Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ПСИХОЛОГО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ 10
1.1. Методические особенности дифференцированного обучения 12
1.2. Задачи уровневой дифференциации в школьном курсе информатики 26
1.3. Компьютерная диагностика знаний как средство уровневой дифференциации 39
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОРГАНИЗАЦИИ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННОГО ОБУЧЕНИЯ ШКОЛЬНИКОВ ИНФОРМАТИКЕ НА ОСНОВЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ ЗНАНИЙ 54
2.1. Система компьютерной диагностики знаний по информатике 54
2.2. Методика организации дифференцированного обучения информатике в школе 92
2.3. Анализ результатов педагогического эксперимента 105
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 113
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 115
ПРИЛОЖЕНИЯ 129
- Методические особенности дифференцированного обучения
- Задачи уровневой дифференциации в школьном курсе информатики
- Система компьютерной диагностики знаний по информатике
Введение к работе
Актуальность исследования
В настоящее время возросла актуальность поиска новых путей реформирования образования, которые позволили бы современной школе «повернуться лицом к ученику». Вопросы ориентации на индивидуальные особенности учащихся в обучении и воспитании не раз поднимались в мировой педагогической практике. О необходимости учитывать индивидуальные особенности ребёнка говорили известные психологи и педагоги: Л.С. Выготский (зона ближайшего развития), П.Я. Гальперин (теория поэтапного формирования умственных действий), Л.В. Занков (теория развивающего обучения), Г. Песталоцци и др. Тем не менее продолжается активный поиск новых идей и технологий, позволяющих оптимизировать педагогический процесс (Ю.К. Бабанский и др.) и максимально приблизить его к личности обучаемого. В настоящее время активно развиваются концепции и технологии личностно-ориентированного обучения (А.Г. Асмолов, М.Н. Берулава, Е.Д. Божович, Н.И. Пак, С.Л. Рубинштейн, И.С. Якиманская и др.). Для их реализации в рамках классно-урочной системы могут быть использованы различные подходы, в частности индивидуализация обучения (И.Э. Унт, В.Д. Шадриков, И.С. Якиманская, А.А. Ярулов и др.) и дифференциация обучения (Н.П. Гузик, Н.Д. Есипова, Л.В. Замогильнова, И.М. Осмоловская, Е.С. Полат, Г.К. Селевко, В.В. Фирсов и др.). Особенно актуальной является проблема дифференциации обучения школьному курсу информатики. Это связано с большим разбросом знаний, умений и навыков школьников по данному предмету в рамках одного класса. Причинами являются: наличие домашнего компьютера у некоторых учащихся, «боязнь техники», индивидуальные способности и т.д. Одним из путей решения данной проблемы может быть использование в методике преподавания информатики новых педагогических технологий личностно-ориентированного
обучения в целом и дифференцированного обучения в частности. Для эффективной реализации идей дифференцированного обучения необходима качественная диагностика знаний, умений и навыков школьников, которая позволяла бы учителю своевременно и достоверно выявлять дидактическое состояние каждого учащегося.
В любой отрасли знаний - психологической, медицинской, технической и т.п. — особая роль принадлежит диагностике состояния и качества функционирования сложных систем. Не исключение и педагогическая наука. Диагностика качества знаний и контроль обучения являются одной из главных проблем образования. Этим объясняется повышенный интерес исследователей к проблеме педагогической диагностики, которая является средством анализа, оценки и управления процессами обучения (В.П. Беспалько, П.Я. Гальперин, К. Ингенкамп, А.Н. Майоров, Н.Ф. Талызина и др.).
