Содержание к диссертации
Введение
1. Теоретические предпосылки построения методической системы подготовки в области информатики в высшей школе 19
1.1. Существующие представления об информатике как научной дисциплине и предмете обучения 19
1.2. Объектно-ориентированный подход к построению модели информатики как предмета обучения 39
1.2.1. Принципы построения объектно-ориентированной модели информатики 39
1.2.2. Метод построения объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения 47
1.3. Принципы отбора содержания образования в области информатики 51
1.3.1. Общепедагогические принципы 51
1.3.2. Принципы отбора содержания обучения в области информатики 55
1.3.3. Общая организация обучения 58
1.3.4. Экономика образования 62
1.3.5. Модель методической системы обучения 64
1.3.6. Развитие существующего содержания обучения информатике 68
1.4. Выводы 72
2. Построение объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения 76
2.1. Выбор иерархической модели информатики 76
2.2. Выбор объектов классификации 77
2.3. Процедура классификации 79
2.4. Результаты классификации объектов теоретической информатики 80
2.5. Результаты классификации объектов прикладной информатики 90
2.6. Модернизация структуры иерархической модели информатики в соответствии с состоянием предмета обучения 93
2.7. Выводы 97
3. Применение объектно-ориентированной модели информатики для анализа существующего содержания обучения 99
3.1. Анализ существующей системы обучения информатике в средней школе 99
3.2. Анализ существующей профильной системы информационной подготовки 101
3.3. Анализ существующей информационной подготовки в высшей экономической школе 102
3.3.1. Анализ существующего обязательного содержания обучения информатике 102
3.3.2. Анализ обязательных требований к учебно-методическому, материально -техническому обеспечению учебного процесса, проведению учебных практик и созданию выпускных квалификационных работ 126
3.3.3. Анализ учебной литературы по информатике 131
3.3.4. Действующая структура обязательной подготовки в области информатики для экономических специальностей 133
3.4. Синтез содержания обучения информатике для высшего экономического образования 136
3.4.1. Общая постановка задачи синтеза 136
3.4.2. Формирование целей обучения 141
3.4.3. Подход к определению ожидаемых результатов обучения информатике 150
3.4.4. Технология синтеза 152
3.4.5. Формулировка целей обучения информатике 157
3.4.6. Выполнение процедуры синтеза 162
3.4.7. Сводка результатов синтеза 210
3.5. Выводы 216
4. Использование объектно-ориентированной модели для проектирования методической системы обучения информатике 219
4.1. Принципы распределения содержания обучения 219
4.2. Содержание обучения предлагаемой системы с учетом среднего образования 222
4.3. Распределение содержания обучения по циклам дисциплин высшего экономического образования 223
4.4. Распределение содержания обучения в рамках учебных курсов и дисциплин высшего экономического образования 225
4.5. Формы, методы и средства обучения 229
4.5.1. Формы обучения 229
4.5.2. Методы обучения 233
4.5.3. Средства обучения 234
4.6. Исполнительная система 235
4.7. Использование объектно-ориентированной модели информатики для информационной подготовки 247
4.7.1. Организация педагогического эксперимента 247
4.7.2. Анализ варианта содержания обучения информатике студентов непрофильных направлений и специальностей 259
4.7.3. Вопросы информационной безопасности как составляющие общей информационной подготовки школьников и студентов 262
4.7.4. Обучение вопросам теории информационных процессов в рамках информационной подготовки средней и высшей школы 270
4.8. Выводы 279
Заключение 283
Список использованных источников 285
- Существующие представления об информатике как научной дисциплине и предмете обучения
- Модернизация структуры иерархической модели информатики в соответствии с состоянием предмета обучения
- Анализ существующей системы обучения информатике в средней школе
Введение к работе
Развитие информационных технологий неизбежно приводит к изменению
социально-экономической и технологической основы деятельности человечества и создает предпосылки к построению информационного общества. Его особенностью является существенный рост значения интеллектуального труда и, как следствие, смещение приоритетов в общественном разделении труда из сферы материального производства в область получения, переработки, хранения и использования информации. В процессе информатизации общества одной из важнейших задач является подготовка специалистов с высшим образованием, свободно ориентирующихся не только в предметной области, но и в уже используемых, а также перспективных информационных технологиях, связанных с их профессиональной деятельностью.
