Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические и методологические основы дифференцированного обучения информатике в системе среднего профессионального образования 17
1.1. Особенности обучения информатике в системе среднего профессионального образования 17
1.2. Существующие подходы к осуществлению дифференцированного обучения информатике 30
1.3. Психолого–педагогические особенности обучения студентов с использованием информационных и телекоммуникационных технологий 41
1.4. Отбор содержания учебных материалов для дифференцированного обучения информатике 48
Выводы по главе 1 61
ГЛАВА 2. Телекоммуникационные, информационные и облачные технологии как инструмент для дифференциации обучения 64
2.1. Подходы к проектированию и использованию телекоммуникационных систем 64
2.2. Подходы к проектированию сетевых баз учебных материалов 74
2.3. Анализ возможностей облачных технологий и подходы к их использованию в образовании 85
Выводы по главе 2 104
ГЛАВА 3. Использование телекоммуникационной базы учебных материалов для дифференциации обучения информатике в системе среднего профессионального образования 106
3.1. Цели и содержание обучения курсу «Технические средства информатизации» в технических колледжах (профессиональных образовательных организациях) 106
3.2. Разработка телекоммуникационной базы учебных материалов для дифференциации обучения 117
3.3. Формирование телекоммуникационной базы учебных материалов для дифференцированного обучения информатике 129
3.4. Методы дифференцированного обучения информатике в системе среднего профессионального образования с использованием телекоммуникационной базы учебных материалов 134
3.5. Экспериментальная проверка эффективности дифференцированного обучения информатике в системе среднего профессионального образования с использованием телекоммуникационной базы учебных материалов 142
Выводы по главе 3 166
Заключение 168
Библиография
- Существующие подходы к осуществлению дифференцированного обучения информатике
- Отбор содержания учебных материалов для дифференцированного обучения информатике
- Подходы к проектированию сетевых баз учебных материалов
- Разработка телекоммуникационной базы учебных материалов для дифференциации обучения
Введение к работе
Актуальность исследования. Развитие системы образования непосредственно зависит от развития всех ее уровней, а система среднего профессионального образования тесно связана с потребностями общества в высококвалифицированных кадрах. Например, в п.1 ст. 23 Федерального закона от 29.12.2012 № 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» системе среднего профессионального образования уделено первостепенное внимание.
Существенное значение в современном профессиональном сообществе отводится знаниям из области информатики: в области информационных технологий, устройства персонального компьютера и других мобильных компьютерных устройств, периферийными устройствами и программным обеспечением. Существует ряд исследований в области подготовки по информатике в системе профессионального образования (работы Е.И. Виштынецкого, А.О. Кривошеева, И.Ю. Гороховой, С.Н. Исаковой, Ю.А. Кустова, Л.Л. Султановой, С.Р. Удалова и других ученых). Обучение информатике в системе среднего профессионального образования решает две основные группы задач. Первая из них связанна с формированием у студентов целостной научной картины мира. Вторая – с формированием специфического набора конкретных знаний, умений и навыков, востребованных современным обществом и уровнем развития информационных и телекоммуникационных технологий.
Однако, опыт преподавания в системе среднего профессионального образования и анализ существующих исследований показывает, что поступающие имеют достаточно слабую подготовку по информатике и информационным технологиям, что связано с рядом объективных причин: информатика как наука имеет гораздо более высокие темпы роста по сравнению с другими отраслями человеческой деятельности, абитуриенты изучали школьный курс информатики, используя различное, а иногда устаревшее материально-техническое и программное обеспечение. Перечисленные факторы существенно влияют на уровень и качество знаний по информатике, а также снижают учебную мотивацию.
Анализ существующей методической системы обучения информатике показывает, что вопросам подготовки по информатике студентов различных специальностей в системе профессионального образования уделяется меньше внимания, чем изучению этих вопросов применительно к системе общего и высшего профессионального образования. Различные подходы к совершенствованию методики преподавания информатики исследованы в работах С.А. Бешенкова, Б.С. Гершунского, С.Г. Григорьева, А.П. Ершова, Э.И. Кузнецова, А.А. Кузнецова, А.Г. Кушниренко, М.П. Лапчика, И.В. Левченко, А.С. Лесневского, В.М. Монахова и других исследователей. Авторы обращают внимание на существующую потребность в совершенствовании методики обучения информатике на основе учета индивидуальных особенностей обучаемых. Однако в этих работах недостаточно раскрыты специфические особенности обучения информатике студентов технических профессиональных образовательных организаций. В их числе: принципиально отличающийся начальный уровень подготовки студентов по информатике, различные профильные направления подготовки студентов в рамках одного учреждения среднего профессионального образования. При такой «сборной» группе студентов необходимо обращать внимание не только на уровень усвоения изучаемого материала, но и на особенности его восприятия (быстро или медленно), организации обучения (лекции, лабораторные работы, практические и семинарские занятия), а также возрастные и психо-физиологические особенности каждого студента (в одной группе могут оказаться студенты с разницей в возрасте в 2-3 года). Таким образом, требуется учитывать необходимость как уровневой, так и профильной дифференциации, иметь возможность варьировать вид деятельности, способы и формы предоставления материала индивидуально для каждого студента с
учетом уровня его подготовки, а также индивидуальных возможностей и личных особенностей.
