Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ СЕМИОТИКЕ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 16
1.1. Методическая теория как методология исследования и метамодель методики обучения семиотике языков программирования 16
1.2. Эмпирический базис 21
1.3. Концептуальный базис и концептуальный каркас методической теории обучения семиотике языков программирования 39
1.3.1. Культура как совокупность знаковых систем и образование как часть культуры 39
1.3.2. Уточнение базовых понятий семиотики языков программирования 44
1.3.3. Классификация парадигм программирования 56
1.3.4. Классификация семантик языка программирования 61 1.4. Логика методической теории обучения семиотике языков программирования 65
1.4.1. Философские принципы исследования 68
1.4.2. Метод межпарадигмальной рефлексии как принцип отбора содержания обучения 70
1.4.3. Семиотический подход к структуре содержания обучения формальному языку 73
1.4.4. Принцип учета стратегии освоения содержания обучения 77
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1 81
ГЛАВА 2. СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ НАДСТРОЙКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МЕТОДИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОБУЧЕНИЯ 83
2.1. Цели обучения семиотике языков программирования 83
2.1.1. Требования к уровню начальных знаний обучаемых 85
2.1.2. Требования к уровню освоения обучаемыми содержания учебной дисциплины 86
2.2. Содержание обучения семиотике языков программирования ' 89
2.2.1. Принципы отбора содержания обучения 90
2.2.2. Содержание обучения основам теоретической семиотики 92
2.2.3. Содержание обучения формальному синтаксису языков программирования 93
2.2.4. Содержание обучения операционной, формальной дедуктивной и денотационной семантике языков программирования 97
2.2.5. Прагматический аспект формального языка и линия прагматики в содержании обучения 101
2.6. Логико-семиотический анализ содержания обучения семиотике языков программирования 105
2.3. Методы обучения семиотике языков программирования 119
2.4. Организационные формы обучения 129
2.5. Средства обучения семиотике языков программирования .' 135
2.6. Учебный предмет «Семиотика языков программирования» как интерпретация методической теории обучения 139
2.6.1. Концепции включения семиотики языков программирования в учебный процесс 139
2.6.2. Варианты реализации методической теории 147
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2 152
ГЛАВА 3. АПРОБАЦИЯ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ СЕМИОТИКЕ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ В РАМКАХ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА 154
3.1. Общая характеристика педагогического эксперимента 155
3.2. Анализ состояния и проблемы подготовки будущих учителей информатики по вопросам семиотики языков программирования 159
3.3. Использование факторного анализа при отборе содержания обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики 170
3.4. Проверка сформированности знаний и умений по семиотике языков программирования у будущих учителей информатики 176
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3 187
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 189
БИБЛИОГРАФИЯ 192
ПРИЛОЖЕНИЯ
- Методическая теория как методология исследования и метамодель методики обучения семиотике языков программирования
- Цели обучения семиотике языков программирования
- Общая характеристика педагогического эксперимента
Введение к работе
В настоящее время система отечественного образования находится в состоянии модернизации, которая обусловлена глубокими структурными изменениями, происходящими в современном мире, требующими развития новых подходов к построению общеобразовательной и профессиональной подготовки, совмещающих в себе одновременно и гуманистические, и технологические, и фундаментальные основы, и отвечающих одновременно современным требованиям информатизации, гуманитаризации и фундаментализации образования. Более того, важнейшим требованием к современному образованию становится не только и не столько предоставление обучаемым системы знаний, сколько вооружение их продуктивными способами, умениями приобретать, применять на практике, преобразовывать и вырабатывать самостоятельно новые научные знания в любой сфере своей будущей профессиональной деятельности.
Научная основа этих направлений информатизации и модернизации образования и развития педагогической науки заложена в работах А.П.Ершова, С.А.Жданова, В. П. Шари, М.П.Лапчика, В. Г. Кинелева, В. А. Извозчикова, Г.А.Бордовского, В.А.Болотова, А.А.Кузнецова, В.С.Леднева, В.В.Лаптева, В.В.Краевского, Б. С. Гершунского, В. В.Давыдова.
