Содержание к диссертации
3.2. Обучение научным основам информационных технологий в основной школе 217
3.3. Обучение научным основам информационных технологий в старшей школе 234
3.4. Особенности методики изучения прикладных информационных технологий 251
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 257
БИБЛИОГРАФИЯ 261
ПРИЛОЖЕНИЯ 296
Введение к работе
Актуальность исследования обусловлена объективными
потребностями модернизации системы общего образования в период становления информационного общества
Развитие школьной информатики в настоящее время характеризуется осознанием необходимости усиления фундаментальных,
общеобразовательных аспектов курса с целью формирования у учащихся современного научного мировоззрения, развития общеучебных навыков организации целенаправленных информационных процессов при решении конкретных задач, подготовки учащихся к профессиональной деятельности в информационном обществе и самостоятельному освоению новых поколений средств информационных технологий и их использования при решении информационных задач.
Актуальность такого подхода существенно обострилась и в связи в тем, что в последнее время процесс создания новых средств информационных технологий приобрел лавинообразный характер, смена поколений средств информационных технологий происходит столь быстро, что знания, умения и навыки в области конкретных версий этих технологий, получаемые в средней школе, теряют свою актуальность и становятся невостребованными в обществе часто еще до ее окончания.
В настоящее время стала общепризнанной структура образовательной области информатики, включающая в качестве основных элементов теоретическую информатику, средства информатизации, информационные технологии, социальную информатику.
Однако в содержании обучения этим элементам в школьном курсе информатики существует глубокий разрыв между теоретической информатикой и информационными технологиями. Назрела необходимость осмысления и конкретизации тенденций развития фундаментальной и прикладной составляющих в целях и содержании школьного курса
информатики.
Если в подавляющем большинстве школьных предметов важно сохранить фундаментальность образования, то в курсе информатики фундаментальная составляющая должна быть дополнена и усилена, особенно при изучении информационных технологий. Это во многом обусловлено историческими особенностями развития содержания этого учебного предмета. Прикладное направление было доминирующим на момент введения в среднюю школу курса ОИВТ (1985 г.), выразившееся в знаменитом тезисе А.П.Ершова «Программирование - вторая грамотность». Такой подход был во многом вынужденным, т.к. изучение программирования являлось в то время по существу единственным способом подготовки пользователя.
Среди тенденций дальнейшего развития курса информатики можно выделить осознанные попытки вычленить, осмыслить, усилить фундаментальные, общеобразовательные аспекты курса с целью формирования у учащихся современного научного мировоззрения, развития общеучебных и общеинтеллектуальных навыков, подготовки к труду и продолжению образования.
Различные содержательные и методические аспекты этой проблемы исследованы в работах С.А.Бешенкова, Т.А.Бороненко, С.Г.Григорьева, Т.В.Добудько, Т.Б.Захаровой, А.А.Кузнецова, В.Г.Кинелева, К.К.Колина, М.П.Лапчика, В.СЛеднева, Н.В.Матвеевой, А.В.Могилева, Е.А.Ракитиной, И.Г.Семакина, Ю.А.Первина, А.Ю.Уварова, Н.Д.Угриновича,
С.А.Христочевского и др.
Результаты этих исследований позволили значительно расширить и углубить фундаментальную, общеобразовательную составляющую курса информатики. С другой стороны во многих учебниках по-прежнему доминирующей является ориентация на решение прикладных практико-ориентированных задач с использованием конкретных программно-технических средств информационных технологий. Возможности
информационно-коммуникационных технологий беспрецедентны для развития человека, для эффективного решения многих профессиональных, экономических, социальных и бытовых проблем. Однако, как отмечается во многих исследованиях, серьезного влияния на массовую практику образования, соответствующего этим принципиальным возможностям пока не наблюдается.