Важнейшим принципом построения методической системы обучения является фундаментализация образования. Фундаментальные знания - это наиболее стабильные и универсальные общетеоретические знания, содержание которых отличается максимальной обобщенностью, определенным образом структурировано, раскрывает и определяет многообразие внутренних и внешних связей указанных знаний. Потребности общества и личности определяют социальный заказ и предполагают подготовку как в рамках прагматических узкоспециализированных целей, так и в рамках целей, связанных с приобретением фундаментальных междисциплинарных знаний. Современная образовательная парадигма предусматривает фундаментальность знаний, ориентирующихся на выявление сущностных оснований и связей между процессами окружающего мира, их целостность, и предполагает внедрение в образование единых циклов фундаментальных дисциплин. Под фундаментальностью образования понимается реализация на практике в содержании обучения основных понятий, законов, методов, относящихся к фундаментальным теоретическим знаниям, а также к деятельности, отражающей основной метод познания в предметной области.
Информатика как научная дисциплина представляет собой быстро развивающуюся область знаний, некоторые разделы которой уже устоялись и являются общепризнанными, а некоторые находятся в стадии становления. Подготовке специалистов в области информатики уделяется большое значение, что проявляется, в частности, в виде развитой номенклатуры соответствующих специальностей высшего образования, охватывающих диапазон знаний от аппаратных средств до специальных вопросов обработки и защиты информации. Для обучения студентов этим специальностям привлекаются признанные специалисты в соответствующей области информатики, информационных систем и технологий, что позволяет поддерживать современный уровень подготовки. При подготовке специалистов для других сфер деятельности человека (образование, культура, медицина, юриспруденция, экономика и т.п.) информатика не рассматривается как основной предмет обучения, а изучается как общеобразовательная дисциплина, освоение которой обеспечивается на более низком уровне.
Обучение информатике начинается в средней школе и продолжается в высшей. В связи с тем, что преследуются различные цели, в некоторых случаях содержание обучения дублируется, что приводит к неоправданным потерям учебного времени. Целесообразно говорить не просто об обучении информатике в средней и высшей школах, а о непрерывной информационной подготовке будущих выпускников, учитывающей как требования фундаментальности всего образования в целом, так и прагматические требования соответствующих специальностей.
Реалии сегодняшнего дня свидетельствуют о повышенном интересе общества к высшему экономическому образованию. Существует широкая и постоянно развивающаяся номенклатура таких специальностей, обучение которым ведется большим числом разнообразных высших учебных заведений. Специфика предметной области проявляется в различии требований к результатам информационной подготовки, которые могут существенно зависеть от самой специальности. Как следствие, при реализации информацион ной подготовки одновременно по нескольким экономическим специальностям возникает необходимость дробления учебных потоков. Если разделить всю информационную подготовку будущих экономистов в высшей школе на общую подготовку (обеспечивающую фундаментальность обучения) и специальную (учитывающую требования конкретной специальности), то можно построить единую методическую систему подготовки по информатике для всех экономических специальностей и, в частности, уменьшить затраты на обучение.
Любая система обучения по своей сути очень инерционна. Изменения, внесенные в программу обучения высшей школы, проявятся только тогда, когда выпускник начнет активно заниматься практической деятельностью, то есть не раньше, чем через пять - семь лет. Еще больше запаздывает реакция на изменения, внесенные в программу средней школы. Как следствие, ошибка в содержании обучения имеет далеко идущие последствия. Именно поэтому желательно привлечь к осмыслению всего содержания информатики специалистов соответствующей области. Такая попытка делается, например, Министерством образования и науки России, создавшим Научно-методический совет по информатике и утвердившим его положение [2]. Ни в коей мере не принижая его значимость, приходится констатировать, что опубликованные материалы проведенного Научно-методическим советом совещания носят частный характер и не дают представления обо всем комплексе актуальных проблем образования в области информатики. Аналогичная ситуация имеет место, например, и в США. Так, как отмечают авторы Рекомендаций по преподаванию информатики в университетах [151], к их разработке в рамках специального проекта было привлечено более 150 человек. Тем не менее, не смотря на ценность и огромную трудоемкость этой работы, некоторые ее положения вызывают определенные сомнения, в частности определение общей совокупности знаний. Эта ситуация представляется закономерной, поскольку маловероятно, что привлечение к разработке даже самого большого количества заинтересованных специалистов позволит в рам ках краткосрочного мероприятия сформировать согласованную и взвешенную позицию. Очевидно, что надо искать другие пути, позволяющие максимально учесть, с одной стороны, мнения возможно большего числа преподавателей-практиков, а с, другой, точку зрения действующих ученых, работающих в области информатики.