На основе анализа научных публикаций и практической деятельности учителей и преподавателей информатики, можно констатировать, что в рамках системы образования (как-высшего, так и среднего) по-прежнему наблюдается тенденция разделения задач обучения информатике на три группы - это задача изучения информатики как технологии для обработки информации (формирование компьютерной грамотности), задача изучения информатики как фундаментальной науки, и наконец, задача формирования информационной культуры, достижение которой невозможно без первых двух.
Несмотря на то, что в рамках указанных задач, как показывает практика, на первый план выходит обучение пользовательскому (технологическому) аспекту информатики, обучение алгоритмизации и программированию, а также теоретическим (фундаментальным) аспек там информатики находит все-таки свое отражение в действующих учебных программах как для средней, так и для высшей школы.
Так, например, в концепции предметной подготовки учителя информатики, сформулированной С.А.Ждановым, В.Л.Матросовым, М. П. Лапчиком, В. П. Шари и др. и реализованной в государственном образовательном стандарте второго поколения для учителя информатики (ГОС ВПО, 2000) было указано, что преобладающей тенденцией в формировании содержания теоретико-методологической линии является повышение уровня фундаментальных знаний в области научных дисциплин, изучаемых в соответсвующих курсах. К дисциплинам, теоретический уровень которых был существенно усилен по сравнению с предыдущим стандартом (стандартом первого поколения ГОС ВПО, 1995) были отнесены следующие: «Теоретическая информатика», «Дискретная математика», «Абстрактная и компьютерная алгебра», «Теория алгоритмов», «Основы искусственного интеллекта». Изучение этих учебных дисциплин и дисциплин программно-технологического и предметно-методического циклов, по мнению авторов концепции, обеспечивает формирование у будущего специалиста соответствующего информационного мировоззрения и необходимого профессионального инструментария, расчитанного на длительную перспективу и достаточно инвариантного по отношению к возможным локальным изменениям в области информационных технологий и компьютерной техники.
Такой подход к содержанию обучения, позволяет, на наш взгляд, решать проблемы фундаментализации образования учителя информатики - одного из актуальных направлений действующей государственной политики. Наиболее известными работами в рамках фундаментальной подготовки по информатике в педагогических вузах являются исследования Э.И.Кузнецова (1990), С. А. Бешенкова (1994), М.В.Швецкого (1994), М.П.Лапчика (1999), Н.И.Рыжовой (2000), Е.Н.Бобоновой (2002) и др.
В настоящее время в обучении научным дисциплинам начинает широко использоваться компетентностный подход к образованию будущего специалиста (см. работы М.Стобарт, В.Чинапаха, Я.И.Лестеда, Г.В.Вайлера, М. В. Рыжакова, В.А.Кальней, А. В. Хуторского, В. А. Слас тенина, В.В.Бранникова, А. Ю. Уварова, А.Л.Семенова, 0.Г.Смолянино-вой и др.), в связи с этим цели обучения начинают формулироваться в виде совокупности компетенций, понимаемых чаще всего как определенные виды деятельности. При этом триада «знания-уменя-навыки» для формулирования целей уходит на второй план, хотя является очевидным фактом, что без усвоения знаний (изучение законов и положений науки) и формирования умений (изучение и использование основного метода науки) нельзя обучить деятельности - применять знания и умения в «незнакомых» ситуациях, т. е. при решении уже неучебных, а профессиональных задач и задач, имеющих межпредметный характер.
Учитывая многочисленные исследования психологов и педагогов в области использования компетентностного подхода в образовании (как зарубежный опыт - М.Холстед, Т.Орджи, А.Пинский и др., так и отечественный - Б.Д.Эльконин, С.Е.Шишов, Л.М.Долгова, О.В.Чурако-ва, В. К. Загвоздкин, В.В.Шаповал, Е. Н. Богдагнов, Н. В. Кисель, И. А. Колесникова, Н. Ф. Радионова, А. П. Тряпицына, И. С. Батракова, Г. Н. Сер-иков и др.), на наш взгляд, компетентность можно рассматривать: во-первых, как технологию преобразования знаний в умения; во-вторых, как осознанное владение несколькими знаковыми системами (с точки зрения семиотики - это естественными и формальными языками) в своей профессиональной деятельности.