Это связано с тем, что фундаментализация содержания обучения информатике в общеобразовательной школе практически не затронула изучения информационных технологий
Вопросы содержания и изучения информационных технологий в общеобразовательной школе в разных аспектах рассмотрены в работах С.А.Бешенкова, И.В.Роберт, А.Л.Семенова, А.Г.Гейна, М.П.Лапчика, К.К.Колина, Е.А.Ракитиной, И.Г.Семакина, Е.К.Хеннера и многих других.
Несмотря на столь пристальное внимание ученых к данной проблеме, вопрос о роли и месте изучения информационных и коммуникационных технологий в современной общеобразовательной школе остается открытым. Одной из причин является неоднозначность интерпретаций сути информационной технологии. Информационную технологию трактуют и как способ и средство сбора, обработки и передачи информации для получения новых сведений об изучаемом объекте, и как совокупность знаний о способах и средствах работы с информационными ресурсами. Понятие «информационные технологии» используется в узкопрагматическом смысле, практически полностью сводится к конкретным программным и аппаратным реализациям средств информационных технологий определенного функционального назначения. При этом технологичность продолжает трактоваться как механическое выполнение определенной
последовательности формальных действий.
Указанные тенденции развития и внутренних противоречий школьного курса информатики делают все более актуальной задачу одновременного усиления его фундаментального и прикладного направлений путем
обеспечения их постоянного рационального взаимодействия.
В содержательном аспекте такое взаимодействие может быть эффективно обеспечено на основе изучения научных основ информационных технологий как связующего звена между теоретической информатикой и прикладными технологиями.
В методическом аспекте это приводит к целесообразности использования «компетентностного» подхода к формированию целей и оценке учебных достижений.
Одна из методологических ошибок состоит в том, что из компетентностного подхода искусственно выделяется и делается доминирующим только один аспект - практико-ориентированный. Это ведет к тому, что нарушается принцип системности образования, не в полной мере учитывается роль фундаментальности образования и необходимости формирования целостной системы знаний учащихся. Результаты обучения, ориентированные только на деятельность в конкретных условиях, не дают возможности полноценного их переноса в другие обстоятельства и ситуации, вследствие чего не обеспечивается возможность конвертируемости образования. Необходимо грамотно интерпретировать сущность компетентностного подхода в информатике, чтобы с этих позиций рассматривать цели, структуру и содержание обучения информатике и информационным технологиям.
Таким образом, на протяжении всей истории существования курса информатики в общеобразовательной школе существует известное противоречие между его фундаментальной и прикладной, личностной составляющими. Оно заключается в том, что сведение курса информатики в основном к изучению средств информационной технологии оттесняет на второй план фундаментальные вопросы курса, которые имеют общеобразовательное значение, и наоборот, излишняя фундаментализация, повышение теоретического уровня не оставляет места для изучения конкретных информационных технологий, понимаемых как средства
практической работы с информацией.
Разрешение этого отчасти искусственного противоречия заключается в рассмотрении его как двуединой задачи.
С одной стороны, необходимо усилить фундаментализацию не только за счет теоретической информатики, но и за счет изучения научных основ информационных технологий, рассматривая их как закономерности организации целенаправленных информационных процессов, общие принципы и методы применения информационных технологий для построения конкретного информационного процесса. Это создаст теоретическую основу для личностной адаптации в пространстве (множестве) быстро меняющихся прикладных информационных технологий.
С другой стороны, необходимо обеспечить изучение особенностей применения информационных технологий в различных областях деятельности и при решении разных задач. Усилению практико-ориентированного характера обучения информатике должна способствовать система специальным образом подобранных практических задач, направленных на формирование, развитие, обеспечение востребованности новых представлений об информационных технологиях и их научных основах. При этом важно не ограничиваться только этапом решения задачи на компьютере, а рассматривать весь технологический процесс решения задачи от ее постановки до результата.
Однако возможность решения задачи рационального взаимосвязанного развития фундаментального и прикладного направлений в содержании курса информатики общеобразовательной школы, актуальность. которой определяется практическими потребностями современного
информационного общества, текущим состоянием и тенденциями развития российского образования, сдерживается отсутствием всестороннего теоретического анализа сущности, определения содержания научных основ информационных технологий, методических подходов к их изучению в школе. Иначе говоря, имеется реальное противоречие между серьезной
практической проблемой и ограниченными возможностями теории (в силу ее неполноты) в решении этой проблемы.
