Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы методики использования баз данных 13
1.1. Психолого-педагогические основы методики использования информационных технологий в образовательном процессе 13
1.2. Основные направления использования баз данных в образовательном процессе 27
1.3. Подходы к организации подготовки студентов педагогического вуза в области информационных технологий 31
1.4. Цели и задачи обучения работе с системами управления базами данных 38
1.5. Программированное обучение. Персонализированная система обучения или план Келлера - один из примеров реализации «модели полного усвоения» 45
1.6. Принципы отбора содержания раздела «Системы управления базами данных» 50
1.6.1, Базы данных: их классификация и способы представления информации 50
1.6.2. Классификация систем управления базами данных. Банки данных. Отличие баз данных от баз знаний 56
1.6.3.Этапы проектирования баз данных 62
1.6.4. Типы информационных задач, решаемых с использованием систем управления базами данных 63
1.6.5. Принципы отбора содержания раздела «Системы управления базами данных» 66
Выводы по первой главе 68
Глава 2. Подготовка студентов педагогического вуза к использованию систем управления базами данных 71
2.1. Методические подходы к обучению разделу «Системы управления базами данных» 71
2.2. Этапы подготовки студентов, уровни усвоения понятий раздела «Системы управления базами данных» 74
2.3. Системы управления базами данных как объект изучения 77
2,3.1. Цели, задачи, методы и средства обучения разделу «Системы управления базами данных» 77
23.2. Выбор системы управления базами данных 79
2.3.3. Содержание раздела «Системы управления базами данных» 83
2.3.4. Учебные базы данных 84
2.3.5. Компьютерные лабораторные работы - ведущая форма организации обучения 86
2.3.6. Технология обучения работе с базами данных 88
2.4. Второй уровень самостоятельности при изучении раздела «Системы управления базами данных» 98
2.5. Системы управления базами данных как средство обучения 100
Выводы по второй главе 102
Глава 3.Содержание и методика проведения опытно-экспери ментальной работы 108
3.1. Организация опытно-экспериментальной работы 108
3.2. Результаты опытно-экспериментальной работы 117
Выводы по третьей главе 124
- Психолого-педагогические основы методики использования информационных технологий в образовательном процессе
- Методические подходы к обучению разделу «Системы управления базами данных»
- Организация опытно-экспериментальной работы
Введение к работе
Актуальность исследования. Развитие образования прежде всего связывается с дальнейшей его компьютеризацией и информатизацией. Наиболее очевидным проявлением информатизации образования является преобразование содержания учебных дисциплин, направленных на общеобразовательную и профессиональную подготовку в области информатики и информационных технологий. Суть информатизации образования, по мнению С. А- Христочев-ского, заключается и в том, что «обучаемому становится доступным гигантский объем информации в базах данных, базах знаний, в экспертных системах, компьютерных архивах, справочниках или энциклопедиях» [138, с. 13]. В связи с этим умение получить требуемую информацию, в том числе и из баз данных, необходимо любому человеку.
В современной культуре стремительно возрастает роль компьютера как хранилища структурированной информации. Относительная простота доступа к такой информации позволяет изменить функции образования. Необходимость запоминания большого объёма фактического материала постепенно заменяется выработкой готовности осуществлять поиск знаний при помощи информационных технологий на основе умений определять область поиска и выяснять, какая именно информация необходима для решения учебных задач. Информатизация как решающий фактор развития образования предполагает подготовку высококвалифицированных кадров, способных разрабатывать и использовать в своей профессиональной деятельности различные средства информационного обеспечения.
Информатизация высшей педагогической школы соответственно должна обеспечить подготовку учителей, которые смогут преобразовывать содержание учебных предметов на основе компьютеризации и информатизации. Поэтому компьютерное образование в высшей педагогической школе должно быть направлено на изучение современных средств хранения, поиска и обработки информации. Среди них базы данных и информационные системы имеют особую значимость. Существует целый ряд задач, для решения которых требуется использовать системы управления базами данных (СУБД) или информационные системы, спроектированных на их базе. К таким задачам можно отнести: педагогическое управление; финансовое обеспечение образовательного процесса; сервисное обслуживание учащихся и учителей (например, в библиотеке); задачи, требующие использования нормативных и справочных материалов, например, при подготовке к уроку, при составлении различных отчетов, справок и других документов, связанных с деятельностью учебного заведения и многое другое.
Повсеместное распространение СУБД порождает необходимость в формировании умения работать с ними у широкого круга пользователей, в том числе и учителей (независимо от специальности). Изучение раздела «Системы управления базами данных» курса информатики и обучение работе с базами данных рассматривается нами как один из важнейших элементов подготовки будущего учителя в области информационных технологий.