В рамках настоящей работы в понятие информатика вкладывается три различных содержания. Во-первых, информатика рассматривается как самостоятельная научная область. В этом случае делается попытка учесть позицию научной общественности, которая в той или иной степени отражает состояние современной научной дисциплины. Надо признать, что эта позиция выражена наименее четко. Современных публикаций по этому вопросу мало, они носят разрозненный характер, а усилия большинства исследователей направлены на развитие составляющих информатики без разработки ее полной структуры.
Во-вторых, информатика рассматривается как предмет обучения в средней и высшей школе. В этом случае имеется функционирующая система подготовки и целая номенклатура специальностей высшей школы, в той или иной степени отражающая реалии и потребности практики. Необходимо отметить, что она формировалась последние пятьдесят лет, а в ее создании принимало участие гораздо большее количество ученых и педагогов, чем те, которые могут принять участие в работе любого совещания или комиссии. На настоящий момент их труд овеществлен в виде методических систем обучения, учебников и учебных пособий и формализован в требованиях действующих стандартов высшего образования. С точки зрения автора именно эти материалы представляют золотой фонд отечественной науки и педагогики и должны быть непосредственно использованы для создания современной системы обучения.
Наконец, в-третьих, информатика — общеупотребимое и часто встречающееся название учебной дисциплины, изучаемой в средней и высшей школе. В этом случае информатика оказывается просто одной из составляю щих учебного плана и с различным содержанием входит во множество названий учебных предметов и дисциплин различных уровней и специальностей подготовки.
Современная дидактика рассматривает вопросы изучения научных дисциплин как преподавание педагогически адаптированных основ соответствующих научных знаний. Применительно к информатике это обстоятельство заставляет первоначально провести ее систематизацию для текущего временного периода. Имея общее представление о текущем состоянии современной информатики, можно строить дидактическую систему обучения. Для этого необходимо разработать методологию адаптации имеющихся знаний с учетом требований специальности и социального заказа.
Собственно реализация высшего экономического образования в настоящее время обеспечивается за счет обязательного выполнения учебным заведением требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования, разрабатываемого Учебно-методическими объединениями по специальностям и утверждаемого Министерством образования. Действующая обязательная структура обучения информатике студентов-экономистов существенно зависит от специальности (направления) подготовки и не обеспечивает единого в рамках экономических специальностей представления об информатике как фундаментальной научной дисциплине.
Актуальность темы диссертационной работы обусловлена отсутствием единого подхода к вопросам преподавания информатики для студентов экономических специальностей, существующей потребностью практики высшего образования в создании единой системы непрерывной информационной подготовки в рамках обучения различным экономическим специальностям и необходимостью обеспечения фундаментальности образования в соответствующей области.
Основанием исследования является научная проблема, заключающаяся в разрешении противоречия между необходимостью подготовки по информатике в условиях перехода к информационному обществу будущих экономи стов, свободно ориентирующихся не только в предметной области, но и в уже используемых, а также перспективных информационных технологиях, и традиционно сложившимися системами информационной подготовки в экономических вузах, в которых используемые подходы к проектированию методической системы обучения не отражают современное состояние развития информатики как научной дисциплины и тенденции ее развития.
Цель исследования - разработка методологии формирования содержания информационной подготовки студентов экономических специальностей, позволяющей обеспечить непрерывность обучения в средней и высшей школе, фундаментальность образования и учет специфики профессиональной деятельности.
Объект исследования — непрерывная информационная подготовка в средней и высшей школе.
Предмет исследования — методическая система обучения информатике студентов экономических специальностей.
Используемые методы: современной дидактики; объектно-ориентированного проектирования моделей сложных систем; описания социально-экономических систем; экономики, менеджмента и маркетинга; математической статистики; теории принятия решений; информатики; организации педагогического эксперимента.
Основные задачи исследования:
• Обоснование возможности использования объектно-ориентированного подхода к разработке модели информатики как предмета обучения.
• Исследование существующей системы профильного обучения информатике и разработка объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения.
• Анализ существующей системы обучения информатике студентов экономических специальностей (направлений) с позиций разработанной объектно-ориентированной модели.
• Разработка технологии синтеза содержания обучения на основе разработанной объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения.
