Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Научно-педагогические основы общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям на начальной ступени высшего образования 12
1.1. Роль информатики и информационных технологий в образовании 12
1.2. Анализ состояния проблемы общеобразовательной подготовки по информатике в высшем образовании 42
1.3. Принципы построения содержания общеобразовательного курса информатики на начальной ступени высшего профессионального образования 63
Глава II. Методика обучения информатике и информационным технологиям на начальной ступени высшего педагогического образования 80
2.1. Методика обучения инвариантному ядру и вариативным модулям коррекпнонного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям 80
2.2. Методика обучения вариативным модулям профессионально ориентированного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям 107
2.3. Опытно-экспериментальная проверка разработанного содержания общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям на начальной ступени высшего педагогического образования 135
Заключение 147
Библиография 149
- Роль информатики и информационных технологий в образовании
- Методика обучения инвариантному ядру и вариативным модулям коррекпнонного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям
- Методика обучения вариативным модулям профессионально ориентированного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям
Введение к работе
Актуальность исследования. Постоянно возрастающая роль информатики в образовании определяется целым рядом факторов, важнейшими из которых являются следующие.
Неотъемлемым компонентом культуры современного человека является информационная культура, решающий вклад в формировании которой сегодня вносит изучение информатики и информационных технологий. Среди шести ключевых компетенций, рассматриваемых в настоящее время как стержень социализации молодого поколения, подготовки его к последующей профессиональной деятельности, ведущее место занимают информационные и коммуникативные компетенции. Формирование современного научного мировоззрения сегодня также невозможно без изучения информатики, понимания информации как семантического свойства материи, роли информационных процессов в живой природе, обществе, технике. Именно поэтому информатика становится важнейшей частью непрерывного образования человека на всех этапах: начального, основного, полного среднего, профессионального образования, переподготовки и повышения квалификации.
Особую роль играет здесь средняя школа От уровня и качества школьного образования по информатике во многом зависит успешность дальнейшей подготовки по этой дисциплине в вузе. В настоящее время информатика, информационные технологии в той или иной мере изучаются в процессе вузовского образования практически по всей специальностям, значительное число вузов имеют факультеты, непосредственно связанные с подготовкой специалистов по информатике, применению информационных технологий в различных областях профессиональной деятельности человека. Информатика (в зависимости от профиля вуза и специализации факультета) входит как в систему
общеобразовательной, так и специальной подготовки будущего специалиста. Эти тенденции характерны и для педагогических вузов, на материале которых проведено настоящее исследование.
Средняя школа призвана обеспечить подготовку выпускников к освоению образовательных программ высшего профессионального образования. Применительно к информатике это означает не только овладение знаниями и умениями по этой дисциплине, составляющими фундамент для последующего профессионального образования, но и овладение информационными технологиями обучения, без которых учебный процесс в современном вузе уже невозможно представить.
Уровень подготовки выпускников школы в области информатики и информационных технология во многом не отвечает требованиям сегодняшнего дня. Как показывает практика, выпускники школы либо изучали в школе информатику в узком понимании ее содержания (элементарная подготовка пользователя ЭВМ, изучение программирования и пр.), либо фактически не изучали этот курс совсем. Последнее обусловлено тем, что оснащенность школ современной вычислительной техникой остается пока на достаточно низком уровне (по некоторым данным в среднем по России около 15%). Проведенное нами анкетирование первокурсников ряда вузов (в Москве, Оренбурге, Чебоксарах, Омске, Волгограде, Тобольске и др.) показало, что содержание и уровень подготовки выпускников школы явно недостаточны с точки зрения потребностей вуза.
Таким образом, можно констатировать, что проблема преемственности школьного и высшего профессионального образования в области информатики продолжает оставаться актуальной. Она имеет два аспекта: с одной стороны, необходимо дальнейшее совершенствование школьного курса информатики, в частности, с позиций требования подготовки выпускников школы к освоєнню программ высшего
образования, с другой стороны, развитие общеобразовательной подготовки по этой дисциплине в вузе с учетом, в частности, необходимости коррекции разноуровневой подготовки по информатике выпускников школы.
Вместе с тем, анализ существующей практики общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям на первом этапе вузовского образования показывает, что этот процесс не имеет достаточного дидактического и психолого-педагогического обоснования, зачастую обусловлен субъективными факторами. Существующие в вузах общеобразовательные курсы информатики нередко повторяют недочеты школьного курса и в большинстве своем направлены на овладение конкретными средствами информационных технологий, а потенциал информатики как общеобразовательного предмета используется пока далеко не полностью.
