
обеспечения более высокой профессиональной подготовки будущих учителей информатики в педагогическом вузе.
В рамках решения указанной проблемы определена тема исследования: «Использование дистанционных образовательных технологий при обучении будущих учителей информатики построению рекурсивных алгоритмов».
Цель исследования - развитие методической системы обучения построению рекурсивных алгоритмов, основанной на использовании дистанционных образовательных технологий и выявление педагогических условий эффективного использования этих технологий при подготовке будущих учителей информатики в педагогическом вузе.
Объект исследования - процесс обучения будущих учителей информатики построению рекурсивных алгоритмов.
Предмет - содержание, методы и средства обучения будущих учителей информатики построению рекурсивных алгоритмов в педагогическом вузе.
В качестве гипотезы мы предположили, что обучение студентов построению рекурсивных алгоритмов будет эффективным, если:
определить деятельностные функции дистанционных образовательных технологий в процессе обучения (исследовательская, консультативная, оперативная, коммуникативная, информационная, развивающая), способствующие комплексному развитию личности учащегося;
создать модель процесса обучения с использованием дистанционных образовательных технологий в педагогическом вузе;
построить процесс обучения с использованием дистанционных образовательных технологий так, чтобы он учитывал структуру и содержание предметной подготовки будущих учителей информатики, обеспечивал учет индивидуальных особенностей обучающихся и был интегрирован с традиционными технологиями обучения;
выделить в блоке информационных дисциплин самостоятельную дисциплину «Рекурсия»;
создать учебный Web-сайт «Рекурсия в информатике» для построения процесса обучения с использованием дистанционных образовательных технологий на основе предложенной модели.
Объект, предмет, цель и гипотеза исследования обусловили следующие задачи исследования.
U провести анализ литературы по проблемам использования дистанционных образовательных технологий в процессе обучения в различных вузах, в том числе и при подготовке педагогических кадров;
определить деятельностные функции дистанционных образовательных технологий в процессе обучения;
разработать модель процесса обучения с использованием дистанционных образовательных технологий в педагогическом вузе и провести ее апробацию для будущих учителей информатики на примере курса «Рекурсия»;
теоретически обосновать и экспериментально проверить комплекс педагогических условий, способствующих эффективному использованию дистан-
ционных образовательных технологий в предметной подготовке будущих учителей информатики;
разработать учебно-методический комплекс для курса «Рекурсия» и методику его освоения будущими учителями информатики с использованием дистанционных образовательных технологий;
создать учебный Web-сайт «Рекурсия в информатике» для обучения будущих учителей информатики с помощью ДОТ.
Для проверки выдвинутой гипотезы и решения поставленных задач был использован комплекс методов, общенаучные методы теоретического исследования (изучение и анализ психолого-педагогической, методической и специальной литературы по проблеме исследования; анализ учебной документации педагогических вузов; анализ вузовских стандартов; изучение и обобщение педагогического опыта; систематизация, классификация, синтез, аналогия); эмпирические методы (наблюдение за деятельностью студентов; беседа; анкетирование; тестирование; изучение результатов деятельности студентов); экспериментальные методы (педагогический эксперимент, констатирующий поисковый и формирующий эксперименты); специальные методы (математико-статистические методы обработки полученных результатов).
Теоретико-методологическую основу исследования составили: работы педагогов в области формирования содержания образования (В.В. Краевский, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин, В.А. Сластенин и другие); исследования по психологии мышления (П.Я. Гальперин, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн и другие); работы по вопросам проблемного обучения и интеллектуального развития (М.И. Махмутов, Н.Ф. Талызина, И.С. Якиманская и другие); основные положения практической подготовки учителя (О.А. Абдуллина, В.П. Беспалько, А.А. Орлов, Н.А. Шайденко и другие); основы исследования в области использования компьютерных технологий и технологий дистанционного обучения (С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, А.В. Могилев, М.В. Моисеева, Е.С. Полат, И.В. Роберт и другие); работы в области построения рекурсивных алгоритмов, технологий программирования (Д. Баррон, Ф.Л. Бауэр, Н. Вирт, В.А. Головешкин, А. П. Ершов, А.Р. Есаян, Д. Кнут, А.Г. Кушниренко, СМ. Окулов, М.В. Ульянов, А.Х. Шень и другие).
Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе Тульского государственного педагогического университета им. Л.Н. Толстого. В ней участвовали студенты (386 чел.) и преподаватели вуза (16 чел.).
Этапы исследования. В разработке проблемы можно выделить три этапа.
На первом этапе (1998 - 2000 гг.) изучалась психолого-педагогическая, методическая и специальная литература по проблеме исследования.
На втором этапе (2000 - 2007 гг.) были определены тема исследования, его объект, предмет и гипотеза; сформулированы теоретические основания применения дистанционных образовательных технологий в курсе информатики педагогического вуза как эффективного средства подготовки квалифицированного специалиста; была проведена опытно-экспериментальная работа, ставившая целью выявить педагогические условия, способствующие совершенствованию подготовки будущих учителей информатики с помощью ДОТ.
На третьем этапе (2007 - 2008 гг.) систематизировались, анализировались, обобщались результаты опытно-экспериментальной работы, осуществлялось текстовое оформление диссертационного исследования.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
выделены и описаны деятельностные функции дистанционных образовательных технологий, проявляющиеся в процессе обучения в педагогическом вузе (исследовательская, консультативная, оперативная, коммуникативная, информационная, развивающая);
теоретически обоснован и разработан комплекс педагогических условий эффективного использования ДОТ в процессе обучения (технология организации учебного процесса имеет личностно-ориентированную направленность; оптимальное сочетание традиционных технологий обучения с дистанционными; увеличение доли самостоятельной работы студентов);
описан способ построения дидактической модели процесса обучения с помощью дистанционных образовательных технологий, сочетающей в себе технологии традиционного и дистанционного обучения.
Теоретическая значимость представленного исследования состоит в том, что обоснована необходимость введения курса «Рекурсия» для будущих учителей информатики; выделены и систематизированы деятельностные функции дистанционных образовательных технологий, соответствующие видам деятельности учащихся в процессе обучения; разработаны педагогические условия эффективной предметной подготовки будущих учителей информатики с использованием дистанционных образовательных технологий; построена на их основе модель процесса обучения, способствующая приращению знаний в области теории и методики построения рекурсивных алгоритмов.
Практическая значимость исследования заключается в том, что разработанная в процессе исследования методическая система подготовки будущих учителей информатики с использованием ДОТ, полученные педагогические условия ее эффективного функционирования, а также собранный и систематизированный дидактический материал могут быть использованы и уже широко используются при подготовке будущих учителей к профессиональной деятельности, на подготовительных отделениях вузов и в системе повышения квалификации вузовских преподавателей и учителей информатики. Предложенная программа курса «Рекурсия» позволяет в рамках действующих учебных планов педагогических вузов усовершенствовать алгоритмическую, в том числе и рекурсивную, подготовку будущих учителей информатики.
Личный вклад соискателя состоит:
в выделении и описании деятельностных функций дистанционных образовательных технологий в процессе обучения (исследовательская, консультативная, информационная, развивающая, оперативная, коммуникативная);
в обосновании педагогических условий, способствующих эффективному использованию дистанционных образовательных технологий в предметной подготовке будущих учителей информатики;
в разработке модели процесса обучения в педагогическом вузе с использованием дистанционных образовательных технологий;
в разработке и внедрении в процесс обучения будущих учителей информа
тики в ТГПУ им. Л.Н. Толстого учебного Web-сайта «Рекурсия в информатике»;
в организации опытно-экспериментальной работы, анализе ее результатов.