В связи с этим, возникает необходимость использования семиотического подхода к образованию, а именно, учет синтаксического, семантического и прагматического аспектов образовательного процесса в целом и учебной дисциплины в частности, как с позиций преподавателя, так и с позиций обучаемого.
Здесь уместно указать, что основные мировоззренческие положения науки семиотики, положенные в основу семиотического подхода к изучению различных предметных областей, были сформулированы и развиты в работах таких известных ученых как Г.Фреге, Ч.С.Пирс, Ч.У.Моррис (семиотика знака), Ф. де Соссюр (семиотика естественного языка), Л.Витгенштейн (семиотика знака и философия языка), М.Ю.Лотман (семиотика культуры, семиотика естественного языка), Р.Барт (семиотика культуры, семиотика языка"моды), Ю.С.Степанов, Б.А.Успенский (абстрактная семиотика), В.М.Розин (использование идей семиотики в образовательной сфере).
Использование семиотического подхода в обучении информатике, на наш взгляд, и согласно А.А.Веряеву (2000), определяется уже самой природой науки «Информатика», у которой как с гносеологической, так и с онтологической точки зрения объектом и предметом изучения являются информационные процессы, протекающие в окружающем нас мире, и их модели. И то и другое представляют собой знаковые системы различного типа (естественные и искуственные, соответственно) .
Отсюда следует, что при обучении информатике, следует особое место уделять изучению знаковых систем, основному объекту изучения науки семиотики.
Таким образом, данное диссертационное исследование актуально, так как выполнено в рамках актутальных для модернизации образования на сегодняшний момент направлениях - фундаментального и семиотического подхода к обучению и посвящено проблемам фундаментального обучения языкам и методам программирования, семиотике языков программирования.
Перечислим факты, которые конкретизируют актуальность данного диссеутаиионного исследования.
1. Необходимость фундаментализации обучения диктует необходимость изучения элементов семиотики будущими учителями информатики, так как формальные языки для записи алгоритмов, являются знаковыми системами и образуют часть фундамента теоретической информатики.
2. Известно, что существуют: (а) парадигмы философской и математической логики; (б) парадигмы описания понятия «алгоритм» в теории алгоритмов; (в) парадигмы программирования и, наконец, (г) множественность семантических моделей (или «парадигм») как алгоритмов, так и языков программирования. В силу этого, актуальным является ответ на вопрос, как «помирить» эти парадигмы или, другими словами, как «жить» в условиях такой многопарадигмальности.
Идеи семиотики, включённые в процесс обучения, как нам кажется, позволяют устанавливать межаарадигмольные связи (по И.А.Колесниковой, «устанавливать межпарадигмальную рефлексию»), что позволит выйти на более высокий уровень интеграции знания, по сравнению с межпредметным и междисциплинарным подходами.
3. Важными вопросами методики обучения информатике являются вопросы, относящиеся к необходимости приобретения студентами формально-языковой компетенции. Под формально-язык о в ой компетениией мы будем понимать возможность для человека производить и понимать тексты на формальных языках, «ранее ему не известные, им не производившиеся и им не слышанные» (по Ю.Н.Караулову).
Это определение, акцентирующее внимание на продуктивной, творческой стороне языковой способности, представляется особо значимым, поскольку студент в процессе профессионализации постоянно сталкивается с абсолютно новой информацией, с абсолютно новыми, не заложенными в естественном языке, знаками, с новыми правилами «языковых игр» (Л.Витгенштейн) с этими знаками, то есть с новой, чужой для него формально-языковой средой, которая должна стать средой его существования как специалиста-профессионала.
4. В курсе обучения программированию студенты изучают обычно синтаксис и содержательную операционную семантику выбранного пре-Пидавателем языка программирования, прагматика при этом не рассматривается вообще. Обучение прагматическому аспекту языков программирования позволит будущим учителям информатики строить учебные курсы, ориентируясь на профессиональную направленность учащихся, опираясь на решение задач из конкретных областей.
5. Обучение семиотике языков программирования позволит студентам установить междисциплинарные связи многочисленных понятий, изучаемых в курсах математики, математической логики и информатики, представление о которых важно для учителя информатики, равно как и для учителя математики. Используя идеи семиотики, можно установить связи между следующими учебными курсами: «Основы дискретной математики», «Математическая логика», «Теория алгоритмов», «Теория языков программирования и трансляторов», «Программирова ниє».