Методическая система обучения информатике, предоставляя обучаемым все
возможности для изучения общих положений информатики, инвариантных
относительно профиля выбранной специальности, должна предусматривать
эффективное использование информационных и телекоммуникационных
технологий, применение которых позволяет перевести процесс дифференциации на
новый уровень. Возможности информационных и телекоммуникационных
технологий в системе среднего профессионального образования рассмотрены в
трудах А.А. Беспалько, Ю.С. Брановского, Я.А. Ваграменко, В.В. Гриншкуна
В.А. Извозчикова, А.Ю. Уварова и других ученых, которые отмечают не только
необходимость их использования, но и выделяют в качестве основного направления
эффективность применения телекоммуникаций в системе среднего
профессионального образования. Вопросы индивидуализации и дифференциации
образовательного процесса стали предметом диссертационных исследований
М.К. Акимовой, Н.В. Асташкиной, Н.В. Ахаевой, Н.И. Воропаева, O.A. Ефремовой,
О.С. Ивасюк, Т.Б. Захаровой, Е.А. Киселевой, А.А. Кузнецова, В.Т. Козловой,
А.В. Кудрявцева, Х.М. Курдановой, P.E. Минасян, Л.Г. Мишиной,
С.А. Минихановой, С.Б. Пустовалова, Ю.А. Прасоловой, И.И. Резвицкого и других. Проведенный анализ направлений дифференциации обучения информатике, проблем совершенствования содержания, методов и организационных форм обучения информатике показал, что до настоящего времени в педагогических исследованиях не уделялось достаточного внимания проектированию, разработке и применению специальным образом организованной базы учебных материалов по информатике в процессе профильной специализации учащихся в профессиональных образовательных организациях. В частности, мало проработаны вопросы обучения информатике с учетом индивидуальных и личностных особенностей и возможностей обучающихся, основанного на использовании современных информационных технологий. Таким образом, целесообразно предусмотреть разработку специализированной базы учебных материалов по информатике на основе современных подходов к использованию телекоммуникационных технологий, позволяющих на практике осуществить дифференциацию обучения в условиях конкретной профессиональной образовательной организации. (Под телекоммуникационной базой учебных материалов понимается совокупность описаний и система учебных материалов предметной области, структурированных и связанных между собой, учитывающих индивидуальные возможности и личностные особенности обучающихся, комплекс программных средств, обеспечивающих управление созданием, размещением, хранением и выдачей персонализированных наборов учебных заданий, доступ к которым осуществляется с использованием локальных и глобальных компьютерных сетей.) При этом выбор элементов и направлений дифференциации содержания обучения информатике необходимо осуществлять в зависимости от индивидуальных возможностей и особенностей подготовки студентов в строгом соответствии со спецификой профессиональной деятельности будущих выпускников, с учетом особенностей использования в ней информационных и телекоммуникационных технологий. Очевидно, что реализация подобного подхода может быть осуществлена исключительно на основе детального изучения и моделирования такой базы учебных материалов по информатике.
Таким образом, имеется противоречие между существенным дидактическим потенциалом телекоммуникационных технологий, баз данных и значимостью дифференциации обучения информатике с точки зрения эффективности подготовки студентов профессиональной образовательной организации, с одной стороны, и отсутствием методики такого обучения, основанной на использовании
телекоммуникационной базы учебных материалов для построения индивидуальных траекторий обучения информатике студентов в системе среднего профессионального образования с учетом их возможностей и личных особенностей, с другой стороны.
Необходимость устранения данного противоречия свидетельствует об актуальности темы, выбранной для исследования.
Проблема исследования – каковы теоретические, технологические, методические и практические основы проектирования, создания и использования телекоммуникационной базы учебных материалов для дифференцированного обучения информатике в системе среднего профессионального образования.
Целью исследования является разработка и экспериментальная проверка эффективности методической системы дифференцированного обучения информатике, основанной на применении телекоммуникационной базы учебных материалов, учитывающей индивидуальные возможности и личные особенности студентов за счет предоставления им персонально подобранных наборов заданий, по содержанию отвечающих требованиям подготовки специалистов в системе среднего профессионального образования.
Объект исследования – методическая система обучения информатике в системе среднего профессионального образования.
Предмет исследования – дифференциация обучения информатике в системе среднего профессионального образования на основе использования телекоммуникационной базы учебных материалов.
В основу исследования положена гипотеза, согласно которой эффективность и качество подготовки студентов по информатике в профессиональных образовательных организациях можно повысить за счет:
усвоения теоретического материала и формирования практических навыков студентов в процессе обучения информатике, соответствующих особенностям направлений профильной подготовки, характерных для системы среднего профессионального образования;
моделирования системы учебных материалов для обучения информатике, учета специфики соответствующей модели при формировании дифференцированного курса информатики, использования локальных и глобальных компьютерных сетей для индивидуального предоставления студентам учебного материала и заданий;
включения в систему обучения информатике специальным образом подобранных учебных материалов, собранных и систематизированных в виде телекоммуникационной базы.