В работах В.С.Леднева, А.А.Кузнецова, С.А.Бешенкова, Е.А.Ракитиной, Е.К.Хеннера, Н.Д.Угриновича и других ученых достаточно четко обосновывается несостоятельность попыток выбирать в качестве основы для построения содержания курса информатики конкретные средства информационных технологий. Отмечается, что уже в целом ряде психологических и дидактических исследований сегодня показано, что эффективность формирования готовности специалиста к применению в своей профессиональной деятельности информационных технологий во многом зависит от уровня сформированное^ информационной компоненты его мировоззрения, информационного подхода к анализу окружающей действительности.
Серьезным недостатком общеобразовательных курсов информатики на первом этапе высшего профессионального образования является то, что их содержание носит по существу инвариантный характер и не позволяет
гибко адаптировать их к потребностям студентов, получивших разноуровневую подготовку по информатике в школе.
Как правило, система курсов, связанных с информатикой и информационными технологиями, в педвузах состоит из курса основ ннформатикн, имеющего общеобразовательный характер я изучаемого на первых курсах, и курса (раздела) применения информационных н коммуникационных технологий в образовании (для будущих учителей информатики эта подготовка дополняется еще рядом других специальных курсов).
Несмотря на значительное число исследований, в том числе и диссертационных, посвященных подготовке студентов педвузов в области информатики (Э.И.Кузнецов, Т.В.Добудько, Ю.С.Брановский, М.ГІЛапчик, И.В.Марусева, В.И.Пугач, Н.И.Рыжова, М.В.Швецкнй и др.) вопросы содержания общего (общеобразовательного) курса информатики, тем более в аспекте его коррекционноЙ функции, предметом специального исследования не были.
Следует заметить, что вопросы коррекцнолной функции общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям частично рассматривались в диссертационных исследованиях В.А.Пономарева, Д.В.Лукина, А.Н.Лаптева применительно к системе переподготовки и повышения квалификация кадров. В их работах основное внимание уделено дополнительной подготовке по информатике и вычислительной технике в учебных центрах занятости населения с акцентом на освоение определенных видов информационной деятельности.
Таким образом, можно сказать, что систематического научного исследования по реализации общеобразовательной подготовки студентов по информатике и информационным технологиям, не получивших в школе полноценной подготовки в этой области с точки зрения его современного понимания, по существу проведено не было. Нет, в частности,
обоснованного содержания общеобразовательной подготовки но информатике и информационным технологиям на начальной ступени высшего образования, содержание этой подготовки не дифференцировано в зависимости от специальности будущего учителя. Это обстоятельство определяет проблему, поставленную в данном исследовании.
Цель исследования - разработать содержание общеобразовательной подготовки по информатике в информационным технологиям на начальной ступени высшего образования с учетом разноуровневой подготовки студентов по этой дисциплине в школе, а также специальности будущего учителя.
Объект исследования - методическая система подготовки по информатике и информационным технологиям в системе высшего педагогического образования.
Предмет исследования - принципы разработки содержания общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям на начальной ступени высшего педагогического образования.
Гипотеза исследования.
Общеобразовательная подготовка по информатике и информационным технологиям на начальной ступени высшего образования обеспечит реализацию современных целей обучения информатике, если ее содержание будет:
ориентировано на новые приоритеты системы образования, направленные на фундаментализацвю, опережающий характер образования, формирование ключевых компетенций, реализацию личностно-ориентировапного подхода в обучении;
учитывать разноуровневую подготовку студентов по информатике в школе, а также специфику использования информационных технологий в профессиональной деятельности учителей разных специальностей, и в связи с этим будет построено на модульной основе (с выделением
инвариантной и вариативных частей изучения информатики и информационных технологий). Основные задачи исследования:
Провести анализ уровня и качества подготовки по информатике выпускников школы в сопоставить их с требованиями готовности к освоению программ высшего профессионального образования.
Обосновать принципы разработки содержания курса информатики в цикле общеобразовательных дисциплин вуза (на материале педвузов).
Выявить возможность и целесообразность использования модульного принципа при построении содержания общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям.
Разработать содержание инвариантного и одного вариативного модуля общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям на начальной ступени высшего образования.
5. Экспериментально проверить разработанное содержание, оценить его доступность и эффективность для подготовки к продолжению профессионального образования.