Недостаточность теории в связи с проблемой содержания изучения научных основ информационных технологий проявляется как в системно-аналитическом, так и в методическом аспекте.
В системно-аналитическом аспекте:
1. Процессы решения задач, т.е. целенаправленные информационные процессы и информационные технологии искусственно противопоставляются. Акцентируется творческий характер решения задач и механический характер использования информационных технологий (они даже выделены в разные содержательные линии). При этом остается в тени их внутреннее гносеологическое и генетическое единство — наличие общих закономерностей организации любого целенаправленного информационного процесса, внутренне (имманентно) присущая им технологичность. Наличие такой общности позволяет рассматривать и процессы решения задач, и информационные технологии как различные проявления единой сущности.
2. Недостаточно четко проанализирована технологическая сущность информационных процессов, как интеллектуальной «производственной» деятельности, т.е. технологии преобразования информации в информацию с помощью информации.
3. Отсутствует структурно-функциональный анализ информационных технологий, позволяющий выделить их общие компоненты, определяющие принципы идеологии построения, математический аппарат, техническую и программную реализацию. Именно эти компоненты являются важнейшей частью научных основ информационных технологий.
В методическом аспекте недостаточность теории проявляется в том, что отсутствует стройная концепция взаимосвязанного изучения научных основ и конкретных средств информационных технологий в общеобразовательной школе на основе компетентностного подхода, позволяющая, с одной стороны, выделить научные основы в процессе изучения и освоения
простейших информационных технологий, обобщить результаты такого выделения, а затем осознанно использовать их при изучении информационных технологий, а также при самостоятельном освоении новых технологий в условиях их постоянного и ускоряющегося обновления. Все это в целом и составляет проблему исследования.
Цель исследования заключается в теоретическом обосновании структуры и содержания научных основ информационных технологий и методических подходов к их изучению в общеобразовательной школе.
Объектом исследования является обучение информатике и информационным технологиям в общеобразовательной школе.
Предметом исследования является методика обучения научным основам информационных и коммуникационных технологий в общеобразовательной школе.
Гипотеза исследования. Реализация современных целей обучения информатике и информационно-коммуникационным технологиям может быть обеспечена, если:
- информационные технологии будут рассматриваться в курсе информатики не только как программно-технические средства преобразования, передачи, хранения и представления информации, но и как способ осознанной организации информационных процессов, имеющий целенаправленный характер, удовлетворяющий конкретным потребностям пользователя и подчиняющийся общим закономерностям построения любой технологии;
- содержание изучения научных основ информационных технологий будет отбираться на основе системно-функционального (кибернетического) подхода к способам организации и системно-структурного анализа к составу информационных технологий;
- выделенные компоненты научных основ информационных технологий будут представлены в содержательных линиях курса информатики и на разных ступенях обучения общеобразовательной
школы;
- при построении содержания обучения будет учитываться «компетентностный подход», реализация которого связана с формированием общеучебных, общеинтеллектуальных умений, а также способов деятельности, базирующихся на акцентировании ведущей роли научных основ информационных и коммуникационных технологий и их осмысленного применения при организации конкретных информационных процессов;
- в основу разработки методики изучения научных основ и прикладных информационных технологий будет положен подход, основанный на идеологии перехода от информационных процессов к информационным технологиям.
В соответствии с целью и рабочей гипотезой определяются следующие задачи исследования:
1. Обосновать необходимость изучения научных основ информационных технологий в школьном курсе информатики. Проанализировать роль и место изучения информационных и коммуникационных технологий в решении общеобразовательных задач школьного курса информатики и определить новые подходы к формированию умений эффективно применять информационные технологии в учебной деятельности.
2. Уточнить содержание понятия и предметной области информационной технологии.