Цель, предмет и гипотеза исследования потребовали решения следующих задач:
-
Изучить теоретические и методологические аспекты обучения информатике в системе среднего профессионального образования, обосновать целесообразность и значимость использования телекоммуникационных технологий для дифференциации такого обучения;
-
Выявить подходы к отбору содержания дифференцированного обучения информатике, основанного на деятельностной модели специалиста, отражающей индивидуальные возможности и личные особенности студентов;
-
Определить цели и содержание дифференцированного обучения курсу «Технические средства информатизации» для студентов технических колледжей по специальности 230000 «Информатика и вычислительная техника» следующих направлений подготовки: 230701 «Прикладная информатика (по отраслям)», 230115 «Программирование в компьютерных системах»;
-
Разработать модель, на основе которой создать телекоммуникационную базу учебных материалов для дифференцированного обучения информатике, а так же
отобрать технологии для построения телекоммуникационной базы учебных материалов, сформулировать требования к ее проектированию и использованию;
-
Разработать методы, средства и необходимый учебный материал для проведения занятий в условиях дифференциации обучения информатике для системы среднего профессионального образования;
-
Экспериментально оценить эффективность предлагаемой методической системы.
Методологическую основу исследования составляют на философском уровне – В.А. Дмитриенко, Д. Дьюи, А. Маслоу, Г.И. Петровой, Ж. Пиаже, Н.С. Розова, И.Э. Унта, Г.П. Щедровицкого и других; на теоретическом уровне – В.С. Гершунского, В.И. Загвязинского, В.В. Краевского, В.М. Полонского, И.Я. Лернера, М.Н. Скаткина, В.А. Сластенина и других; на предметном уровне – работы С.А. Бешенкова, Т.А. Бороненко, С.Г. Григорьева, А.Р. Есаяна, О.Ю. Заславской, Т.Б. Захаровой, А.А. Кузнецова, К.К. Колина, М.П. Лапчика, И.В. Левченко, А.Я. Фридланда и другие; на технологическом уровне (использование информационных технологий) – С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, С.А. Жданов, О.Ю. Заславская, Г.А. Краснова, А.А. Кузнецов, С.И. Макаров, Е.В. Огородников, Е.С. Полат, И.В. Роберт, А.Л. Семенов, Е.К. Хеннер; (разработка проектирование и программирование баз данных) – П. П.-Ш. Чен, Р.А. Bernstein, Д. Крепке, Т. Конноли, В.П. Дрибас, М.В. Копейкин, А.В. Брешенков, К. Дейт и другие.
Методы исследования.
В ходе диссертационного исследования для решения поставленных задач использовались теоретические методы исследования: анализ научной литературы по философии, педагогике, информатике, профильной и специализированной литературы, эмпирические – анализ и тестирование педагогических и специальных программных средств, моделирование, экспериментальная педагогическая деятельность, анкетирование, тестирование, проведение занятий с учащимися Университетского колледжа информационных технологий ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского», наблюдение за ходом и результатами образовательного процесса, статистические – математическая обработка статистических данных, полученных в ходе проведения экспериментальной работы.
Научная новизна исследования:
-
Обоснована целесообразность использования информационных, телекоммуникационных и облачных технологий и, в частности, локальных сетей для дифференциации обучения информатике на основе создания и использования специальной базы учебных материалов, построенной с учетом индивидуальных возможностей и личных особенностей студентов в системе среднего профессионального образования;
-
Определены подходы к отбору учебного материала для дифференцированного обучения информатике и разработке специальной базы данных на основе использования телекоммуникационных технологий для применения при обучении информатике в системе среднего профессионального образования;
-
Создана модель телекоммуникационной базы учебных материалов по информатике, определена ее структура, а также структура ее содержательного наполнения, отобрана технология для реализации этой модели;
-
Предложены подходы к дифференциации обучения информатике на основе применения разработанной базы учебных материалов с использованием локальных, телекоммуникационных и облачных технологий.
Теоретическая значимость исследования состоит в обосновании целесообразности профильной и уровневой дифференциации обучения информатике в системе среднего профессионального образования за счет введения в содержание
обучения информатике специальным образом подобранных учебных материалов, систематизированных в виде телекоммуникационной базы и доставляемых студентам с помощью локальных и глобальных компьютерных сетей; выявлении подходов к моделированию системы учебных материалов на основе выделения и учета индивидуальных возможностей и личных особенностей студентов; формулировке требований к проектированию и использованию такой базы учебных материалов.
Практическая значимость результатов исследования:
-
Определены цели и содержание курса «Технические средства информатизации» для дифференцированного обучения на основе использования телекоммуникационной базы учебных материалов;
-
Разработана телекоммуникационная база учебных материалов для дифференцированного обучения информатике студентов 2-х курсов, обучающихся по специальности 230000 «Информатика и вычислительная техника» (направления профессиональной подготовки: 230701 «Прикладная информатика (по отраслям)», 230115 «Программирование в компьютерных системах») в системе среднего профессионального образования. База содержит более 300 различных заданий, которые используются для формирования наборов задач, тестов и анкет, с учетом индивидуальных возможностей, личных особенностей студентов и специфики профессиональной деятельности будущих специалистов;
-
Для создания телекоммуникационной базы учебных материалов использованы современные телекоммуникационные технологии, в числе которых: онлайн PaaS-сервисы Appfog, Goole Docs; языки запросов MySQL, гипертекстовой разметки документа HTML, веб-программирования PHP, скриптовые Perl и Ruby; система конструирования сайтов WordPress, системы проектирования и управления баз данных Sybase Power Designer, PhpMyAdmin, Navicat и т.д.;
-
Разработаны методы дифференцированного обучения информатике на основе использования телекоммуникационной базы учебных материалов, в числе которых: самостоятельная работа студентов с базой учебных материалов с целью тренировок, закрепления материала или углубления знаний; обучение на основе созданного преподавателем персонального набора заданий для изучения нового материала, устного или письменного ответа, контроля уровня усвоения теоретического материала и формирования практических навыков; выполнение творческих домашних заданий; аудиторная и внеаудиторная работа; подготовка проекта или реферата на основе опорных понятий и др.;
-
Подготовлены учебно-методические пособия «Методика дифференцированного обучения на основе средств информатизации» и «Сто и пять приемов управления ситуацией формирования учебного успеха на уроках информатики», содержащие рекомендации и картотеку заданий для организации дифференцированного обучения информатике.