Знание элементов семиотики необходимо для демонстрации того, что программирование выросло из математики и является её областью, тем более что предшественником программирования является теория алгоритмов. Обучение будущих учителей информатики семиотике языков программирования важно и в том смысле, что способствует формированию их мировоззрения, в частности, взгляда на программирование, как на математическую дисциплину, и на программиста, как математика, умеющего программировать и доказывать правильность алгоритмов и программ.
Кроме того, анализ школьных программ и учебных пособий по информатике показал, что в школьном курсе «Информатика» в той или иной степени нашли отражение вопросы семиотики языков программирования (основные операторы и запись основных конструкций на изучаемом языке программирования, их содержательная операционная семантика, синтаксические и семантические ошибки, правильность программы, использование утверждений для доказательства правильности программы, принципы и методы отладки программ, области применения наиболее употребительных языков программирования).
Таким образом, для успешной реализации методической системы фундаментальной подготовки будущих учителей информатики необходима их подготовка в области семиотики языков программирования.
Сказанное выше подтверждает актуальность исследования и позволяет сформулировать проблеми исследования: построение методики обучения будущих учителей информатики семиотике языков программирования соответствующей, с одной стороны, современному уровню развития науки информатики, с другой стороны, новой государственной образовательной парадигме, а также ее реализация в форме учебного предмета.
Данная проблема определила цель исследования: построение методической системы обучения семиотике языков программирования и ее конкретной реализации в виде учебной дисциплины для будущих учителей информатики в рамках их фундаментальной подготовки в предметной области «Информатика».
Объектом исследования является процесс обучения будущих учителей информатики программированию и теоретическим основам информатики в педагогическом вузе.
Предметом, исследования является процесс обучения будущих учителей информатики семиотике языков программирования как элемента их фундаментальной подготовки в предметной области «Информатика».
Гипотеза исследования. Методическая система обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики, способствующая формированию фундаментальных знаний по теории языков программирования, может быть построена, если отбор содержания обучения осуществлять на базе семиотического и межпарадигмального подходов к обучению и с учетом моделей описания синтаксиса и семантики языков программирования.
Построенная в рамках методики обучения семиотике языков программирования методическая система позволит сформировать у студентов знания философских, семиотических и математических основ языков программирования, а так же знания о синтаксическом, семантическом и прагматическом аспеках языков программирования и позволит им в своей будущей педагогической деятельности строить обучение школьников с позиций семиотического подхода к обучению информатике.
Для решения обозначенной выше проблемы и проверки достоверности гипотезы исследования были поставлены следующие задачи.
Первая группа (задачи теоретического характера) - для обоснования отбора содержания обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики:
а) Выбрать методологию исследования в области методики обучения семиотике языков программироваия.
б) На основе анализа научной и методической литературы уточнить определение понятия «язык программирования» с позиций семиотического подхода, которое будет положено в..основу отбора содержания методической системы обучения семиотике языков программирования и формирования списка базовых учебных понятий, построить классификацию языков программирования и установить межпредметные связи содержания семиотики языков программирования с предметной областью «Информатика».
в) Наряду с общедидактическими принципами отбора содержания обучения сформулировать принципы отбора содержания обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики как элемента методической системы. На этой базовой основе построить теоретическую модель содержания обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики с учетом концепций фун-даментализации и гуманизации новой государственной парадигмы образования и сформулировать технологию его отбора.
Вторая группа (задачи технологического характера) - для осуществления отбора содержания элементов методической системы обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики: (а) В соответствии с построенной теоретической моделью содержания показать технологию отбора содержания обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики на примере одного из разделов (или тем) данной дисциплины, отобрать содержание обучения разделам семиотики языков программирования; (б) Выбрать целесообразные методы, формы и средства обучения семиотике языков программирования; (в) Выявить круг вопросов семиотики языков программирования, которые затрагиваются в содержании школьного курса информатики.
Третья группа (задачи экспериментального характера): (а) сформулировать концепции построения курса семиотики языков программирования; (б) провести экспериментальную проверку построенной методики обучения семиотике языков программирования в виде конкретной реализации методической системы обучения.