В процессе работы над диссертацией для решения поставленных задач использовались различные методы исследования: изучение и анализ научной, психолого-педагогической, методической и специальной литературы по проблематике исследования; сравнительный анализ учебных программ, учебников и методических пособий; изучение и обобщение отечественного и зарубежного опыта обучения информатике; экспериментальное преподавание; анкетирование преподавателей и обучаемых; наблюдение за ходом учебного процесса и деятельностью обучаемых.
Научная новизна и теоретическая значимость результатов исследования определяется:
обоснованием содержания общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям на основе принципов опережающей подготовки, развития фундаментального характера содержания образования, компетентностного подхода;
построением (для выполнения коррехционной функции и профессиональной ориентации) содержания общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям на начальной ступени высшего образования по модульному принципу (с выделением инвариантного ядра и вариативных частей двух типов -компенсационных и дифференцируемых по видам информационной деятельности).
Практическая значимость результатов заключается в том, что разработаны учебные материалы по информатике и информационным технологиям для использования их в учебном процессе на начальной ступени высшего образования и подготовлены методические рекомендации. Они могут послужить основой для учебных и методических пособий для общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям в системе непрерывного образования.
Обоснованность и достоверность результатов исследования
определяется его опорой на современные психолого-педагогические и
дидактические концепции (теория познания и деятельности: Л.П.Буева,
Л.С.Выготский, В.В.Давыдов, А.А.Леонтьев, Л.И.Новнкова,
А.В.Петровский, К.К.Платонов, С.Л.Рубинштейн, Н.Ф.Талызина и др.; теория структуры и содержания образования: В.В.Краевский, В.С.Леднев, И.Я.Лернер, М.НХкаткнн и др.; системный подход как направление методологии научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объекта как системы: А.Н.Аверьянов, П.К.Анохин, В.Г.Афанасьев, И.В.Блауберг, В.Н.Садовский, У.Р.Эшби, Э.Г.Юдин и др.; концепция информатизации образования и работы по развитию содержания обучения
информатике: Е.П.Велихов, А.П.Ершов, В.Г.Кинелев, А.А.Кузнецов, В.В.Рубцов, А.Я.Савельев, С.А.Бешенков, И.В.Роберт и др.), применением комплекса методов исследования, адекватных его задачам, успешной апробацией основных положений и результатов исследования, двухлетней экспериментальной работой по созданной программе и учебным материалам.
На зашиту выносятся следующие основные положения:
1. Содержание общеобразовательного курса информатики на начальном
этапе образования в вузе должно строиться с учетом двух основных его
функций:
подготовки к освоению программ собственно профессионального (в рамках циклов спецдисцнплнн) образования;
коррекция, выравнивание уровня подготовки студентов, получивших подготовку по янформатихе в школе, существенно различающуюся по содержанию, направленности и уровню знаний, умении, способов деятельности.
2. Реализация указанных функций возможна при использовании
двух аспектнои дифференциации содержания общеобразовательного
курса информатики:
по содержанию будущей профессиональной деятельности, профилю подготовки учителя, что придает общеобразовательному курсу профессионально ориентированный характер;
по уровню и качеству предшествующей (школьной) подготовка студента, что позволит решить задачу выравнивания подготовки студентов к освоению программ дальнейшей профессиональной подготовки.
3 Содержание общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям целесообразно строить по модульному принципу - выделив инвариантное ядро, обеспечивающее базовый
уровень, и вариативные части, дифференцируемые по Ийдам информационной деятельности (для реализации первой функции), а также коррекционные модули (для осуществления второй функции).
Апробация результатов исследования. Ход исследования и его результаты обсуждались н были одобрены на заседаниях отдела теории и методики обучения информатике Института общего среднего образования Российской академии образования (2000-2002 гг.); на Международной конференции НТО - 2001 «Информационные технологии в образовании» (Москва, 2001), на VII межвузовской научно-практической конференции по проблемам педагогической инноватики (Тобольск, 2002), на VII научной конференции Тамбовского государственного технического университета (Тамбов, 2002), на конференции «Проблемы и приоритеты современного образования» в Институте общего среднего образования Российской академии образования (Москва, 2002) и др.
Основные положения и результаты исследования отражены в 8 публикациях автора.
Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии.
Роль информатики и информационных технологий в образовании
В Национальном докладе Российской Федерации «Политика в области образования и новые информационные технологии» Конгресса ЮНЕСКО (Москва, 1996), в Концепции информатизации образования Российской Федерации (Минобразование РФ, 1998) подчеркивается усиление роли изучения информатики и информационных технологий в подготовке подрастающего поколения к жизни в современных условиях новой информационной среды.