• Разработка методической системы базовой и специальной информационной подготовки для экономических специальностей (направлений) высшей школы.
• Практическая проверка результатов использования разработанной объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения.
Концепция исследования состоит в следующем. Построение знаниево-ориентированной системы фундаментальной информационной подготовки возможно только с учетом текущих знаний в области информатики как научной дисциплины. На их основе должна быть создана модель предмета обучения. В качестве метода построения такой модели используется объектно-ориентированный подход. В этом случае содержание научной дисциплины представляется как иерархия классов, а построение общей модели предмета обучения сводится к выполнению процедуры классификации, объектов, имеющих отношение к информатике как предмету обучения. Адаптация модели для конкретных целей обучения реализуется с использованием принципов абстрагирования и инкапсуляции. Формирование содержания обучения конкретной специальности на основе известной последовательности дидактической подготовки учебного предмета сводится к построению частной модели информатики, наследующей свойства и методы общей модели и обеспечивающей фундаментальность знаний с учетом требований специальности. При подготовке по экономическим специальностям частная модель содержит инвариантную составляющую, общую для всей группы, и вариативные специальные составляющие.
В основу работы положена следующая гипотеза исследования. Если состояние предмета обучения описывается созданной на основе текущего состояния информатики как научной дисциплины объектно-ориентированной моделью, построенной с учетом существующих принципов и методов по строения профильных систем обучения, то можно провести обеспечивающую потребности информационного общества разработку методологии формирования содержания информационной подготовки студентов экономических специальностей, результатом которой является фундаментальность образования и учет специфики профессиональной деятельности. Теоретико-методологической базой исследования являются
• публикации по вопросам современной дидактики В.И. Гинецинского [30], В.В. Давыдова [78], И.Ф. Исаева [156], В.В. Краевского [ПО], А.А. Кузнецова [114], B.C. Леднева [122, 123], И.Я. Лернера [124,125], В.А. Сластени-на [156], А.В. Хуторского [183], Е.Н. Шиянова [156];
• исследования по вопросам преподавания информатики В.К. Белошапки [10, 11, 12], А.А. Беспалько [13, 14, 15, 16], М.К. Бургина [22], В.А. Извозчи-кова [99], Н.В. Макаровой [128, 129], В.В. Персианова [143], И.В. Роберта [152], Н.И. Рыжовой [153, 21], И.В.Симоновой [159], М.В. Швецкого[185, 119, 120];
• работы А.А. Абдукадырова [I], Т.А. Бороненко [19, 20, 21], И.Б. Готской [69, 70, 71, 72, 73, 74, 75], М.И. Жалдака [89], Э.И. Кузнецова [116], В.В Лаптева [118, 119, 120], М.П. Лапчика [121], И.В. Марусевой [132] и ряд других, в которых обосновываются и разрабатываются теоретические и практические аспекты подготовки в области информатики студентов педагогических и других непрофильных специальностей;
• труды А.П. Александрова [3], Е.П. Велихова [24], В.М. Глушкова [33], А.А. Дородницина [82], А.П. Ершова [84, 85, 86, 87], В.П. Заболотского [190], К.К. Колина [108], В.Н.Михайловского [135], Б.Я. Советова [160], P.M. Юсупова [190], позволившие сформировать современное представление об информатике как науке, ее составе, методологии и влиянии на окружающий мир;
монографии Г. Буча [23], Г. Майерса [127], Э. Гаммы, Р. Хелма, Р. Джонсона и Дж. Влиссидеса [150], А. Пола [147], формирующие современ ные подходы к созданию объектно-ориентированных моделей сложных систем;
• действующие законы РФ «Об образовании» [93, 94], действующие Государственный образовательный стандарт основного общего и полного общего среднего образования [133,98] и действующие Государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования [34 - 68].
Логика исследования базируется на выдвинутой гипотезе исследования и предполагает создание на основе одной из возможных классификаций информатики как научной дисциплины и существующей профильной системы обучения информатике общей объектно-ориентированной модели информатики как предмета обучения. Полученная модель описывает текущее состояние предмета обучения, уточняется и модернизируется вместе с развитием самой информатики и используется в качестве основы для синтеза содержания. Модель информатики, используемая для конкретного применения, зависит от целей обучения и строится на основе общей модели за счет использования принципов абстрагирования и инкапсуляции как результат синтеза содержания обучения. Поскольку любая конкретная реализация модели представляет собой абстракцию общей модели информатики как предмета обучения, она сохраняет в своей основе исходную иерархию составляющих информатики и обеспечивает фундаментальность обучения. Тогда, как следствие, синтезированная система обучения, обеспечивает фундаментальность подготовки и по своему содержанию соответствует структуре полученной общей объектно-ориентированной модели с точностью до уровней абстрагирования и инкапсуляции знаний.