Котепиия исследования заключается в том, что:
(1) в основе методологии диссертационного исследования в качестве метамодели методики обучения семиотике языков программирования лежит построение методической теории;
(2) в основе исследования структуры и содержания обучения лежит концепция фундаментализации образования, семиотический и меж-парадигмальный подходы к обучению, а именно, взгляд на культуру, образование, языки программирования и другие объекты исследования как на знаковые системы и рассмотрение этих объектов с позиций взаимосвязи трех аспектов - синтаксического, семантического и прагматического;
(3) успешность в обучении семиотике языков программирования зависит от выбора методов, средств и форм обучения, последовательности изучения содержательных и формальных аспектов синтаксиса и различных типов семантик языков программирования; выбор методов, средств и форм обучения производится на основании выделенных в содержании обучения моделей синтаксиса и семантики языков программирования.
Для решения задач исследования использовались следующие методы исследования: научно-методический анализ литературы по философским и психолого-педагогическим проблемам, связанным с информатизацией общества, фундаментализацией и гуманизацией образования; анализ научной литературы по математике, информатике, вычислительной технике, математическим основаниям программирования, методике обучения математике и информатике; анализ школьных и вузовских стандартов, зарубежных и отечественных программ подготовки будущих учителей информатики, учебников и учебных пособий по информатике; изучение и обобщение педагогического опыта подготовки учителей информатики по теоретическим основам информатики; наблюдение, интервьюирование, анкетирование учителей, студентов, аспирантов, преподавателей педагогических вузов; метод экспертных оценок и обработка результатов методами факторного анализа; констатирующий и формирующий эксперименты по проверке отдельных теоретических положений работы; построение модели специалиста на основе деятельностного подхода.
Содержание применяемых методов исследования, конкретные проблемы, решаемые с помощью каждого из них, а также экспериментальные материалы описаны в соответствующих разделах диссертации.
Научная новизна исследования заключается:
- в использовании межпарадигмального и семиотического подходов к обучению семиотике языков программирования в рамках фундамен тальной подготовки учителя информатики;
- в построении методики обучения, в рамках которой спроектирована и реализована методическая система обучения семиотике языков программирования для будущих учителей информатики.
Положения, выносимые на защити:
- методическая система обучения семиотике языков программирования, построенная на базе межпарадигмального и семиотического подходов к обучению;
- структура и содержание обучения семиотике языков программирования, способствующее формированию у учителя информатики фундаментальных знаний в области теории языков программирования и формально-языковой компетенции.
Теоуетическая значимость состоит в том, что:
- обоснованы теоретические положения отбора содержания обучения, сформулированы принципы отбора содержания обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики на основе положений межпарадигмального и семиотического подходов к обучению посредством установления взаимосвязей семиотики языков программирования и содержания обучения с предметными областями «Информатика», «Математика», «Семиотика», «Математическая логика», «Дискретная математика»;
- построена методическая система обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики и ее интерпретация в рамках их фундаментальной подготовки в предметной области «Информатика» .
Пуактическая значимость исследования заключается в конкретной реализации построенной методической системы обучения в виде учебной дисциплины «Семиотика языков программирования» для будущих учителей информатики. Предлагаемые варианты учебной дисциплины (программы учебных курсов и учебно-методические материалы) могут быть использованы для обучения учителей информатики семиотике языков программирования как разделы в рамках курсов «Теоретические основы информатики», «Математическая логика», «Дискретная математика», а также в рамках различных спецкурсов как самостоя тельные.
Достовеуность и обоснованность полученных результатов обеспечена: методологией исследования, теоретическим обоснованием положений исследования и практической реализацией отдельных элементов построенной методической теории обучения; анализом результатов исследования, полученным на основе использования методов исследования, адекватных задачам и этапам исследования; использованием методов математической статистики для обработки результатов проведенного опытно-экспериментального исследования.
Апробация уезшьтатов исследования осуществлялась в форме научных докладов на научно-методических семинарах и конференциях по проблемам преподавания информатики в вузе: VIII Санкт-Петербургской Международной конференции «Региональная информатика-2002» (г. Санкт-Петербург, ноябрь 2002 г.), Международной научно-практической конференции «Информатизация школьного образования» (г.Барнаул, сентябрь 2002 г.), Региональной научно-практической конференции (г.Коряжма, декабрь 2002 г.), Герценовских чтениях (г.С-Петербург, РГПУ им.А.И.Герцена, апрель 2003 г.).