В многочисленных научных работах с разных позиций констатируется важнейшее значение информатики в образовании [3, 9, 28, 33, 36,47, 52, 69, 76, 78, 79, 114, 120, 148, 156, 157 и др.].
Рассмотрим основные факторы, определяющие постоянно возрастающую роль информатики и информационных технологий в образовании.
I. Изучение информатики и информационных технологий вносит решающий вклад в формирование информационной культуры обучаемого на уровне, соответствующем информационному этапу современного общества. Раскроем это подробней.
Характерной чертой нашего времени является резкое возрастание объема знаний, научных открытий, что в значительной мере повлияло на развитие методов и средств информатики, массовое использование их во многих сферах. В научной литературе [1, 52, 116, 117, 142, 148 и др.], учитывая тенденции и темпы роста объема информации, увеличения оли информационной деятельности, связанной со сбором, накоплением, обработкой и использованием информации, наступивший XXI век называют веком информации.
Б связи с тем, что информационная деятельность (по результатам исследований [26, 52, 140, 164 и др.]) становится как бы «кровеносной и нервной системой» человеческой деятельности, жизненно необходимой для ее осуществления, ясно, что неотъемлемым компонентом культуры современного человека является информационная культура. Заметем, что понятие «информационная культура» рассматривается в литературе достаточно широко, а мы в своей работе останавливаемся на той ее части, которая отражена в определенном уровне культуры работы с информацией, н разделяем позиции в этом вопросе Е.А.Ракитнной [114], которая в своей работе перечислила требования к сформированное у индивида культуры работы с информацией. Это: «понимание того, что:
- информационная сущность любого предмета, явления, процесса проявляется как его семантическое свойство;
- практически во всех явлениях и процессах таких сфер, как познание и коммуникация, можно выделить информационную составляющую;
- информационные процессы, которые могут быть описаны на строгом формальном языке, могут быть автоматизированы;
- технические и программные средства обработки информации имеют определенные ограничения, которые необходимо учитывать при организации автоматизированной работы с информацией;знание:
- в каком виде информация «проявляется» для человека при взаимодействии (например, изучении) с тем или иным объектом;
- какими свойствами она обладает; - какие существуют формы представления информации;
- какие информационные процессы составляют основной информационный цикл при принятии решении;
какие существуют информационные технологии и каковы их основныесвойства;
- каким образом средства информационных технологий могут обеспечить и оптимизировать работу с личностно и/или профессионально важной информацией;
- в каких случаях можно и нужно прибегать к помощи информационных систем;умение:
- выбирать оптимальную для данной задачи форму представления как данных, так к условий задачи;
представить информацию в выбранной форме - формализовать ее;
- выбрать вид и построить информационную модель задачи;
- выявить структуру данных, необходимых для решения поставленной задачи;
- выбрать адекватную модель представления структуры данных;
- провести анализ данных и их систематизацию;
- формулировать выводы и/или генерировать идеи, вытекающие из
анализа данных и модели и т.п.».
Следует отметить, что информационная культура воспитывается не только при изучении информатики я не только в рамках формального образования, но и в процессе всей жизнедеятельности человека. Приемам и методам работы с информацией уделяется внимание во всех учебных курсах, а при изучении информатики это все приводится в систему, т.е. процесс формирования информационной культуры при изучении информатики становится целенаправленным, осмысленным, управляемым. II Особую роль играет изучение информатики и информационных технологий в формировании информационных компетенций, которые занимают ведущее место среди шести ключевых компетенций, рассматриваемых в настоящее время как стержень социализации молодого поколения, подготовки его к последующей профессиональной деятельности.
Понятие компетентности включает в себя знания и умения, способы деятельности, мотивацию, развитие способностей и т.д. - всего того, что определяет готовность человека к социальной адаптации в условиях изменяющегося общества, социальной мобильности, способности к возможной смене социальных и экономических ролей. Под информационной компетенцией понимается сформированное шаний и умений, способов деятельности, которые потребуются человеку в новой информационной среде обитания, в том числе и для получения образования в условиях широкого использования современных информационных технологий, а также нового целостного миропонимания, информационного мировоззрения.
На симпозиуме «Ключевые компетенции для Европы», проведенного Советом Европы в Берне в 1996 г., информационные и коммуникативные компетенции были выделены как важнейшие, как компетенции, связанные с возникновением общества информации, владением новыми технологиями, пониманием их применения, их силы и слабости, способностью критического отношения к распространяемой по каналам СМИ информации и рекламе.