Обоснованность и достоверность работы обеспечивалась реализацией исследуемой методики дифференцированного обучения, основанной на использовании телекоммуникационной базы учебных материалов в системе среднего профессионального образования, опорой на современное содержание курса информатики и принципиальным соответствием результатов исследования основным положениям других исследователей методики обучения информатике; учетом научно-практического опыта и личным участием автора; обширной экспериментальной деятельностью по проверке выдвинутой гипотезы, использованием методов математической статистики в обработке результатов проводимых педагогических экспериментов; повышением качества обучения и развитием личностных характеристик обучающихся.
Исследование проводилось в три этапа с 2009 по 2014 год.
На первом этапе (2009-2011 годы) определялась степень разработанности научной проблемы дифференцированного обучения информатике в системе среднего профессионального образования. Изучалась философская, психолого-педагогическая, методическая литература по проблемам дифференциации обучения информатике, проводился анализ эмпирического материала, формулировались цель, гипотеза, задачи исследования; анализировались подходы к дифференциации обучения информатике на основе специальным образом отобранных заданий и задач.
На втором этапе (2011-2013 годы) выявлялись технология и этапы, проводилось моделирование, проектирование и разработка телекоммуникационной базы учебных материалов, учитывающих индивидуальные возможности и личные особенности студентов; разрабатывалась методика дифференцированного обучения информатике на основе телекоммуникационной базы учебных материалов в системе среднего профессионального образования.
На третьем этапе (2013-2014 годы) проводилась экспериментальная проверка эффективности дифференцированного обучения информатике с использованием телекоммуникационной базы учебных материалов, описание основных положений и результатов исследования оформлялось в виде диссертационной работы.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Подготовку по информатике студентов в системе среднего профессионального образования целесообразно осуществлять дифференцированно на основе использования «облачных» технологий и специально разработанной телекоммуникационной базы учебных материалов. Это позволит обеспечить готовность будущих специалистов к решению профильных практико-ориентированных задач за счет индивидуального развития основных компетенций студентов (предметных, личностных, общеучебных, а также полипрофессиональных, социально-личностных, монопрофессиональных);
-
Предложенные подходы к отбору и разработке учебных материалов, в числе которых: учет параметров обученности, обучаемости, общеучебных универсальных умений и навыков, особенностей психических процессов, уровня развития мотивации, выявленные технологии и средства (PaaS-сервисы Appfog, Goole Docs; языков MySQL, HTML, PHP, Perl и Ruby; движков сайтов WordPress, системы Sybase Power Designer, PhpMyAdmin, Navicat и другие) позволяют сформировать телекоммуникационную базу учебных материалов, использование которой способствует дифференциации обучения информатике;
-
Разработанная модель телекоммуникационной базы учебных материалов по информатике и методика дифференцированного обучения курсу «Технические средства информатизации» для студентов технического колледжа по специальности 230000 «Информатика и вычислительная техника», основанная на использовании телекоммуникационной базы учебных материалов, эффективна, что обусловлено целостным подходом к формированию теоретической модели, компонентов телекоммуникационной базы учебных материалов (таблицы критериев для отбора заданий, содержащей список студентов, преподавателей, задания, сформированные отчеты), более 300 специально разработанных задач и заданий по названному курсу и использованием соответствующих методов обучения студентов в системе среднего профессионального образования.
Апробация результатов исследования. Полученные результаты докладывались и обсуждались на конференциях: XVII конференции представителей региональных научно-образовательных сетей «Relarn – 2009» (Москва–Санкт-Петербург, 2009); Международных научно-практических конференциях «Повышение эффективности обучения и управления образовательными учреждениями с использованием технологий «1С»» (Москва, 2009, 2010); II Всероссийской конференции «Электронный документооборот – требование времени» (Москва, 2010); Городской научно-практической конференции «Современный учитель для
новой школы» (ГБОУ ВПО МГПУ, 2010); XII Национальном форуме информационной безопасности «Информационная безопасность России в условиях глобального информационного общества» (Москва, 2010); Педагогических чтениях научной школы управления образованием «Повышение профессиональной компетентности работников образования: актуальные проблемы и перспективные решения» (Москва, 2010, 2011); Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в образовании и науке «ИТО-Самара – 2011» (Самара, 2011); Городской научно-практической конференции «Студенческая наука – 2011» (ГБОУ ВПО МГПУ, 2011); Международной научно-практической конференции «Теоретические и методологические проблемы современного образования» (Москва, 2012); VIII Международной научно-практической конференции «Достижения ученых 21 века» (Тамбов, 2013); VI Международной научно-методической конференции «Математическое моделирование и информационные технологии в образовании и науке» (Казахстан, 2013); Всероссийской междисциплинарной научно-практической конференции «Системные стратегии: наука, образование, информационные технологии» (Воронеж, 2013); профессиональных конкурсах: «Учитель года» в номинации «Дебют» (2010, победитель); конкурс молодых ученых по программе «У.М.Н.И.К.» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (2012, победитель); заседаниях кафедры информатики и прикладной математики и кафедры информатизации образования ГБОУ ВПО города Москвы «Московский городской педагогический университет».