Научная новизна исследования состоит в том, что впервые предложен объектно-ориентированный подход к разработке модели содержания обучения информатике, создаваемой с учетом текущего содержания научной дисциплины и анализа существующих систем профильной подготовки, разработана методика синтеза содержания обучения информатике студентов эконо мических специальностей, обеспечивающая фундаментальность образования, специальные требования и потребности информационного общества.
Теоретическая значимость работы заключается в обосновании возможности использования объектно-ориентированного подхода к формированию содержания непрерывной информационной подготовки для обеспечения фундаментальности обучения и учета специальных требований, разработке методики построения объектно-ориентированной модели содержания обучения, разработке методики анализа существующей и предлагаемых систем обучения информатике (в том числе и используемых для подготовки экономистов), разработке методики синтеза методической системы обучения информатике студентов экономических специальностей (направлений) подготовки.
Практическая ценность определяется результатами анализа существующей и предлагаемых систем обучения информатике, разработкой методической системы обучения информатике студентов экономических специальностей, учитывающей общие и специальные требования, результатами использования разработанной системы в практике обучения, а также результатами анализа современного состояния преподавания вопросов информационной безопасности и теории информационных процессов.
Достоверность и обоснованность научных положений и выводов исследования обеспечиваются согласованностью его результатов с основными направлениями развития информатики как научной дисциплины, междисциплинарным анализом проблем, соответствием полученных выводов основным положениям дидактики и методики обучения информатики, а также результатами проведенного педагогического эксперимента и исследований в предметной области.
Опытно-экспериментальная база исследования: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения.
Апробация работы проводилась на Всесоюзном симпозиуме по проблеме избыточности в информационных системах, Ленинград, 1991 год, Научно методической конференции СПбГУАП, 1999 год, VII Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика — 2000», Международном семинаре «Высшее образование в XXI веке: проблемы и перспективы», Санкт-Петербург, 2002 год, VIII Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика - 2002», II Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экономики и новые технологии преподавания (Смирновские чтения)» Санкт-Петербург, 2003 год, Международном форуме «Интеграция науки и образования в XXI веке» Санкт-Петербург, 2003 год, III Санкт-Петербургской межрегиональной конференции «Информационная безопасность регионов России», Санкт-Петербург, 2003 год, IX Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика 2004», международном семинаре «Проблемы и перспективы интеграции российской и европейской систем образования», Санкт-Петербург, 2004 г., XIV конференции-выставке "Информационные технологии в образовании", Москва, 2004 г., Санкт-Петербургской научно-практической конференции «Проблемы подготовки кадров в сфере инфо-коммуникационных технологий» Санкт-Петербург, 2005 г., Всероссийская научной конференции «Проблемы информационной безопасности в системе высшей школы», Москва, 2005 г., IV международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы экономики и новые технологии преподавания (Смирновские чтения)», Санкт-Петербург, 2005 г.
Публикации по теме работы составляют 53 наименования. Среди важнейших отметим:
• Информатика: Практикум по технологии работы на компьютере. /Под ред. Н.В. Макаровой. //Финансы и статистика. 2000 г. 16. п.л.
• Разработка управленческого решения средствами пакета Excel. Учебное пособие. /СПбГУАП, 2001. 10,7 п.л.
• Информатика в системе непрерывного образования. Монография. В соавторстве с Н.В. Макаровой. /Издательство Политехника. СПб.: 2005 г.
21 п.л.
Объектно-ориентированный подход к отбору содержания обучения информатике. Монография. /Издательство Политехника. СПб.: 2005. 14 п.л.
Информатика как предмет обучения в высшей школе. Научная статья. В соавторстве с В.П. Заболотским и P.M. Юсуповым. /Труды СПИИ-РАН. Вып. 2. Том 1.— СПб: Наука, 2004. 3,6 п.л.