В «Программе ключевых компетенций» экзаменационной комиссией Оксфорда/Кембриджа описаны компетенции в области коммуникационных и информационных технологий: «... сравнивать преимущества и недостатки различных источников информации... аыбирать соответствующие технологии поиска информации...; создавать и использовать должные модели и процедуры изучения и обработки информации и создавать новую информацию..., представлять информацию таким образом, чтобы это отвечало вашим целям в потребностям аудитории...».
Заметим, что перечисленные умения и навыки, способы деятельности являются универсальными, общеинтеллектуальными, эти умения носят практико-ориенгированную направленность.
Ранее специальному формированию умений этого типа не уделялось необходимого внимания, овладение ими не выделялось как отдельный компонент требований к результатам обучения, а поэтому фактически не контролировалось и не оценивалось учителями.
Сейчас, когда меняется наше представление о целях и ценностях образования (более важны не конкретные знания, а умения их добывать), такие практика-ориентированные универсальные умения становятся все более актуальными. В ряде исследований (Н.А.Менчинской, Е.Н.Кабановой-Меллер, Н.А.Лошкаревой и др.) подчеркивается, что наряду с развитием предметных умений и навыков необходимо формировать и общеинтеллектуальные, общеучебные умения при осуществлении общеобразовательной подготовки.
В этом русле следует отметить работы И.А.Зимней [41], в которых речь идет о необходимости перехода от дисциплинарно-ориентированной системы обучения к проектно-созидательной, которая характерна прежде всего личностно-деятельностным подходом. Основой учебного процесса становится не только усвоение знаний, но и способов этого усвоения, развитие познавательных сил и творческого потенциала обучающегося. Этот подход отвергает бесполезные знания ради знаний, навыки ради навыков и умения ради умений. В проектно-созидательном обучении число типов знаний расширяется, готовое звание (которое следует понять, освоить и запомнить) существует наряду со знанием, синтезированным самим обучаемый. 6 традиционной системе предлагаемое к усвоению содержание представляется учебниками, справочниками и описаниями лабораторно-практическнх работ. В проектно-созидательной системе содержание обучения перераспределяется между учебником, выдержанным в логике проектно-созидательного подхода, базой данных и специализированной компьютерной средой для моделирования и конструирования.
Сегодня, как указывает в своей работе С.А.Бешенков [7] «на первый плав выходит подготовка не технолога-исполнителя, умеющего действовать по заранее заданным технологиям, а аналитика-технолога, умеющего создавать технологии, приспосабливаясь к новым условиям, постоянно меняющегося мира. Именно это требование современного информационного общества к образованию стало основным фактором, определившим необходимость перехода к новой парадигме образования, формированию новых целей и ценностей образования. В силу сложившихся образовательных традиций, менталитета, а во многом и научного предвидения, в отечественной общеобразовательной и высшей школе сложилась инфраструктура информационной подготовки, позволяющая «производить» знания, т.е. потенциально ориентированная на аналитика-технолога».
Так, предстоит переориентировать учебно-воспитательный процесс с воспроизводства только образцов прошлого опыта человечества на освоение способов преобразования действительности, овладения средствами и методами самообразования, умением учиться.
Несмотря на то, что перечисленные информационные умения формируются в ряде учебных предметов (умения анализировать, измерять, сравнивать, представлять и т.д. информацию, умения классифицировать или планировать деятельность и пр. формируются и в географии, и в математике, и в биологии - во всех учебных предметах), следует заметить, что такая деятельность базируется на определенных знаниях, без них она не может быть осуществлена.
Перечисленные умения, навыки, способы деятельности опираются на знания строения, свойств, форм представления и т.д. информации, которые формируются при изучении информатики. Так, изучение информатики является необходимым условием формирования информационных компетенций.