Результаты исследования внедрены в учебный процесс Университетского колледжа информационных технологий ФГБОУ ВПО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского», ГБОУ «Лицей №1575 города Москвы», ГБОУ «Средняя общеобразовательная школа с углубленным изучением информатики №1368 города Москвы» и опубликованы в 26 научных и научно-методических работах, общим объемом 13 п.л., из них 20 работ по теме исследования, в том числе 4 публикации в журналах, рекомендованных ВАК при Министерстве образования и науки РФ и 2 учебно-методических пособиях.
Структура диссертационного исследования определена его логикой. Оно состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.
Существующие подходы к осуществлению дифференцированного обучения информатике
Роль образования на современном этапе развития России определяется задачами ее перехода к демократическому и правовому государству, к рыночной экономике, необходимостью преодоления опасности отставания страны от мировых тенденций экономического и общественного развития.
В Послании Федеральному собранию в 2012 году Президент РФ В.В. Путин [149] отметил, что: «Решающую роль в формировании нового поколения профессиональных кадров должно сыграть возрождение российской образовательной системы. Ее прежние успехи были признаны во всем мире. Сегодня, несмотря на некоторые позитивные сдвиги, положение дел в образовании оставляет желать лучшего». В ходе обсуждения нового Закона об образовании высказывались и более категоричные суждения: «Ситуация с профессиональным образованием внушает тревогу, а иногда просто вызывает возмущение. Дефицит рабочих кадров, квалифицированных специалистов рабочих и инженерных специальностей таков, что есть основания ставить вопрос об угрозе национальной безопасности. Ведь никакой инновационный прорыв, переход экономики на прогрессивные инновационные рельсы невозможен без квалифицированных рабочих рук. Квалифицированные рабочие кадры – это фундамент любых инноваций» [131].
Сегодня система профессионального образования переживает тяжелые времена: значительно сократилось количество обучающихся, нарушены связи с работодателями, морально и физически ветшает учебно– производственная база. В этих условиях задачей развития системы среднего профессионального образования становится постепенное преодоление отставания в структуре, объемах и качестве подготовки квалифицированных рабочих и специалистов среднего звена от требований конкурентоспособных предприятий различных отраслей. Высокий уровень квалификации, профессионализм, компетентность и профессиональная устойчивость должны стать важными факторами социальной защищенности выпускников системы среднего профессионального образования и их профессионального самоопределения.
Изменения в социальной, информационной, технологической сферах привели к становлению такого типа образования, для которого односторонне понимаемый знаниевый подход утрачивает свою целесообразность и эффективность.
Так, с начала 90–х годов XX века в сфере образования развитых стран возник ряд условий (давление работодателей, необходимость повысить конкурентоспособность выпускников на рынке труда, создание основы для взаимопризания профессиональных сертификатов выпускников на международном уровне и т.д.), которые побудили правительства этих стран обратить внимание на проблему профессиональной компетентности трудоспособного населения и молодежи.
Достигнуть заявленных результатов позволит принципиально новое содержание образования и иные условия обучения, дающие выпускникам возможность обучаться с учетом индивидуальных особенностей и возможностей, что позволит успешно адаптироваться на рынке труда.
Основным инструментом решения поставленной задачи становятся Федеральные государственные образовательные стандарты среднего профессионального образования третьего поколения (ФГОС СПО [179]).
В п. 1. ст. 7. Федеральный закон от 29.12.2012 № 273–ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» Федеральные государственные образовательные стандарты определяются как совокупность требований, обязательных при реализации основных образовательных программ различного уровня.
П. 4. ст. 7. указанного закона констатирует, что Федеральные государственные образовательные стандарты включают в себя требования к: - структуре основных образовательных программ, в том числе требования к соотношению частей основной образовательной программы и их объему, а также к соотношению обязательной части основной образовательной программы и части, формируемой участниками образовательного процесса; - условиям реализации основных образовательных программ, в том числе кадровым, финансовым, материально–техническим и иным; - результатам освоения основных образовательных программ.
Таким образом, третье поколение Федеральных государственных образовательных стандартов основано на идеологии формирования содержания образования «от результата», а их системообразующим компонентом становятся характеристики профессиональной деятельности выпускников. Очевидны различия с предыдущими поколениями образовательных стандартов, основным компонентом которых являлись требования к минимуму содержания обучения, т.е. фиксированный объем учебного материала, обязательного для изложения преподавателем. Разработка требований к результатам образования происходила путем их соотнесения с дидактическими единицами обязательного минимума содержания образования, обновление которого заключалось в замене «устаревших» дидактических единиц. Таким образом, не провозглашаемые, а реально действующие цели образования сводились к усвоению предметных знаний и умений, что не в достаточной степени позволяло выпускникам осваивать профессиональную деятельность.
Самое важное изменение заключается в том, что знаниевый подход уступает место компетентностному. В нем отражен такой вид содержания образования, который предполагает целостный опыт решения жизненных проблем, выполнения ключевых функций, социальных ролей. Предметное знание при этом не исчезает из структуры образования, а выполняет в ней ориентировочную роль. Путями достижения поставленных целей могут являться обеспечение доступности для всех слоев населения и повышение их заинтересованности в получении высококвалифицированного профессионального образования, создание системы независимой оценки качества профессиональной подготовленности, подтверждения и присвоения квалификации.