Кроме этого, основные положения исследования отражены в 7 публикациях.
Внедрение уезильтатов исследования осуществлялось в рамках курса «Математическая логика» для студентов третьего курса специальности «Информатика» и спецкурса «Семиотика языков программирования» для студентов пятого курса специальности «Математика» РГПУ им. А. И. Герцена и студентов третьего курса специальности «Математика» РГПУ им.А.И.Герцена филиала в г.Волхове.
Последовательность решения основных задач исследования определили структуру построения диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложений. Основной текст занимает 208 с., в том числе 24 рисунка, 14 таблиц, библиография (229 наименований) - 17 с. , приложения - 81 с.
Методическая теория как методология исследования и метамодель методики обучения семиотике языков программирования
Анализ существующих работ в области методологии методических исследований (например, [Ахметова, 1998; Ежеленко,1997; Загвязинс-кий, 1982; Рыжова,2000, а; Педагогические,1998,с.3; Российская, 1993, с.568-569] и др.) показал существование различных методов и моделей их описания, что указывает на их многопарадигмальность и позволяет использовать метод межпарадигмальной рефлексии на различных этапах описания методологии построения методики обучения. Мы будем придерживаться методологии, предложенной Н.И. Рыжовой [2000,а]. Методология, которая наиболее полно позволяет отразить структуру и характер методического исследования, на наш взгляд, и модель которой охватывает все элементы, необходимые для определения понятия «-методическая система обучения», ее множественные интерпретации и, следовательно, является их обобщением - это «методическая теория».
Методическая теоуия понимается как система научных знаний в области методики обучения, направленная на получение новых знаний в этой области, элементами которой являются: эмпирический базис, концептуальный базис, концептуальный каркас, логика теории, содержательная надстройка и интерпретация методической теории. При этом получается, что методика о биче кия - это «жизненный цикл» методической теории, который включает: построение самой методической теории и предъявление её интерпретаций (конкретных учебных предметов).
Существует множество трактовок понятия методика обучения. С одной стороны, методика обучения понимается как совокупность методов, используемых для достижения конкретной учебной цели ([Сибирская, 1996, с. 30] и др.); с другой стороны, моделируется понятием методическая система обучения ([Бороненко,..1997; Маркова, 1998; Пншкялп.1975; Теория,2000; Чернобельская, 2000] и др.); с третьей, как технология обучения, направленная на реализацию конкретной дидактической задачи ([Кукушин,2002] и др.); с четвертой, как совокупность условий реализации методической идеи, при этом условиями реализации являются элементы педагогического процесса (по А. П. Тряпицыной [Бороненко,1997,с.44]).
В нашем исследовании мы будем придерживаться точки зрения, которая отражена на схеме (Рис.1). Комментируя ее, можно сказать, что любой исследователь, занимаясь построением методики обучения, явно или опосредованно приводит содержание каждого описанного выше компонента методической теории, поэтому методическая теория -это понятие, с одной стороны, представляющее описание модели педагогического исследования, а с другой стороны, моделирующее методику обучения. В частности, элементы, указанные на этой схеме, например, методическая система обучения (Рис.2) описывается нами в концептуальном каркасе методической теории, а учебный предмет как конкретная реализации методической системы обучения описываются в качестве интерпретации методической теории обучения (и предъявляется нами совокупностью спецкурсов см. п.2.6.2 и приложение 7). Важно отметить, что методическая теория в нашем случае выступает и как метамодель для методики обучения, поскольку в ее терминах мы описываем методику обучения семиотике языков программирования.
Охарактеризуем каждый из указанных элементов методической теории. Эмпирический базис методической теории - это совокупность уже известных элементов научного знания, выявляемых автором методической теории в ходе контент-анализа, анкетирования и т.п. с целью формулировки проблемы исследования и выделения объекта методической теории.