Методика обучения инвариантному ядру и вариативным модулям коррекпнонного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям
Принимая, во-первых, общую идеологию новых приоритетов образования, связанных с реализацией его опережающего характера, фундаменталнзации, поворота к развитию личности обучаемого, удовлетворению его интересов и образовательных потребностей, а во-вторых, современного понимания информатики как фундаментальной науки, междисциплинарного ее характера, при разработке содержания общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям мы опирались на результаты ряда теоретических исследований по дидактике (Ю.К.Бабанский [4], В.В.Краевский [59, 60, 61]. В.С.Леднев [77], И.Я.Лернер [83], М.Н.Скаткин [Ш] и др.), педагогической психологии (В.В.Давыдов [27], А.Н.Леонтьев [80, 81], С.Л.Рубинштейн [124], П.Л.Гальперин [20], Н.Ф.Талызина [133] и др.), а также на работы по развитию методической системы обучения информатике, и информационным технологиям А.А.Кузнецова [65, 66, 67, 68, 69, 70], С.А.Бешенкова [5, 7, 8, 9], Т.Б.Захаровой [40], В.С.Леднева [78,79], Н.В.Матвеевой [92], Е.А.Ракитиной [114], И.Г.Сенакина н др., на проект общеобразовательного стандарта по области «Информатика» [146], на изложенное в I главе диссертации понимание нами целей, задач обучения информатике, ее общеобразовательного значения.
Анализ психолого-педагогической литературы показал, что существуют различные подходы к решению проблемы формирования содержания обучения. Нами принимается подход, обоснованный в ряде дидактических и психологических работ, в соответствии с которым в составе содержания наряду со знаниями необходимо выделять и умения (способы деятельности) {И.К.Журавлев [39], Л.Я.Зорина [42], В.В.Краевский [59, 60, 61], И.Л.Лернер [82, 83], А.В.Усова [144] и др). Это отвечает деятельностному подходу, развиваемому отечественной психолого-педагогической науко й.
Обоснованню целесообразности использования деятельностного подхода в построении содержания непрерывного курса информатики посвящена докторская диссертация Е.А.Ракитиной [И4]. Автор подчеркивает, что применение деятельностного подхода на этапе конструирования содержания позволяет с достаточной степенью полноты отразить основные объекты изучаемой области действительности и способы деятельности в данной области, а также обосновать обобщенную структуру деятельности в области информатики.
Следует отметить, что в условиях современных тенденций развития методической системы обучения информатике и информационным технологиям, информатизации образования корректировка содержания общеобразовательной подготовки в этой области должна осуществляться комплексно. Важным при отборе содержания инвариантного ядра и вариативных модулей коррекционного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям на начальной ступени высшего образования считаем использование принципа системного подхода к проблеме формирования в условиях информатизации общества информационной компетенции каждого человека, т.е. разработка содержания должна осуществляться исходя из системного анализа основных объектов изучаемой области действительности, отраженных в системе знаний базовой науки информатики, и видов деятельности в данной области. Реализация принципа системного подхода предполагает комплексный подход к отбору содержания инвариантного ядра и вариативных модулей коррекционного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям,
Руководствуясь этим принципом н всем сказанным выше были выделены ключевые вопросы изучения каждой содержательной линии курса:
- «Информация и информационные процессы»: сущность понятия информации, представление информации, информационные процессы, информационные технологии, информационные системы, информационные ресурсы;
- «Информационное моделирование»; линия формализации и информационного моделирования, линии алгоритмов, исполнителей, компьютера;
- «Информационные основы управления»: информационные основы управления, автоматизация процессов управления, системы искусственного интеллекта, социальная информатика).
Сформулируем цель изучения базового курса «Основы информатики и информационные технологии», как реализации инвариантного модуля общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям на начальной ступени высшего образования, а также перечислим требования к уровню этой подготовки студентов первых курсов высших учебных заведений.