Элементы иерархической модели современной информатики. Научная статья. В соавторстве с В.П. Заболотским. /IX Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика 2004 (РИ-2004)», Санкт - Петербург, 22-24 июня 2004 г. -Материалы конференции - СПб. 2004. 0,3 п.л.
Обучение информатике в единой системе подготовки средней и высшей школы применительно к экономическим специальностям. /Информатика и образование, №12, 2004. 0,6 п.л.
Анализ содержания стандартов среднего (полного) общего образования по информатике и информационным технологиям в системе непрерывной подготовки «школа-вуз» по экономическому направлению. Научная статья. /Информатика и образование, №2, 2005. 0,6 п.л. Информационная составляющая подготовки современных экономистов. Научная статья. /Проблемы современной экономики. №4. 2004 г. 1 п.л.
Технология синтеза обязательной составляющей содержания обучения по информатике для экономических специальностей. Научная статья. /Вестник Оренбургского государственного университета, №2. 2005. 0,5 п.л.
Вопросы информационной безопасности в непрерывной системе обучения информатике. Научная статья. /Безопасные информационные технологии. № 2005. 0,5 п.л.
• Вопросы информационной безопасности в системе обучения информатике в высших учебных заведениях по экономическим специальностям. В соавторстве с В.П. Заболотским. Научная статья. /«Информационная безопасность регионов России (ИБРР-2003)» Санкт-Петербург. Труды конференции. СПб. 2004. 1 п.л.
• Теоретические предпосылки построения системы подготовки в области информатики по неинформационным специальностям высшей школы в условиях рынка. Научная статья. /Управление университетом в условиях рынка: Сборник статей. Часть II. -СЗТУ, 2004. 2 п.л.
Основные этапы и организация исследования. Исследования по предмету настоящей работы проводились в период с 1994 по 2004 годы. Поисковый этап педагогического эксперимента выполнялся в течение 1994 - 1999 годов и позволил в первую очередь определить актуальность темы исследований. Констатирующий этап педагогического эксперимента реализовывался в 1998 — 2002 годах. Формирующий этап педагогического эксперимента поводился в 1999 - 2004 годах в ходе учебного процесса.
Внедрение результатов работы осуществлено в Санкт-Петербургском государственном университете аэрокосмического приборостроения.
На защиту выносятся следующие положения:
• Методология формирования содержания обучения информатике, базирующаяся на принципах функциональной полноты образования, дифференциации и интеграции компонентов содержания образования, знаниево-ориентированном типе обучения и известной последовательности дидактической подготовки содержания учебных предметов, обеспечивает фундаментальность знаний выпускников.
• Объектно-ориентированный подход к формированию содержания обучения информатике студентов экономических специальностей позволяет учесть текущее состояние научной дисциплины и содержание существующей профильной подготовки в рассматриваемой области.
• Методика синтеза содержания обучения на основе объектно-ориентированной модели информатики позволяет с учетом начального уровня подготовки, потребностей общества, существующих систем профильной и базовой подготовки создать систему информационной подготовки, обеспечивающую фундаментальность образования и учет требований конкретной специальности.
• Созданная на основе знаниево-ориентированного подхода методическая система непрерывной информационной подготовки студентов экономических специальностей позволяет учесть потребности информационного общества, создать унифицированную базовую подготовку в высшей экономической школе и обеспечить учет требований конкретной специальности.
Структура диссертации: введение, четыре раздела, заключение и приложения.
Существующие представления об информатике как научной дисциплине и предмете обучения
Уже достаточно давно замечено, что окружающий нас мир вовсе не устроен в соответствии с названиями университетских кафедр. Безусловно, попытки его систематизации приводят к выделению набора научных направлений и определенным научным классификациям. В соответствии с такими классификациями строится, например, структура Академии наук, структура Специализированных советов, структура образования, структура библиотечной системы и так далее. Разработанные различными авторами классификации во многом совпадают, а во многом и входят в противоречие между собой и с окружающим нас миром. Попытки воспользоваться энциклопедиями или словарями также не дают устойчивых результатов в силу целого ряда объективных и субъективных причин. Это обстоятельство заставляет исследователей каждый раз заново определять класс объектов, которые входят в объем анализируемого понятия, и смысл терминов в виде описания свойств и признаков, составляющих понятие объектов, или, по крайней мере, ссылаться на определения других исследователей.