В нашем исследовании в качестве элементов эмпирического базиса методической теории обучения семиотике языков программирования в педагогическом вузе (1.2) мы описываем исследования, проводимые учеными в таких предметных областях как методика обучения информатике, семиотика, культура, которые в той или иной степени связаны с применением семиотического подхода к образованию и обучению элементам теоретической информатики, семиотике языков программирования. В частности, указываем и подробно характеризуем научно-методические исследования и учебно-методические публикации, в которых содержатся направления и содержание обучения программированию, теоретическим основам информатики и элементам семиотики в рамках фундаментальной подготовки учителя информатики.
Концептуальный базис методической теории - это фундаментальные понятия, принципы, законы и т.п., которые заимствуются у других исследователей, формулируются или уточняются (развиваются) автором методической теории, и на которые он опирается в дальнейшем при ее построении. Концептуальный базис методической теории должен содержать три понятийных блока: «дидактический» (содержит основные понятия, принципы, законы из области дидактики); «методический (содержит основные понятия, принципы, законы из методики обучения конкретному учебному предмету); «предметный» (из предметной области, для которой строится методическая теория).
Цели обучения семиотике языков программирования
На этапе отбора содержания элементов проектируемой нами модели методической системы обучения семиотике языков программирования центральное место занимает проблема постановки целей обучения, поскольку отбор содержания остальных элементов ориентирован на достижение поставленных целей. В связи с этим, прежде чем приступить к отбору содержания, методов, форм и средств обучения семиотике языков программирования, сформулируем цели обучения.
Однако вначале остановимся на понятии «формально-языковая компетентность». Учитывая полипарадигмальность современного образования, в настоящее время наряду со «знаньевой» парадигмой активно сосуществует «компетентностная», в рамках которой цели обучения формулируются не в привычном для всех виде - триаде «гзнания-уме-ния-навыки . а в виде компетенций - умений -решать определенные виды задач и использовать теоретические знания в практической деятельности. В связи с этим, важными вопросами методики обучения информатике являются вопросы, относящиеся к.необходимости приобретения студентами формально-языковой компетенции (это продиктовано самой природой науки «-информатика» и ее теоретическими основами). Под Фоумально-языковой компетенцией мы будем понимать (по Ю. Н. Караулову) возможность для человека производить и понимать тексты на формальных языках, «ранее ему не известные, им не производившиеся и им не слышанные».
Это определение, акцентирующее внимание на продуктивной, творческой стороне языковой способности, представляется особо значимым, поскольку студент в процессе профессионализации постоянно сталкивается с абсолютно новой информацией, . с абсолютно новыми, не заложенными в естественном языке, знаками, с новыми правилами не заложенными в естественном языке, с новыми правилами «языковых игр» (по Л.Витгенштейну) с этими знаками, то есть с новой, чужой для него формально-языковой средой, которая должна стать средой его существования как специалиста-профессионала. Существует два важных термина, связанных с «-упрятыванием-» (сокрытием) сложности систем: «виртуальный» и «прозрачный». Нечто виртуальное (по [Мартин, 1985, с. 150] ) кажется существующим, но физически не существует. Слово «виртуальный» в отношении компьютерных средств или данных означает, что рассматриваемый компьютерный объект представляется прикладному программисту существующими, тогда как на самом деле в такой форме он не существует. Яечто прозуачное (по [Мартин, 1985,с.150]) физически существует, но кажется несуществующим. Прозрачность компьютерного объекта часто предполагает, что объект можно заменить объектом иного типа с другими механизмами, поскольку он невидим для пользователя.
Мы будем подразделять Формально-языковую компетентность на: бессознательную некомпетентность (о существовании языка пользователь не знает, поэтому не умеет им пользоваться, т.е. не умеет с его помощью создавать виртуальные объекты);
- сознательная некомпетентность (пользователю известно о существовании языка, но пользователь не умеет им пользоваться);
- сознательная компетентность первого уровня (пользователю известно о существовании языка, и он понимает тексты, написанные на данном языке, но не умеет с его помощью создавать виртуальные объекты);
- сознательная компетентность второго уровня (пользователю известно о существовании языка, и он умеет им пользоваться, т.е. умеет с его помощью создавать виртуальные объекты);
- бессознательная компетентность (язык «прозрачен», но пользователь умеет им пользоваться).
Таким образом, если трактовать термин «компетентность» как способность человека преобразовывать знания в умения и навыки, то термин «бессознательная компетентность» можно трактовать как способность человека преобразовывать умения в навыки.