Создание языковых программных средств баз данных и обучение работе с ними конечных пользователей исследовались в работах российских и зарубежных специалистов в области информационных систем В. А. Белова, М. С. Диго, Н. Е. Емельянова, К. Дейта, Дж. Ульмана. Специфике преподавания раздела курса информатики в технических вузах и университетах, связанного с изучением СУБД, посвящены исследования А. И. Змитровича [48], Г. И. Ревункова [80], М. С. Диго [34] и др. Исследования по методике обучения школьников использованию баз данных при изучении основ информатики провел В. Э. Фреймам [134]. Наряду с информатикой использование баз данных на уроках истории и географии средней школы рассматривал В. Р. Ле-щинер [79]. Некоторые аспекты изучения школьниками систем управления базами данных были предложены Л. И. Долинером [37, 38], И. Г. Семакиным [115, 116], Ю. А, Шафриным и О. В. Ефимовой [45]. Е. Л. Васениной [13] была предложена методика изучения универсальных информационных технологий в школьном курсе информатики. Исследования по методике преподавания
Психолого-педагогические основы методики использования информационных технологий в образовательном процессе
Деятельность человека постоянно связана с восприятием и накоплением информации об окружающей среде, отбором и обработкой этой информации при решении различных задач, обменом ею с людьми. С течением времени комплекс этих операций, методы и средства их реализации послужили основой для создания информационных систем, основное назначение которых -это информационное обеспечение пользователя, то есть предоставление ему необходимых сведений из определенной предметной области. Потребности и интересы человека определяют тот результат, который может быть получен от информатизации, так как «суть последней — не просто доступность информации, но и все более интенсивное использование. Существует и обратное влияние информационных технологий на систему ценностей и социальных установок как отдельных людей, так и их объединений (групп)» [102, с. 2]. Психологическая готовность к жизни в информационном обществе, компьютерная грамотность, культура использования персонального компьютера как средства решения задач необходимы сейчас каждому человеку независимо от профессии.
Становление информационного общества, создание новых информационных технологий невозможно без всестороннего и активного использования информационных технологий на всех уровнях образовательной системы. Под новыми информационными технологиями (НИТ) мы будем понимать совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных в технологическую цепочку, обеспечивающую сбор, обработку, хранение, распространение, транспортировку и отображение информации с целью снижения трудоемкости процессов использования информационного ресурса, а также повышения их надежности и оперативности [63, с. 5]. Стремительное совершенствование технической базы и технологии в обществе порождает соответствующие темпы обновления знаний, и по мнению исследователей, «однозначно свидетельствуют, что образование переживает.,, кризисное время» [54, с. 3]. В современной культуре стремительно возрастает роль компьютера как хранилища структурированной информации. Сравнительная простота доступа к такой информации позволяет изменить функции образования. Необходимость запоминания большого объёма фактического материала постепенно заменяется выработкой готовности осуществлять поиск информации при помощи информационных технологий. Главным становится умение определять область поиска и выяснять какая именно информация необходима для решения учебных задач. В исследованиях по психологии и педагогике обращается внимание на то, что вследствии появления в школе новых предметов увеличивается количество информации, которую подросток должен запомнить, в том числе механически. В связи с этим у школьников подросткового возраста часто возникают проблемы с памятью. Информационные технологии предоставляют возможность оптимизировать объем необходимых традиционных знаний. Человеку предоставляется возможность выделения основных принципов в учебной информации и обязательной связи их с фактами. Для этого необходимы знания и умения применения НИТ. Это совпадает с мнением М. П. Лапчика: «каждый член общества должен иметь соответствующую грамотность в области обыденного применения компьютеров как средства поддержки программных инструментов для обработки информации и коммуникаций» [70, с. 4].
Методические подходы к обучению разделу «Системы управления базами данных»
В настоящее время при обучении информатике в школе, как было отмечено в материалах коллегии Министерства образования Российской Федерации от 22.02.95, «используются несколько программ и учебных пособий;, значительно отличающихся друг от друга по содержанию и направленности изложения материала, глубине изучения отдельных вопросов» [86, с. 17]. С этими программами в свою очередь не стыкуются программы вступительных экзаменов в вузы и из них невозможно вычленить единые требования к уровню выпускников общеобразовательной школы. Министерство образования Российской Федерации рекомендовало проводить преподавание курса «Основы информатики и вычислительной техники» по программам, опубликованным в сборниках программ средней общеобразовательной школы- Каждая из этих программ ориентирована на свой базисный учебник. По мнению авторов этих учебников, после двух- или трехлетнего изучения курса «Основы информатики и вычислительной техники» выпускники школ должны ориентироваться в основах алгоритмизации и написании программ, уметь работать с тестовыми редакторами, базами данных и электронными таблицами. Однако на практике в большинстве случаев те программные среды, с которыми учащихся обучали работать, не используются ни в одной «внешкольной» области применения персональных компьютеров. В то время как современные условия требуют, чтобы выпускник школы, окончив ее, мог сразу, не обучаясь заново, сесть за компьютер и либо работать за ним в качестве пользователя, владеющего наиболее распространенными информационными технологиями, либо, обладая навыками самообразования, освоить самостоятельно нужный пакет. Подведем итог: в старших классах школ, колледжей, гимназий и других общеобразовательных учреждениях целесообразно обучать работе с профессиональными средствами. Это совпадает с мнением Т. А. Бороненко [8, с. 29].