Одно из первых определений информатики, данное в Большой Советской Энциклопедии, рассматривает информатику как [134] библиографией, методами поиска информации в массивах документов, что, собственно говоря, и имело место в середине прошлого века. Для описания научных направлений, связанных с протеканием и использованием информационных процессов, с теми структурами, в которых представляется информация, и теми процедурами, которые используются при её переработке, в то время использовался термин «кибернетика» [135]. Кроме этого, часть вопросов, связанных с математическими аспектами протекания информационных процессов, относилась к категории «прикладной математики», а вопросы, касающиеся аппаратной части ЭВМ, рассматривались в рамках «вычислительной техники».
Появившаяся в конце сороковых годов кибернетика связывается, в первую очередь, с трудами выдающегося американского философа и математика Норберта Винера. Для Винера было абсолютно ясно, что многие концептуальные схемы, определяющие поведение живых организмов при решении конкретных задач, практически идентичны схемам, характеризующим процессы управления в сложных технических системах. Более того, он был убежден, что социальные модели управления и модели управления в экономике могут быть проанализированы на основе тех же общих положений, которые разработаны в области управления системами, созданными людьми [135]. Идеи Винера совсем не однозначно воспринимались в Советском Союзе. В четвертом издании "Краткого философского словаря" (1954 год) в статье «кибернетика» эта наука была определена как [111] активное противодействие идеологического официоза страны, в результате чего, в конечном итоге, даже возникла необходимость дополнения термина «кибернетика» термином «информатика» с выделением его содержания.
Американские исследователи создали и используют целый набор аналогичных терминов, среди которых следует упомянуть «hardware» (аппаратные средства), «software» (программные средства) и «brain ware» (алгоритмические средства). Американские исследователи и преподаватели выделяют три составляющие рассматриваемой области знаний: формальные свойства алгоритмов и структур данных «computer science», их компьютерная реализация «computer engineering» и их приложения «information systems». Англоязыч ный (американский) термин «computer science», т.е. «компьютерные науки», часто используется для обозначения фундаментальных направлений информатики, в то время как термин «computer engineering» относится к прикладным направлениям информатики. Кроме этого, в англоязычной литературе используется термин «information science».
Как самостоятельная научная дисциплина информатика приобрела свой статус после опубликования в 1986 году сборника "Кибернетика. Становление информатики", в котором были напечатаны статьи тогдашнего президента АН СССР А.П. Александрова [3] и вице-президента Е.П. Велихова [25]. В этих работах говорилось об определяющем значении информатики для развития человеческого общества в грядущем столетии. Вместе с развитием науки и техники содержание информатики непрерывно изменялось. В том же сборнике были напечатаны статьи А.А. Дородницина [82] и А.П. Ершова [85],
Модернизация структуры иерархической модели информатики в соответствии с состоянием предмета обучения
Анализ названий и содержания объектов классификации и их дидактического материала позволил выделить еще несколько классификационных групп информатики как предмета обучения, отсутствующих в составе используемой иерархической модели информатики как науки. Вполне очевидной причиной такого несоответствия является, во-первых, проникновение в информатику специальных вопросов, традиционно относимых к другим научным и учебным дисциплинам. Во-вторых, практика обучения сформировала свой набор дисциплин, по которым имеется свой большой набор учебных публикаций с устоявшимися названиями и терминологией. В результате было предложено в категорию Теоретическая информатика добавить классификационные группы Методика и методология информатики, Теория надежности, Менеджмент информационной сферы, а в категорию Прикладная информатика группы Базы данных, Офисное программное обеспечение и Прикладные пакеты по специальности.
Предлагаемые изменения позволяют уточнить в модели актуальное состояние современной системы обучения информатике. Сводка результатов классификации применительно к дополнительно введенным группам представлена в табл.В.З. Обобщая полученные результаты, получаем представленную на рис. 2.5 иерархическую модель, представляющую собой абстракцию информатики как предмета обучения, и созданную в интересах подготовки профессионалов в указанной области. В ней изменения по отношению к модели информатики как науки В.П. Заболотского выделены курсивом.
Количество связей классифицируемых объектов с другими составляющими модели характеризует степень универсализации - специализации читаемых дисциплин. Этот показатель, в частности, может использоваться при проектировании системы обучения в целом как характеристика наполняемости дисциплин учебным материалом. По итогам классификации методами описательной статистики были получены интегральные данные, характеризующие представление составляющих разрабатываемой модели с этой точки зрения. Результаты статистической обработки выполненной классификации применительно к количеству связей объектов классификации с классификационными группами представлены в табл. В.5. Из нее, в частности, следует, что дополнительно добавленные категории по статистическим характеристикам количества связей сопоставленных с ними объектов не выделяются из общего ряда ранее существовавших категорий.