С учетом сказанного, ниже мы охарактеризуем совокупность необходимых знаний, умений и навыков, которые явно или неявно указываются в компетентностях (или компетенциях) и на базе которых в дальнейшем можно будет переформулировать цели обучения (и ожидаемые результаты обучения) семиотике языков программирования, отказавшись от привычной для «знаньевой» прадигмы формулировки.
Общая характеристика педагогического эксперимента
В процессе проводимого диссертационного исследования была поставлена цель: построить методическую теорию, в рамках которой спроектировать методическую систему обучения семиотике языков программирования и проверить в ходе педагогического эксперимента ее конкретную реализацию в виде учебного предмета для студентов, обучающихся по специальности «Информатика», в частности, будущих учителей информатики как составляющую методической системы их фундаментальной подготовки в предметной области.
Экспериментально-методическое исследование было направлено на решение следующих задач:
1) исследование состояния проблемы преподавания элементов семиотики языков программирования в рамках курсов (обязательных и курсов по выбору), предлагаемых образовательным стандартом для студентов, обучающихся по специальности «Информатика», в частности, для будущих учителей информатики;
2) построение методической системы обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики как составляющей методической системы их фундаментальной подготовки в предметной области «Информатика», её реализация и внедрение в рамках спецкурса «Семиотика языков программирования», основная цель которого - формирование взгляда на язык программирования как знаковую си-тему (частный случай формального языка), на программу - как на математический объект (формулу) и на программирование - как математическую деятельность по построению и доказательству формулы.
3) проверка способствует ли построенная методическая система обучения овладению студентами знаниями и умениями по семиотике языков программирования.
Исследование согласно поставленным задачам проводилось в три этапа в период со второй половины 2002 г. по 2003 г. в рамках спецкурса «Семиотика языков программирования» для студентов 5 курса математического факультета РГПУ им.А.И. Герцена (г.Санкт-Петербург), обучающимся по специальности «математика» и студентов 3 курса математического факультета филиала РГПУ им.А.И.Герцена в г.Волхове (г.Волхов), обучающимся по специальности «математика».
Студенты 5 курса РГПУ им.А.И.Герцена (г.Санкт-Петербург), преподаватели и аспиранты кафедры «Информатика» РГПУ им.А.И.Герцена, а также студенты 3 курса филиала РГПУ им. А.И.Герцена в г.Волхове (в общей сложности 72 человека) выступили в качестве субъекта проведенного педагогического эксперимента.
На первом и втором этапах педагогического эксперимента (поисковый и констатирующий эксперимент) проводились сбор и анализ информации, необходимой для уточнения гипотезы исследования. На третьем этапе (формирующий эксперимент) строилась теоретическая модель методической системы обучения семиотике языков программирования будущих учителей информатики и осуществлялась ее эмпирическая проверка. Охарактеризуем подробнее каждый этап в отдельности.
На пеувом этапе педагогического эксперимента {поисковый эксперимент) изучалось состояние проблемы обучения языкам программирования в рамках фундаментальной подготовки будущих учителей информатики, необходимость построения методической системы обучения семиотике языков программирования.
В связи с этим были проанализированы: государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования по специальностям «Информатика», «Математика», «Профессиональное обучение (информатика, вычислительная техника и компьютерные технологии)», «Прикладная математика и информатика» [Государственный, 2000]; государственные стандарты высшего профессионального образования и межправительственная модульная программа по обучению компьютерной науке отделения высшего образования Международной федерации по обработке информации (IFIP) [Curricular, 2001]; межправительственная программа по информатике ЮНЕСКО [Aiken, Bala-subrahmanian и др.,1994]); государственный стандарт по информатике для среднего (полного) общего образования [Учебные, 1998]; ряд публикаций по проблемам обучения языкам программирования и формальным языкам в школьном курсе информатики (см. обзор публикаций в 1.2); действующие учебные программы по предмету «Информатика и вычислительная техника» и учебные пособия как для педагогических вузов, так и для университетов и технических вузов; проведено анкетирование преподавателей и анализ существующих подходов к преподаванию языков и методов программирования с точки зрения семиотики и фундаментального подхода к обучению.