Отбор содержания учебных материалов для дифференцированного обучения информатике
Иерархические и сетевые базы данных являются гораздо менее распространенными, чем реляционные и не могут быть реализованы с помощью наиболее популярных систем управления базами данных, входящих в состав программного обеспечения вычислительных машин, поэтому на них далее останавливаться не будем.
В нашем случае придерживаемся централизованной реляционной модели. Для решения задачи построения базы данных необходимо воспользоваться одной из систем управления базами данных. Система управления базами данных – специализированный комплекс программ, предназначенный для удобной и эффективной организации, контроля и администрирования баз данных.
Система управления базами данных представляет собой набор программ, которые в общей сложности управляют организацией и хранением данных в базе данных. В целом такие системы классифицируются в зависимости от их структуры данных и их типов. Система управления базами данных принимает запросы прикладных программ и инструктирует операционную систему для передачи соответствующей информации. Новые категории данных могут быть добавлены в базу данных без нарушения существующей схемы. Образовательные учреждения могут использовать один вид системы управления базами данных для осуществления ежедневных операций, а затем размещать необходимую информацию на другом компьютере – сервере, который работает с другой системой управления, более подходящей для случайных запросов и анализа. Чтобы определиться с выбором системы управления базами данных, на которой будем реализовывать нашу базу, рассмотрим основные характеристики и описания нескольких распространенных систем управления базами данных. PostgreSQL — объектно–реляционная система управления базами данных. Является альтернативой как свободным системам управления базами данных (таким как MySQL и Firebird), так и коммерческим (Oracle Database, Microsoft SQL Server, IBM DB2, различные системы управления базами данных производства Sybase).
Сильными сторонами PostgreSQL считаются: - поддержка базы данных практически неограниченного размера; - мощные и надёжные механизмы транзакций и репликаций; - расширяемая система встроенных языков программирования: изначально подерживаются SQL, PL/pgSQL, PL/Perl, PL/Python и PL/Tcl, а также имеется поддержка загрузки C–совместимых модулей; - поддержка со стороны многих языков программирования: C/C++, Java, Perl, Python, Ruby, ECPG, Tcl, PHP и других; - наследование; - легко расширяемая сиcтема типов. Firebird (FirebirdSQL) – мощная, компактная, кроссплатформенная, свободная система управления базами данных, предоставляющая наиболее полную поддержку стандартов ANSI SQL, работающая на Linux, Windows и разнообразных Unix платформах. Firebird предлагает превосходную параллельность обработки, высокую эффективность и мощную языковую поддержку для хранимых процедур и триггеров. Firebird используется в промышленных системах под разнообразными названиями с 1981 г. Это коммерчески независимый проект C и C++ программистов, технических советников и разработчиков мультиплатформенных систем управления базами данных, основанный на исходном тексте, выпущенном корпорацией Borland 25 июля 2000 года в виде открытой версии Interbase 6.0.
MySQL – свободная система управления базами данных. MySQL является собственностью компании MySQL AB, осуществляющей разработку и поддержку приложения. Распространяется под GNU General Public License и под собственной коммерческой лицензией, на выбор. Помимо этого компания MySQL AB разрабатывает функциональность по заказу лицензионных пользователей, именно благодаря такому заказу почти в самых ранних версиях появился механизм репликации.
MySQL характеризуется большой скоростью, устойчивостью и лёгкостью в использовании, является решением для малых и средних приложений. Наряду с Oracle Database это одна из самых быстрых систем управления базами данных на сегодняшний день. Распространение систем управления базами данных MySQL на основе GPL и высокая скорость обработки запросов привели к тому, что эта база данных стала стандартом де–факто в услугах сетевого хостинга. Обычно MySQL используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты, однако в дистрибутив входит библиотека внутреннего сервера, позволяющая включать MySQL в автономные программы.
Гибкость системы управления базами данных MySQL обеспечивается поддержкой большого типа таблиц: пользователи могут выбрать как сверхбыстрые таблицы типа MyISAM, поддерживающие полнотекстовый поиск, так и более медленные, но чрезвычайно устойчивые таблицы InnoDB, поддерживающие транзакции на уровне отдельных записей. Более того, система управления базами данных MySQL поставляется со специальным типом таблиц EXAMPLE, демонстрирующим принципы создания новых типов таблиц. Благодаря открытой архитектуре и GPL лицензированию в системе управления базами данных MySQL постоянно появляются новые типы таблиц.
Существует еще один разработчик, специлизирующийся на базах данных и системах по их управлению – Oracle. Компания Oracle производит интегрированное программное обеспечение для сети распределенных вычислений Grid. Для реализации сложных комплексных решений имеется широкий набор программных продуктов, который можно разбить на несколько разделов по их функциональному назначению. Поскольку мы проектируем базы данных для системы среднего профессионального образования, которое имеет другие масштабы, решения от Oracle мы рассматривать не будем.
Для работы с базами данных формата MySQL существует большое количество программного обеспечения. Рассмотрим основной функционал и особенности работы, а также выберем такую, которую будем использовать в нашей работе.