Следовательно, внесенные в модель изменения не противоречат общей структуре информатики как научной дисциплины и могут быть использованы в дальнейшей практической деятельности.
Вышеизложенное позволило создать экстенсиональное определение информатики как предмета обучения:
Информатика как предмет обучения в высшей школе в текущий период времени представляет собой совокупность учебных дисциплин, конкретный набор и содержание которых может уточняться в зависимости от целей обучения и развития информатики. Эти цели в рамках теоретической информатики могут предусматривать изучение теории информации (в том числе ее математических основ, теоретических основ искусственного интеллекта и семиотических и лингвистических аспектов информации), теории информационных процессов (в том числе информационных характеристик человека), теоретических основ информационных систем, информационной безопасности, компьютерной графики и визуализации, прикладных математических вопросов, теории моделирования, теории надежности, собственной методологии и методики, а также вопросов менеджмента информационной сферы применительно к физическим, социальным, природным явлениям. В рамках прикладной информатики цели обучения могут предусматривать освоение набора способов реализации теоретических положений информатики, предусматривающих изучение и практическое использование понятий аппаратуры, программного обеспечения, информационных технологий, систем и сетей, информационных ресурсов, баз данных, средств компьютерной графики и мультимедиа, методов обеспечения информационной безопасности, а также офисного программного обеспечения.
Анализ существующей системы обучения информатике в средней школе
Содержание обучения информатике в средней школе России регламентировалось ранее приказом № 56 от 30.06.99 Министерства образования Российской Федерации об утверждении обязательного минимума содержания среднего (полного) общего образования [133]. В апреле 2004 года в журнале Информатика и образование были опубликованы новые варианты введенных в действие стандартов основного общего и среднего (полного) общего образования по информатике и информационным технологиям [98].
Проведенный анализ показал, что все составляющие модели информатики как предмета обучения рис. 1.1 и 2.5 нашли свое отражение в дидактических материалах стандартов средней школы (табл. Г.1 и табл. Г.2). Исключение составили классификационные группы Теоретические основы искусственного интеллекта, Математические основы теории информации, Теоретические основы информационных систем, Прикладные вопросы математики и Теория надежности. Применительно к этим классификационным группам были рассмотрены требования по содержанию подготовки в области информатики, определяемые действующими стандартами образования по экономическим специальностям. Оказалось, что, с точки зрения существующей обязательной подготовки по экономическим специальностям высшей школы, требования по упомянутым классификационным группам также не предъявляются. Таким образом, применительно к высшему экономическому образованию соответствующие разделы также не детализируются и включаются в модель знаний по теоретической информатике. Если допустить, что вопросы, относящиеся к перечисленным классификационным группам, представляют существенную сложность для изучения в рамках среднего образования, они могут быть вынесены на подготовку в высшую школу, а их отсутствие не нарушает целостности всей модели. Таким образом, уровень абстрагирования модели информатики как предмета обучения может быть повышен за счет включения упомянутых составляющих в категорию теоретической информатики.
Требования в классификационных группах Теоретические основы компьютерной графики и визуализации, Социальная информатика имеются в стандартах среднего образования, а действующими стандартами подготовки высшей школы по экономическим специальностям не предъявляется. Это означает, что уровни абстрагирования и инкапсуляции знаний для средней и высшей школы по этим вопросам совпадают, и высшая школа может полностью опираться на знания, полученные в средней школе. Отметим, что потребности конкретной специальности высшей школы могут заставить разработчиков новых стандартов высшего образования включить некоторые из перечисленных разделов в содержание обучения.
Результаты анализа позволяют сделать заключение, что практически все составляющие информатики как науки и как предмета обучения нашли свое отражение в программе средней общеобразовательной школы. Тем не менее, необходимо признать, что основные разделы информатики {Теория информации, теория информационных процессов, Теоретические основы компьютерной графики и визуализации, Математические основы информатики и другие затронутые вопросы теоретической информатики, а также большинство вопросов прикладной информатики) изложены с очень высоким уровнем абстрагирования. Как следствие, вузовский курс информатики должен в той или иной степени восполнить имеющиеся пробелы и предложить более детальное изложение материала с меньшим уровнем инкапсуляции.