Эффективным и оперативным методом педагогической диагностики является тестовый метод, основанный на классической теории тестирования (М.А. Басов, М.С. Бернштейн, А. Бине, С.Г. Геллерштейн, Г.С. Костюк, Т. Симон, Ч. Спирман и др.) и на современной теории тестов (IRT) (Г. Кудер, Ф. Лорд, М. Ричардсон и др.). С появлением тестирования как одной из форм контроля появились и развиваются различные методики формирования тестов, рекомендации к форме тестовых заданий, технологии использования результатов тестирования. К исследованиям последних лет в этом направлении принадлежат труды B.C. Аванесова, В.П. Беспалько, Б.У. Родионова, А.О. Татура и др. О повышенном интересе педагогов и методистов к тестовому контролю знаний свидетельствуют множественные публикации в периодических изданиях, а также исследования, проводимые О.В. Воробейчиковой, А.Ю. Ерентуевой, Е.Н. Лебедевой, А.Н. Майоровым, Г.У. Матушанским, Е.А. Михайлычевым, В.Ф. Московой, СВ. Русаковым, В.И. Сосновским, В.И. Тесленко, Н.Д. Угриновичем, М.Б. Шашкиной, Л.В. Шкериной и др.
В настоящее время появился фактор, в корне меняющий десятилетиями существовавшую практику диагностики, - компьютерная техника. Исследованиям вопросов технологии создания и применения компьютерных тестов в различных сферах образования посвящены работы А.А. Безрукова, Н.А. Ермаковой, Н.В. Ев-тюхина, Е.В. Ларикова, В.И. Нардюжева, К.Н. Нищева, А.Г. Оганесяна, Н.Б. Окушко, Н.И. Пака, Д.И. Попова, В.В. Филиппова, Т.А. Фроловой, А.Г. Шмелёва, В.В. Щербакова и др.
Разработка мощного инструмента объективной диагностики знаний школьника позволит учителю управлять учебным процессом, осуществлять дифференцированный подход к обучению. Однако вопросы организации дифференцированного обучения предметам, в частности информатике, изучены слабо.
Опираясь на сказанное выше, можно утверждать, что имеется противоречие между необходимостью организации дифференцированного обучения школьников информатике и отсутствием доступных для учителя методик и средств, позволяющих эффективно реализовать данную технологию в учебном процессе школы. Разрешение данного противоречия составило проблему исследования, которую можно сформулировать следующим образом: каковы особенности методики организации дифференцированного обучения школьников информатике с использованием средств компьютерной диагностики знаний?
Объект исследования: учебный процесс по базовому курсу информатики.
Предмет исследования: методика дифференцированного обучения базовому курсу информатики.
Цель работы: разработать методику организации дифференцированного обучения школьников базовому курсу информатики на основе использования компьютерной диагностики знаний.
Гипотеза исследования: разработка и использование в учебном процессе специально спроектированной системы компьютерной диагностики знаний школьников по базовому курсу информатики позволит построить эффективную
методику организации дифференцированного обучения и повысить качество усвоения знаний.
В соответствии с целью, предметом и гипотезой исследования были определены следующие частные задачи:
выявить предпосылки и методические особенности организации дифференцированного обучения информатике в школе;
определить задачи уровневой дифференциации в школьном курсе информатики;
разработать технологию создания компьютерных разноуровневых диагностических тестов;
создать систему компьютерной диагностики знаний по школьному курсу информатики;
разработать методику организации дифференцированного обучения школьников информатике;
экспериментально проверить эффективность методики дифференцированного обучения школьников информатике на основе компьютерной диагностики знаний.
Теоретической основой исследования являются фундаментальные работы в области:
личностно-ориентированного обучения (А.Г. Асмолов, М.Н. Берулава, Е.Д. Божович, С.Л. Рубинштейн, И.С. Якиманская и др.);
педагогического тестирования (B.C. Аванесов, М.А. Басов, М.С. Берн-штейн, В.П. Беспалько, А.Н. Майоров, Е.А. Михайлычев, Н.И. Пак, Б.У. Родионов, А.О. Татур, В.И. Тесленко и др.);
педагогических и информационных технологий (В. П. Беспалько, Е.С. По-лат, И. В. Роберт, Г.К. Селевко и др.);
- теории и методики обучения информатике (С. А. Бешенков, А. Г. Гейн, А. А. Кузнецов, А. Г. Кушниренко, М. П. Лапчик, И.Г. Семакин, А.Л. Семенов, Н. Д. Угринович, Е. К. Хеннер и др.).