Учет современных требований к выпускнику, по мнению автора, является одной из причин того, что в настоящее время в вузах и ряде школ преподавание информатики проводится по оригинальным авторским программам. Также появилось множество компьютерных школ, кружков, курсов, которые предлагают различные программы для приобретения именно практических умений работы с информационными технологиями. Таким образом, вместо теоретического изложения учащимся предлагаются множество практических заданий и инструкций по их выполнению.
Несмотря на динамику развития технических и программных средств, обозначилась явная тенденция к стабилизации основных технологических подходов к обработке данных: функции клавиатуры, принципы организации и работы с файловой системой, обработки текстов, электронных таблиц, баз данных [25 или 26]. Одним из базовых разделов, входящих в курсы информатики или информационных технологий общеобразовательных школ и педагогических вузов, является раздел, сгруппированный под одним из заголовков «Базы данных» или «Системы управления базами данных». Данный раздел является обязательной компонентой содержания обучения информатике в общеобразовательной школе и входит в профессиональную подготовку различных специалистов, которых готовят в техникумах, колледжах и вузах. Таким образом, данный раздел должен изучаться во всех учебных заведениях, однако на практике из-за нехватки часов данный раздел не рассматривают. В случае изучения СУБД преподавание ведется по оригинальным авторским программам. На наш взгляд, наметилось несколько вариантов изучения конкретной системы управления базами данных: либо по одному из специальных пособий для изучения СУБД, либо по разработкам уроков или планам лабораторных работ, опубликованным в специальных изданиях (журнал «Информатика и
-73 образование», газета «Информатика» (приложение к газете «1 сентября»)). Как правило, эти источники определяют содержание обучения. Следует отметить подход группы авторов под руководством Ю. А. Шафрина к изучению в общеобразовательной школе СУБД Microsoft Access 2.0. [45]. Основное внимание авторы уделяют практическим занятиям. В этом пособии информационные технологии (в частности, СУБД Microsoft Access 2.0.) изучаются на примере решения конкретных учебных задач. Изучение Microsoft Access 2.0. начинается с создания простейшей базы данных, которая содержит таблицу из 6 записей. Последующие задания построены с опорой на эту базу данных. На наш взгляд, для изучения работы с базами данных требуется больше количество записей в таблице, так как база данных (а, значит, и таблицы) должна быть приближена к реальной жизни. В следствии этого на их основе можно будет сформулировать учебные задачи, схожие с задачами из практической деятельности. Заметим, что для таблицы из 6 записей вызовет некоторое затруднение формулировка учебных заданий для демонстрации всех возможностей поиска в базе данных, а о показе связей между таблицами вообще не может идти речи. Что, на наш взгляд, также важно при обучении работе с современными базами данных и СУБД.
Организация опытно-экспериментальной работы
Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе Курганского государственного педагогического института (КГПИ) в период 1994-95 гг., в период 1996-99 гг. на базе Уральского государственного педагогического университета (УрГПУ) г. Екатеринбурга и в 1999г на базе Курганского государственного университета: Подготовительный этап:
- в рамках курса «FoxBase-b со студентами 2 курса специальности «учитель математики и основ экономики» и со студентами 4 курса специальности «учитель математики и основ информатики и вычислительной техники» физико-математического факультета КГПИ в 1994/95 уч. г.;
- в рамках спецкурса «Clipper 5.01» со студентами 4 курса специальности «учитель математики и основ информатики и вычислительной техники» физико-математического факультета КГПИ в первом семестре 1995/96 уч. г.; Формирующий этап:
- в рамках спецкурса «Информационные технологии» и в рамках курса «Математика и Информатика» со студентами 2 курса социально-педагогического факультета УрГПУ в 1997/99 уч. г.;
- в рамках курса «Математика и Информатика» со студентами психологического факультета УрГПУ в 1997/98 уч. г.;
- в рамках курса «Информационные технологии» со студентами различных факультетов в компьютерной школе в 1997/99 гг.;
- в рамках курса «Математика и Информатика» со студентами 2 курса специальности «психология» Курганского государственного университета в 1998/99 уч. г. - контрольная группа.
Группы студентов участвовали в опытно-экспериментальной работе в полном составе. Уровень подготовки отдельных студентов варьировался в широких пределах: от низкого (слабая подготовка) до высшего.
В процессе экспериментальной работы решались следующие задачи:
- определение цели, задач, методов и средств обучения студентов педагогического вуза работе с системами управления базами данных;
- уточнение содержания раздела «Системы управления базами данных» для изучения студентами педагогического вуза;
- апробация и корректировка технологии обучения работе с базами данных;
- обработка и анализ полученных результатов опытно-экспериментальной работы.
В ходе опытно-экспериментальной работы постепенно уточнялась методика преподавания раздела «Система управления базами данных» и выявилась оптимальная форма организации обучения. В проведении опытно-экспериментальной работы можно выделить следующие этапы:
I. Обучение,ориентированное на лекции и индивидуальные задания.
II. Обучение7ориентированное на компьютерные лабораторные работы.
В качестве способов анализа результатов опытно-экспериментальной работы были использованы: беседы, анкетирование, наблюдение за деятельностью студентов, анализ результатов деятельности студентов.