Достоверность результатов исследования обеспечивалась опорой на
выводы исследователей в области педагогики, психологии и информатики; использованием научно-обоснованных методов с опорой на основополагающие теоретические положения; последовательным проведением педагогического эксперимента; использованием математических методов обработки результатов эксперимента и педагогических критериев их качественной интерпретации, объективной оценкой результатов, полученных в ходе опытной работы. На защиту выносятся следующие положения:
выделение в процессе обучения деятельностных функций дистанционных
образовательных технологий:
исследовательская - организация различного рода совместных исследовательских работ студентов, преподавателей, научных работников и др., консультативная - обеспечение оперативной консультативной помощи широкому кругу обучающихся,
информационная - развитие умения добывать информацию из разнообразных источников, обрабатывать ее с помощью современных компьютерных технологий, хранить и передавать ее,
развивающая - способствование культурному, гуманитарному развитию учащихся на основе приобщения к информации различного плана, оперативная - оперативный обмен информацией, идеями, планами по изучаемой теме,
коммуникативная - формирование у обучающихся и обучаемых коммуникативных навыков, культуры общения,
оказывает положительное влияние на процесс подготовки будущих учителей
информатики в педагогическом вузе;
использование технологий дистанционного обучения становится эффек
тивным, если происходит соблюдение комплекса педагогических условий:
-технология организации учебного процесса при обучении в педагогическом вузе носит личностно-ориентированную направленность;
- в процессе подготовки учителей в педагогическом вузе происходит оптимальное сочетание традиционных технологий обучения с дистанционными образовательными технологиями;
-разработка и внедрение комплекса заданий для аудиторной и самостоятельной работы студентов, обеспечивающая формирование профессиональных умений и навыков;
построение модели процесса обучения будущих учителей информатики с использованием ДОТ способствует эффективной подготовке будущих учителей информатики в области построения рекурсивных алгоритмов;
методика обучения построению рекурсивных алгоритмов и использование разработанного программного обеспечения (учебный Web-сайт «Рекурсия в информатике» URL: http: // ., /Recurs/index.htm) ведут к повышению качества
теоретической и практической подготовки студентов в области алгоритмической культуры и создают предпосылки для применения полученных знаний и умений в их будущей работе в школе.
Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на
международных конференциях: «Информационные технологии в образовании, ИТО-2002, ИТО-2003: XII международная конференция-выставка» (2002 г., 2003 г. Москва); «Современные проблемы преподавания математики и информатики: международная научно-методическая конференция» (4-7 мая 2004 г., Тула); международная научно-методическая конференция «Информатизация образования - 2006» (16-18 января 2006г., г. Тула);
всероссийских конференциях: «Современные образовательные технологии, их применение в учебном процессе и перспективы подготовки специалистов с высшим образованием» (10 февраля 2000 г., Тула); «Образование XXI века: инновационные технологии, диагностика и управление в условиях информатизации и гуманизации» (2000 г. Красноярск); «Тулаинформ-2001. Проблемы информатизации образования» (2001 г., Тула); «Образовательные технологии: межвузовская конференция» (2002 г., Воронеж); «Качество педагогического образования: молодой учитель» (2003 г., Тула); «Роль университетов в поддержке гуманитарных научных исследований» (2007 г., Тула);
областных и вузовских конференциях: «Тулаинформ-99. Проблемы информатизации образования» (1999 г., Тула); «Состояние и развитие внутриву-зовской системы оценки качества подготовки специалистов при реализации государственного образовательного стандарта в региональной системе непрерывного профессионального образования» (2002 г., Тула); «Научный поиск молодых исследователей: ежегодная научно-практическая конференция аспирантов и соискателей ТГПУ им. Л.Н.Толстого» (2002 г., 2003 г., 2004 г., Тула);
научно-методических семинарах: «Современные телевизионные и компьютерные технологии в науке и образовании: второй всероссийский семинар» (1999 г., Тула); «Сайтостроительство и компьютерные коммуникации в образовании: региональная педагогическая мастерская» (2002 г., Тула); теоретические семинары кафедры информатики и вычислительной техники ТГПУ им. Л.Н. Толстого (1999-2008 гг., Тула).
Результаты исследования опубликованы в 25 научных работах, в том числе: 2 учебно-методических пособия, 1 работа в журнале, рекомендованном ВАК РФ для публикации результатов диссертационных исследований, и 2 зарегистрированных программных продукта.
Структура диссертации, работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложений.