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ психолого-педагогической и методической литературы, проектов образовательных стандартов по информатике и информационным технологиям, изучение состояния проблемы в практике преподавания, методы моделирования, тестирование, математико-статистические методы, педагогические наблюдения, анкетирование, экспертный анализ.
Научная новизна исследования заключается в том, что впервые методика дифференцированного обучения школьников информатике построена на основе компьютерной диагностики знаний.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:
теоретически обоснованы подходы к построению методики дифференцированного обучения школьников базовому курсу информатики;
разработана технология создания компьютерных разноуровневых тестов диагностического типа.
Практическая значимость исследования состоит в том, что:
создана система компьютерной диагностики знаний (СКДЗ) по базовому курсу информатики;
разработана методика применения компьютерных диагностических тестов в учебном процессе с целью реализации дифференцированного обучения школьников информатике;
разработан спецкурс по подготовке учителя информатики к использованию СКДЗ в учебном процессе.
Достоверность и обоснованность полученных в диссертационном исследовании результатов и выводов обеспечиваются: использованием в ходе работы современных достижений педагогики и методики преподавания
информатики; многосторонним теоретическим анализом исследуемой проблемы; последовательным проведением педагогического эксперимента и экспертной проверкой основных положений диссертации; использованием адекватных математических методов обработки полученных результатов. Положения, выносимые на защиту:
Система компьютерной диагностики знаний, содержащая специальные средства, формы и методы формирования разноуровневых тестов, представляет объективное средство измерения уровня знаний школьников, организации обучения информатике в условиях уровневой дифференциации.
Методика дифференцированного обучения, использующая систему компьютерной диагностики знаний, позволяет повысить уровень знаний школьников по базовому курсу информатики.
Апробация результатов исследования: основные положения настоящего исследования докладывались и обсуждались на научных семинарах Института математики, физики и информатики Красноярского государственного педагогического университета (1997 - 2003 гг.), а также на Всероссийской конференции "Проблемы информатизации региона ПИР - 97" (Красноярск, 1997г.), Международной научно-практической конференции «Новые информационные технологии в университетском образовании» (г. Новосибирск, 1998 г.), Сибирской научно-методической конференции «Образование XXI века: Инновационные технологии, диагностика и управление в условиях информатизации и гуманизации» (Красноярск, 1999г.).
По теме диссертации опубликовано 17 работ: 6 статей, 1 методическая разработка, 10 тезисов докладов.
Организация исследования: исследование проводилось с 1998 по 2003 гг. и включало несколько этапов:
1998 - 1999 гг. Изучение научных основ педагогического тестирования, изучение психолого-педагогических проблем организации компьютерного
тестирования в школе; разработка концепции компьютерного тестирования; построение тестового пространства по школьному курсу информатики.
1999 - 2002 гг. Изучение психолого-педагогических и методических проблем дифференциации обучения; разработка системы компьютерной диагностики знаний по школьному курсу информатики и методики её применения с целью организации дифференцированного обучения в школе.
2002 - 2003 гг. Опытно-экспериментальная работа по внедрению СКДЗ в учебный процесс школы и организация дифференцированного обучения школьников информатике; анализ результатов исследования и оформление диссертации.
Структура диссертации: диссертация состоит из Введения, двух глав, Заключения, библиографического списка, Приложений.
Диссертационная работа выполнена на базе Института математики, физики, информатики Красноярского государственного педагогического университета.
Методические особенности дифференцированного обучения
Идея дифференциации обучения не является изобретением современности. Еще в первые годы существования советской школы А.В.Луначарский развивал идеи дифференциации обучения в форме деления единой школы на "факультеты", учитывающие разные интересы и склонности.