3. Выделить состав и содержание основных компонентов научных основ информационных технологий на основе системно-структурного анализа, найти место научных основ информационных технологий во всех линиях школьного курса информатики.
4. Разработать методическую концепцию взаимосвязанного изучения научных основ и конкретных реализаций прикладных информационных технологий.
Теоретико-методологическую основу исследования составили:
- работы специалистов в области информатики и ее философских аспектов (Р.Ф.Абдеев, Е.П.Велихов, В.М.Глушков, А.А.Дородницин, А.П.Ершов, К.К.Колин, Н.Н.Моисеев, И.А.Мизин, А.И.Ракитов, А.Д.Урсул, и др.);
- работы по кибернетике и теории систем (Н.Винер, А.Н.Колмогоров, В.М.Глушков, А.Берг, Б.В.Бирюков, А.Я.Мороз, В.А.Острейковский, У.Р.Эшби, А.ЯЛернер, К.Шеннон, А.А.Ляпунов, и др.);
- методология системного подхода в научном познании (А.Н.Аверьянов, И.В.Блауберг, У.Р.Эшби, А.И.Уемов, Э.Г.Юдин и др.) и к явлениям педагогической действительности (М.С.Каган, В.В.Краевский, И.Я.Лернер, и др.);
- теоретические основы развития технологии (Е.П.Велихов, В.И.Гриценко, А.А.Дородницин, Б.М.Кедров, А.А.Кузин, А.П.Ершов, Г.И.Марчук, М.Марков, А.А.Самарский, Б.Я.Советов и др.);
- теория и методы моделирования и их использование в педагогических исследованиях (В.А.Штофф, Ю.А.Гастев, Б.А.Глинский, Б.С.Грязнов, Б.С.Дынин, И.Б.Новик, Л.И.Уемов, В.С.Парин, В.С.Тюхтин, Л.Н.Кочергин, А.Д.Урсул, К.Е.Морозов и др.);
- теория личности как субъекта самопознания и саморазвития (К.А.Абульханова-Славская, А.В.Брушлинский, В.В.Давыдов, С.Л.Рубинштейн и др), личностно-деятельностный подход к организации образовательного процесса (Л.С.Выготский, П.Я.Гальперин, А.Н.Леонтьев и др.), концепция личностно-ориентированного образования (Е.В.Бондаревская, В.В.Сериков, И.С.Якиманская и др.);
- труды по информатизации образования (С.А.Бешенков, А.П.Ершов, А.А.Кузнецов, М.П.Лапчик, В.М.Монахов, Е.С.Полат, И.В.Роберт, Е.К.Хеннер и др.);
- работы в области проектирования учебных программ по информатике
(С.А.Бешенков, Т.А.Бороненко, Т.Б.Захарова, С.Г.Григорьев, А.А.Кузнецов, М.П.Лапчик, Н.В.Макарова, А.В.Могилев, Е.А.Ракитина, И.Г.Семакин, А.Л.Семенов, Н.Д.Угринович, Е.К.Хеннер и др.); - концепции образовательных стандартов (В.С.Леднев, М.В.Рыжаков и др.), требований к результатам обучения и оценивания учебных достижений (А.А.Кузнецов, Э.А.Красновский, Г.С.Ковалева, А.О.Татур и др.)
Для решения поставленных задач и проверки выдвинутой гипотезы применялись различные теоретические и эмпирические методы: анализ философской, методологической, педагогической, научно-технической, психологической, социологической и методической литературы по проблеме исследования, в том числе и зарубежной, системный подход и анализ результатов деятельности педагогов и обучаемых, обобщение опыта экспериментальной работы, беседы, опросы и анкетирование, наблюдение за ходом учебного процесса.
Научная новизна и теоретическая значимость результатов исследования заключаются в следующем.
Определены основные факторы и современные подходы к изучению информационных технологий в общеобразовательном курсе информатики, обусловленные изменением целей и ценностей образовательного курса информатики, его фундаментализацией, тенденциями развития области информационных технологий, развитием системных, интегративных процессов в науке и образовании, необходимостью реализации междисциплинарного подхода в обучении.