Не можем обойти вниманием фирменный инструмент компании Sun Systems/Oracle, который может работать на платформах Microsoft Windows, Mac OS X и Linux. MySQL Workbench объединяет в себе разработку и администрирование баз данных и является преемником DBDesigner4.
MySQL Workbench (рисунок 1) распространяется под свободной лицензией – Community Edition и с ежегодной оплачиваемой подпиской – Standard Edition. Последняя включает в себя дополнительные возможности, которые способны существенно улучшить производительность как разработчиков, так и администраторов баз данных [210].
Подходы к проектированию сетевых баз учебных материалов
Для отбора содержания обучения информатике, ориентированного на использование телекоммуникационной базы учебных материалов, проведем анализ Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 230401 Информационные системы (по отраслям). Курс «Технические средства информатизации» отнесен к группе «Дисциплины предметной подготовки» (ДПП), федеральному ее компоненту [144].
«Изучение дисциплины является одной из важных составляющих профессиональной подготовки. Развитие информационных технологий и основной технической базы – компьютерных устройств – приводит к расширению их использования практически во всех сферах человеческой деятельности. В таких условиях необходимо знать физические основы функционирования компьютерных устройств, их основные технические характеристики и функциональные возможности».
При выборе содержания для разработки контрольно-измерительных материалов и установлении требований освоения студентами курса будем руководствоваться Федеральным государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования по специальности 230401 Информационные системы (по отраслям), квалификации «техник», утвержденным 03.08.2010. В этом документе отмечено, что «выполнение требований, обязательных при реализации основных профессиональных образовательных программ по специальности 230401 Информационные системы (по отраслям) всеми образовательными учреждениями профессионального образования на территории Российской Федерации, имеющими право на реализацию основной профессиональной образовательной программы по данной специальности, имеющими государственную аккредитацию».
Также указано: «основная образовательная программа подготовки техника разрабатывается на основании Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 230401 Информационные системы (по отраслям) и «учебное заведение самостоятельно разрабатывает и утверждает основную образовательную программу для подготовки техника».
Поэтому в работе также используем «Рабочую программу дисциплины «Технические средства информатизации».
На основе этих документов выделим основные знания, которыми должен овладеть студент, изучивший дисциплину, и разработаем контрольно–измерительные материалы для проверки этих знаний.
В Федеральном государственном образовательном стандарте среднего профессионального образования по специальности 230401 Информационные системы (по отраслям) предмет «Технические средства информатизации» отнесен к группе Профессионального цикла «Общепрофессиональные дисциплины» (ОП.08.).
В «Законе Российской Федерации об образовании» [68] указывается, что стандартом «нормируется лишь минимально необходимый уровень образованности, а именно тот, без которого невозможно продолжение образования». Поэтому и проверка обученности должна проходить с ориентацией именно на этот, минимальный, уровень знаний, отраженный в ГОС. «Сама суть стандарта, критериальный характер его требований к учебной подготовке требуют стандартизации измерителей знаний, умений и навыков и стандартной процедуры (технологии) проверки и оценки достижений требований стандарта. В этих условиях можно предположить, что основным средством проверки уровня достижения…требований образовательного стандарта станут тесты» [143, 144, 145]. В данной работе контрольно-измерительные материалы представлены тестовыми заданиями. В последнее время такая форма проверки получает в практике обучения все большее распространение. Это обусловлено следующими причинами: 107 - гибкостью подбора наборов заданий; - возможностью использования заданий только по одной теме; - обеспечением дифференциации. Проводить контроль необходимо по итогам изучения каждой темы и каждого раздела учебного курса. Целью такого контроля является выявление уровня овладения основным содержанием темы. В содержание контроля должны войти основные вопросы темы, которые отбираются в соответствии с требованиями к результатам обучения, зафиксированным в программе. Каждое задание теста должно отражать наиболее важный материал какой–то темы курса, без освоения которого знания не будут отвечать требованиям ФГОС.
В рабочей программе учебной дисциплины «Технические средства информатизации» в качестве основных целей изучения дисциплины выделены следующие: - изучение основных понятий архитектуры современного персонального компьютера; - понимание принципов работы вычислительной машины (компьютера), организации вычислительного процесса, приемов управления различными устройствами компьютера; - изучение устройства важнейших компонентов аппаратных средств, механизмами пересылки и управления информацией; - изучение устройства и функционирования центрального процессора, взаимодействия устройств центрального процессора и оперативной памяти в процессе обмена, хранения и обработки информации; - понимание управления процессом обработки информации центральным процессором: основы языка программирования Ассемблер;. - осмысления основных направлений развития исследований в области архитектуры компьютера и наиболее значительных перспективных проектах
Разработка телекоммуникационной базы учебных материалов для дифференциации обучения
Первый из описываемых экспериментов был посвящен проверке эффективности обучения информатике с применением телекоммуникационной базы учебных материалов. В 2011–2013 году из 232 учащихся 2 курса разных специальностей были составлены контрольная и экспериментальная группы.
В контрольную группу вошли 26 учащихся группы 205ПИ (специальность 230701 «Прикладная информатика (по отраслям)») и 31 учащихся группы 204КС (специальность 230115 «Программирование в компьютерных системах»). Всего 57 учащихся, обучавшихся по программе курса «Технические средства информатизации. Однако в результирующей контрольной работе приняло участие 42 обучаемых (пятнадцать человек отсутствовало по уважительной причине). Учащиеся контрольной группы обучались по традиционной системе без применения телекоммуникационной базы учебных материалов.