Во многих странах (США, Англия, Франция, Япония, Германия) дифференциация считается необходимым принципом обучения и реализуется на практике по инициативе государства с XIX в. В основном это была профильная дифференциация. Так, во 2-й пол. XIX в. во Франции проводилось деление лицеев на секции словесности и точных наук. В Японии с конца XIX в. было утверждено 5 типов школ: технические, сельскохозяйственные, торговые, флотские, дополнительные. Как отмечают некоторые исследователи, до 60-х гг. XX в. в зарубежной педагогике преобладала концепция жёсткой генетической детерминированности интеллекта, которая и выступала психологическим обоснованием дифференциации обучения [81]. В связи с этим, ко 2-й пол. XX в. для западной системы среднего образования были характерны следующие признаки:
отсутствие единства (неравноценность статусов, содержания, уровней образования);
дуализм (наличие двух ведущих направлений в образовании - академического и практического);
антидемократические принципы организации (отбор на ранней стадии обучения, жёсткое распределение по видам и типам школ).
Перечисленные признаки привели к необходимости образовательной реформы в странах Западной Европы и в Японии, результатом которой стали объединённые школы, организованные по типу американской всеохватывающей средней школы с дифференциацией учащихся на академический, профессиональный и общий потоки. Такая ситуация сохраняется и по сей день, но список профилей значительно пополнился (специализации по древним языкам, технические, музыкальные, экономические и т.д.).
Итак, практически во всех развитых странах в процессе реформирования образования усиливается самостоятельное и индивидуализированное обучение. Доминирующей тенденцией в развитии образования становится модель личностно-ориентированного обучения [6; 10; 11; 64; 68; 70; 80; 96; 98; 118; 121; 128; 134; 135]. Под последним понимается определенным образом спроектированная организация процесса обучения, создающая условия для развития у учащихся способности к самообразованию, самообучению, самовоспитанию, саморазвитию, самоопределению, самостоятельности и самореализации; позволяющая более полно проявить и реализовать возможности ученика в соответствии с его подготовкой, способностями и психофизиологическими особенностями [68]. Ключевым звеном педагогического процесса становится развитие, как сущностное понятие обучения.
Личностно-ориентированное обучение предусматривает дифференцированный подход [21; 25; 26; 29; 45; 69; 81; 88 - 90; 120; 123; 133].
Дифференциация (от лат. «difference») означает разделение, расслоение целого на различные части, формы, ступени.
Дифференцированное обучение, по Г.К. Селевко, - это: 1) форма организации учебного процесса, при которой учитель работает с группой учащихся, составленной с учётом наличия у них каких-либо значимых для учебного процесса общих качеств;
Задачи уровневой дифференциации в школьном курсе информатики
Несмотря на то что педагоги давно осознали необходимость дифференцированного подхода к обучению, создания благоприятных условий для развития каждого учащегося в соответствии с его способностями и возможностями, существует ряд причин, мешающих целесообразной личностно-ориентированной организации учебного процесса не только в курсе информатики, но и в школе вообще. По мнению Е.С. Полат, это, прежде всего, усреднённость всего процесса обучения, то есть ориентация на «... некоего среднего ученика, которого не существует в природе» [64: 115], уравнивание программы для всех учащихся без учёта их индивидуальных способностей и особенностей, а также отсутствие организационных условий для реализации личных способностей учащихся по отдельным предметам.
Основной целью изучения информатики в школе, по мнению М.Г. Семаки-на, должно быть достижение уровня общей грамотности в области информатики, который является базисным уровнем результатов образования по информатике. Уровень образованности не может быть результатом массового обучения в школе и, следовательно, не может закладываться в нормативы образовательного стандарта. Однако в процессе обучения возможно приближение к этому уровню при использовании специализированных форм обучения, одной из которых является дифференциация [98; 99].