Обоснованы возможности усиления фундаментальной и сохранения прикладной направленности школьного курса информатики на основе выделения в содержании курса информатики двух взаимосвязанных частей: изучения научных основ информационных технологий и освоения прикладных информационных технологий.
Раскрыта сущность и содержание изучения научных основ
информационных технологий в общеобразовательной школе, выделены и обоснованы компоненты научных основ информационных технологий.
Показаны направления изменения содержания курса информатики на разных ступенях обучения с учетом компонентов научных основ информационных технологий.
Практическая значимость исследования заключается в том, что его основные результаты могут быть использованы для:
1) совершенствования системы школьного и вузовского обучения информатике и информационным технологиям на основе усиления его фундаментальной, а также сохранения практико-ориентированной направленности;
2) разработки программно-методического комплекса обучения информатике и информационным технологиям;
3) разработки учебников и методических пособий по курсу информатики и информационных технологий для разных ступеней обучения.
Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечены всесторонним анализом поставленной проблемы, обусловлены опорой на современные психолого-педагогические концепции, системный подход; адекватным сочетанием теоретических и эмпирических методов исследования, соответствующих его целям и задачам; достаточной широтой апробации основных теоретических выводов, полученных в ходе исследования, количественным и качественным анализом результатов проведенного опытно-экспериментального исследования.
Апробация результатов исследования:
Основные положения исследования и его результаты обсуждались и были одобрены на заседаниях лаборатории обучения информатики Института содержания и методов обучения Российской академии образования, на заседаниях кафедры информатики и методики преподавания информатики и кафедры прикладной математики Омского государственного педагогического университета, на региональных семинарах и совещаниях,
всероссийских и международных конференциях в Омске (1984-2004 гг.), в Магнитогорске (1995 г.), в Туле (1995 г.), в Новосибирске (1997 г.), в Перми (1999 г.), в Калининграде (2004 г.), в Воронеже (2005 г.), в Троицке «Применение новых технологий в образовании» (1994, 1996, 1997, 2004 гг.), в Москве «Образовательные стандарты: проблемы и перспективы» (1995 г.) «Информационные технологии в образовании» (ИТО-1987, ИТО-1998, ИТО-2004), в Санкт-Петербурге (2005 г.).
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Изучение научных основ информационных технологий способствует усилению фундаментализации курса информатики на всех ступенях обучения в общеобразовательной школе, способствуя развитию личности учащихся как приоритетной задаче всего образования, развитию основ научного мировоззрения учащихся, подготовке их к труду и продолжению образования, обеспечению конвертируемости полученного образования, возможности эффективного усвоения новых технологий и новых профессий. В то же время это позволяет сохранить прикладную направленность обучения за счет осознанного подхода к реализации любой информационной технологии, понимания единства методов формального представления информации в информационных технологиях, понимания сущности технологического подхода к организации целенаправленных информационных процессов.
2. Системный подход к анализу информационных технологий позволяет выделить основные компоненты, составляющие научные основы информационных технологий и необходимые для систематического изучения в школьном курсе информатики. К ним относятся: технологический, функциональный, кибернетический аспекты организации информационных технологий как целенаправленного информационного процесса; методы формализации и моделирования, алгоритмизации и дискретизации информации и процедур ее кодирования, передачи и обработки.
3. Выделенные компоненты научных основ информационных технологий могут реализоваться в курсе информатики путем структурирования основных содержательных линий и дополнения их соответствующим содержанием, составляющим сущность изучения научных основ информационных технологий.
4. Изучение научных основ информационных технологий целесообразно инициировать уже в начальной школе и осуществлять на всех ступенях обучения общеобразовательной школы. Это отвечает современным тенденциям перехода к системе непрерывного образования, преемственности обучения на всех его этапах в общеобразовательной школе, реализации внутрипредметной и межпредметной интеграции курса информатики, формированию общеучебных и общеинтеллектуальных умений и навыков и ключевых компетенций.
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложений.