В экспериментальную группу вошли 24 учащихся группы 205ПИ (специальность 230701 «Прикладная информатика (по отраслям)») и 33 учащихся группы 202КС (специальность 230115 «Программирование в компьютерных системах»). Всего 57 учащихся, обучавшихся с применением телекоммуникационной базы учебных материалов в рамках курса «Технические средства информатизации». Из экспериментальной группы в результирующей контрольной работе приняло участие 40 обучаемых (семнадцать человек отсутствовало по уважительной причине). Учащиеся экспериментальной группы работали с телекоммуникационной базой учебных материалов.
Таким образом, в нашем распоряжении имелись две независимые выборки учащихся профессиональной образовательной организации. Необходимо было установить, как влияет на эффективность и качество обучения информатике, а также на решение задач узкоспециального направления профессиональной деятельности телекоммуникационная база учебных материалов.
Задания подбирались преподавателями с учетом направлений профильной специализации учащихся с учетом индивидуальных возможностей и личных особенностей. Каждый учащийся получил индивидуальное задание. Результаты выполнения заданий оценивались экспертами из числа преподавателей информатики, информационных технологий и дисциплин профильной специализации профессиональной образовательной организации.
Задача сравнения может быть переформулирована на язык статистики как задача сравнения в обеих выборках средних арифметических значений полученных оценок. Оценки всем учащимся выставлялись по стандартной четырехбалльной шкале одним и тем же коллективом преподавателей– экспертов. При этом заполнялась специальная таблица с подсчетом требуемых статистических показателей для 42 учащихся контрольной группы и 40 учащихся экспериментальной группы (таблица 10).
Для обработки результатов эксперимента использовался t-критерий Стьюдента, который позволяет установить сходства-различия двух эмпирических распределений. Результаты выполнения заданий учащимися были занесены в матрицу исходных данных в виде отдельного компьютерного файла. Использовался математический пакет «STATISTICA». С помощью Descriptive statistics режима Basics Statistics/Tables этого программного средства была проверена гипотеза о соответствии выборок нормальному распределению. количество испытуемых в 1-й и 2-й выборках; Мь М2 — средние арифметические значения в 1-й и 2-й выборках; Gi, 02 — стандартные отклонения в 1-й и 2-й выборках. Количество степеней свободы для нахождения критического значения критерия 3/=Пі+ГІ2-2. странице 109 приложения к учебному пособию С.Г. Тарасова «Основы применения математических методов в психологии» [171]. Для данного количества обучаемых Э/=42+40-2=80. Полученное эмпирическое значение t-критерия равное t = 3,376 превышает критическое для р=0,01 (tкрит=2,639), но оказывается меньше критического для р=0,001 (tкрит=3,416), следовательно, можно сделать вывод о статистически значимом различии средних арифметических значений в двух выборках и о преимуществах второй (экспериментальной) телекоммуникационной базы учебных материалов, основанной на учете личных особенностей и индивидуальных возможностей учащихся Университетского колледжа информационных технологий.
Таким образом, этот и ряд других экспериментов и наблюдений формирующей стадии (описание которых не вошло в настоящую диссертацию) подтверждают первую часть гипотезы о необходимости создания телекоммуникационной базы учебных материалов по курсу «Технические средства информатизации», а также о ее положительном влиянии на результаты обучения информатике и готовности будущих специалистов к профессиональной деятельности.
Очевидно, что косвенно через использование телекоммуникационной базы учебных материалов данный эксперимент говорит и об эффективности обучения информатике. Однако для большей достоверности в рамках доказательства этого положения был проведен еще один эксперимент со студентами, изучающими «Технические средства информатизации». Студентами профессиональной образовательной организации являются молодые юноши и девушки, окончившие 9 классов основной средней школы. Поэтому посчитали возможным осуществить такую проверку знаний по информатике на основе стандартных требований к знаниям умений и навыков учащихся средних общеобразовательных школ. Эксперимент был посвящен проверке знаний непосредственно по информатике. Всего в эксперименте приняло участие 57 обучаемых второго курса специальностей 230701 «Прикладная информатика (по отраслям)» и 230115 «Программирование в компьютерных системах».
В рамках использования телекоммуникационной базы учебных материалов предусматривалось стимулирование познавательной и творческой активности учащихся, приобщение их к самостоятельной работе, повышение методологического и теоретического уровней, углубление знаний по информатике, повышение уровня знаний, самостоятельное изучение тем, по которым обнаружены существенные пробелы, выполнение заданий творческого характера. Результаты, полученные в процессе педагогического эксперимента, позволяют судить о положительных изменениях в подготовке по базовому курсу информатики.
Учащимся предлагались специальным образом составленные учебные материалы, содержащие задачи из области базового курса информатики. Одна и та же контрольная работа предлагалась студентам до и после использования телекоммуникационной базы учебных материалов.
Как уже отмечалось, в эксперименте было задействовано 57 учащихся. По различным причинам некоторые из них (в общей сложности 7 человек) не смогли принять участие в выполнении контрольных работ, проводимых в разное время. Детальная информация о количестве учащихся, принявших участие в эксперименте и выполнивших контрольные работы, приведена в таблице 12. Из таблицы видно, что всего учащихся, прошедших обучение новому разделу и выполнивших обе работы – 36. Именно их и следует учитывать для анализа хода и результатов данного эксперимента.