А. А. Кузнецов выделяет два фактора, которыми определяется особая актуальность дифференциации содержания обучения информатике в школе [45]: с одной стороны, тенденции развития методической системы обучения информатике в школе, в частности переход от изучения основ информатики в старших классах к многоэтапной структуре изучения данной дисциплины в школе, а с другой - постоянно возрастающая роль информатики, средств и методов новых информационных технологий в подготовке подрастающего поколения к жизни в информационном обществе, труду, продолжению образования, что, в свою очередь, потребует (помимо изучения основ информатики в базовом курсе) обязательного продолжения изучения этой дисциплины в рамках одного из направлений профильного обучения в старших классах.
Для реализации уровневой дифференциации в обучении необходимо решить следующие задачи:
1) определить критерии деления учащихся на группы (учитывая уровень усвоения материала, специальные умения и навыки, индивидуальные особенности и способности учащихся);
2) разработать чёткие требования к каждому уровню, исходя из целей обучения;
3) организовать учебную деятельность учащихся (индивидуальную и групповую) в соответствии с выбранной технологией и поставленными целями;
4) организовать систему контроля и диагностики для отслеживания дидактического состояния каждого учащегося и своевременной корректировки учебного процесса («перевод» из группы в группу, замена малоэффективных технологий и методов обучения более рациональными).
Согласно Н.Д. Есиповой, в соответствии с поставленными задачами выделим основные этапы в организации дифференцированного обучения:
1) Диагностический,
2) Содержательно-методический,
3) Контрольно-оценочный [26].
Рассмотрим кратко возможные пути решения каждой из поставленных задач.
Определение критериев дифференциации (разбиения на группы) При разработке критериев разбиения учащихся на группы многое зависит от специфики школы и конечных целей обучения. В случае уровневой дифференциации при разбиении на группы необходимо учитывать уровень усвоения учебного материала по предмету (уровень обученности), уровень умений и навыков и индивидуальные способности учащихся к определённому предмету.
Система компьютерной диагностики знаний по информатике
Систематический контроль и диагностика являются ключевым звеном в организации дифференцированного обучения школьников информатике. Эффективным диагностическим средством может стать специальным образом спроектированная система компьютерного тестирования, учитывающая особенности и потребности каждого этапа уровневой дифференциации.
На основании изучения накопленного опыта в области педагогического тестирования разработана технология компьютерного тестирования [73; 76; 79; 102; 105]. В основу данной технологии положены принципы «белого» и «черного» ящиков. В качестве «белого ящика» используется экспертная модель знаний предметной области, «черный ящик» - это исследуемая система, то есть личностная модель знаний учащегося. Знания человека в некоторой предметной области можно оценить по уровню соответствия его личностной модели знаний и модели знаний предметной области. Воздействующими на «черный ящик» сигналами (входными данными) являются специальным образом подобранные тесты.
Педагогическая диагностика осуществляется путем сравнительного анализа результатов тестирования (выходных данных) с эталонными, полученными от подобного воздействия на «белый ящик» (рис. 3).
Тесты (входные данные) удобно разрабатывать по экспертной модели знаний («белый ящик»). Для этих целей можно воспользоваться методами тестирования сложных систем, в частности алгоритмов и компьютерных программ (методы полного перебора исходных данных, покрытия путей, пограничных условий и т.д.).
В процедуре построения компьютерных педагогических тестов условно можно выделить следующие этапы (рис.4):
1. Формирование тестового пространства по предметной области:
- разработка содержания образования и построение модели знаний предметной области;
- нисходящее проектирование структуры тестового пространства;
- формирование тестовых заданий и наполнение тестового пространства.
2. Формирование полного теста:
- выделение целей и аспектов тестирования;
- выбор алгоритма генерации теста.
3. Тестовый эксперимент:
- организация пробного тестирования;
- обработка результатов.
4. Формирование абсолютного теста:
- оценка качества теста;
- корректировка теста.