Так, целью изучения базового курса «Основы информатики и информационные технологии», как реализации инвариантного модуля общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям, является формирование у обучаемого адекватного уровня информационной компетентности. В результате изучения базового курса «Основы информатики и информационные технологии» обучаемый имеет возможность: 1 получить представление о современной вещественно-энергетической и информационной картине мира;
2. сформировать представление о системно-информационном подходе как одного из ведущих методов современного научного познания;
3. осознать роль и место информатики в системе научных дисциплин;
4. получить представление о понятии информации, формах ее представления:
- познакомиться с различными трактовками термина информации в различных научных областях;
- узнать формы передачи информации (сигнал, знак);
- познакомиться с назначением и принципами аналого-цифровых и цифро аналоговых преобразователен;
- сформировать представление о видах и свойствах информации;
- выделять типы информации в зависимости от формы ее представления;
- получить представление об измерении информации;
5. сформировать представление об информационных процессах:
- осознать понятие процесса как определенной совокупности целенаправленных действий, связанных с преобразованием некоторого объекта;
- сформировать представление, что информация не существует сама по себе, она проявляется в информационных процессах;
- получить представление о сути информационного процесса;
- познакомиться с характеристиками основных информационных процессов (кодирование информации, сбор, хранение, передача, обработка, зашита информации);
-сформировать представление об управлении как особом виде информационных процессов; - ужать структуру и функционирование систем управления;
- получить начальные представления о кибернетике н синергетике;
6. сформировать представление о моделировании и формализации как основы анализа информационных процессов,
- получить представление о моделировании как метода научного познания,
о понятии модели, назначения моделей, их видах и свойствах, об оценке
адекватности модели объекту и целям моделирования;
-усвоить сущность информационной модели хак описание моделируемого объекта на одном нз языков кодирования;
- познакомиться с классификацией информационных моделей по различным признакам: по учету фактора времени, по языку кодирования, по роли управления объектом, по степени формализации, компьютерные модели;
- понять суть основного тезиса формализации как принципиальной возможности разделения объекта и его обозначения;
- сформировать представление о знаковых «примитивах» как средства
описания модели в синтаксическом аспекте;
- получить представление об этапах разработки информационной модели;
-усвоить, что информационная модель может рассматриваться как новый информационный объект, который в свою очередь, может быть объектом моделирования;
- сформировать представление о выделении двух составляющих информационной модели - статической (состояние системы
информационная система) и динамической (изменения системы информационные процессы);
7. узнать об алгоритме как основе автоматизации информационных процессов:
- получить представление об алгоритме, свойствах алгоритма; - освоить основные алгоритмические структуры (линейная, ветвление, цикл), использование вспомогательных алгоритмов;
- получить представление об алгоритме ках информационной модели изменения системы; научиться строить и записывать простейшие алгоритмы, относящиеся к различным областям знаний;
- сформировать представление об алгоритме как основе автоматизации информационных процессов;
- узнать о современных подходах в программировании;
8. сформировать представление о компьютере как средства обработки информации:
- получить представление о функциональном устройстве компьютера, обмене информацией между устройствами компьютера, драйверов устройств;
- узнать о зависимости производительности компьютера от частоты процессора, обьема оперативной памяти и др.,
г - научиться работать с устройствами ввода и вывода текстовой,
графической, звуковой информации, с устройствами хранения информации;
- узнать основные понятия, относящиеся к математическим аспектам информатики, двоичную арифметику, основы алгебры высказываний, логические схемы основных устройств компьютера (сумматоры, триггеры, шифраторы, регистры); - получить представление о формах представления в компьютере информации разного вида (текстовой, числовой, графической, звуковой), о различиях в представлении целых и вещественных чисел в памяти р компьютера, элементах машинной арифметики;
- узнать об организации процесса обработки информации с помощью компьютера (данные, команды, взаимодействие устройств и т.д.); познакомиться с основными видами современного программного обеспечения (системного, специального, прикладного);
- - получить представление о файловой системе;
- сформировать представление о компьютере как технического средства автоматизации информационных процессов; сформировать представление о информационной технологии:
- познакомиться с понятием технологии, основными требованиями к технологиям;
- научиться различать технологии обработки вещества, энергии, информации;
- сформировать представление об информационной технологии как совокупности средств и методов преобразования и получения информации нового качества (информационного продукта) о состоянии объекта, процесса или явления;
- получить представление об основных информационных технологиях как организации и выполнения основных информационных процессов (поиска, отбора, хранения, передачи, кодирования, защиты, обработки информации);
- представлять степень детализации информационных технологий; макро- и микротехнологни преобразования и использования информации;
- выделять составляющие информационной технологии, структурировать совокупность предполагаемых технологических этапов, основных действий, отдельных элементарных операций;
- получить представление об информационных технологиях как совокупности реализующих их алгоритмов преобразования знаковых «примитивов»;
- узнать основные технические средства реализации информационных технологий;
- понимать роль компьютера в развитии информационной технологии; - сформировать представление об основных принципах новой информационной технологии с помощью компьютера (интерактивный (диалоговый) режим работы с компьютером; интегрированность (взаимосвязь) разных программных средств; возможность гибкого изменения как данных, так и постановки задачи » процессе реш ения); 9 1 овладеть технологией обработки текстовой информации: сформировать представление о тексте как информационной системе, элементами которой являются отдельные символы, слова, строки, предложения, абзацы;
- овладеть функциональными возможностями основных аппаратных средств ввода текста (клавиатура, сканер, световое перо);
- получить представление об основных программных средствах компьютера для технологии обработки текстовой информации: назначение, функциональные возможности по созданию и преобразованию непосредственно текста; возможности по сопровождению текста рисунками, схемами, таблицами, звуком, анимацией; требования к аппаратным ресурсам (электронные блокноты (записные книжки), текстовые редакторы, текстовые процессоры, редакционио-издательскне системы (программы верстки), программы, предназначенные для перевода с одного языка на другой, лингвистические корректоры, системы, осуществляющие интеллектуальный поиск и интеллектуальную обработку текстов, размещенных в сетях); освоить возможности текстового редактора;
- понимать способы организации пользовательского интерфейса;
- научиться пользоваться системой подсказок текстового редактора;
- научиться вводить текст с клавиатуры или из существующего файла;
- освоить операции редактирования текста (добавление, изменение, удаление или копирование фрагментов текста - символов, слов, абзацев и т.д.):
Методика обучения вариативным модулям профессионально ориентированного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационным технологиям
При разработке содержания вариативных модулей профессионально ориентированного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационных технологии на начальной ступени высшего педагогического образования мы опирались на результаты ряда исследований, рассматривающих проблему дифференциации содержания обучения информатике (С.А.Бешенков [9], [10], Т.А.Бороненко [14], ЛВ.Галыгина [113], Н.В.Герова [22], С.Б.Гусенкова, Т.Б.Захарова [40], А.А.Кузнецов [66], [67], [71], Е.В.Куприна [73] и др.).
В первой главе диссертации при обосновании принципов разработки содержания общеобразовательной подготовки была показана целесообразность построения содержания вариативных модулей, реализующих профессиональную направленность курса основ информатики, с учетом группировки специальностей учителей в зависимости от приоритетных типов информационных технологий, используемых ими в профессиональной деятельности. Были выделены такие группировки учителей:
- использующие в основном базы данных, информационно-справочные системы (учителя истории, обществоведения, биологии, географии);
- использующие в основном текстовые редакторы и информационно-справочные системы (учителя русского языка и литературы, иностранных языков);
- применяющие в основном электронные таблицы (учителя математики, физики, химии);
- применяющие в основном графические редакторы (учителя рисования, черчения);
- учителя (музыки), применяющие в основном музыкальные редакторы, музыкальные сайты ИНТЕРНЕТ.
В соответствии с этой классификацией можно предложить следующие примеры курсов вариативных модулей профессионально ориентированного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационных технологий на начальной ступени высшего образования будущих учителей:
- «Использование баз данных»;
- «Обработкатекстов и издательские системы»;
- «Использование электронных таблиц»;
- «Компьютерная графика»;
- «Обработказвуковой информации с помощью компьютера».
Следует отметить, что ти курсы связаны с овладением определенными видами информационных технологий, но при этом важным в построении методики обучения является единый подход к их изучению, выраженный в принципах, которые были сформулированы в первой главе диссертации:
І Содержание курса должно обеспечить формирование у обучаемого новых информационных компетенций, необходимых для жизни в современном информационном обществе;
2. Изучение информационных технологий не должно быть сведено к освоению конкретных средств информационных и коммуникационных технологий, а необходимо, прежде всего, формировать научные основы, базу для освоения новых технологий;
3. Необходимой предпосылкой усвоения информационных технологий является предварительное изучение вопросов строения, видов, свойств, форм представлення и т.д. информации, способов ее записи и соотношения с материальными объектами, которые рассматриваются в курсе информатики;
4. При изучении информационных технологий, с одной стороны, должны получить развитие и конкретизацию все основные содержательные линии общеобразовательного курса информатики (информации, представления информации, информационных процессов, алгоритмов, формализации и моделирования, информационных технологий, телекоммуникаций), с другой стороны, эти содержательные линии выступают научной основой изучаемых информационных технологий;
5. Вопросы единства средств и методов представления информации разного типа, функциональной полноты и минимизации операций по обработке информации, алгоритмической основы реализации технологий, как указывали В.С.Леднев, А.А.Кузнецов, С.А.Бешенков являются ключевыми вопросами изучения информационных технологий, обеспечивающими единство методического подхода к их изучению;
6 Изучение информационных технологий должно осуществляться по принципу «двойного вхождения»: с одной стороны, в рамках соответствующего курса информатики и информационных технологий, а с другой стороны, как реализация принципа «информатизации образования», т.е. проблемы, связанные с такими категориями как информация, информационные процессы, управление, моделирование и формализация и др., могут быть «вкраплены» практически во все остальные предметы.
Приведем пример разработки содержания курса «Использование баз данных», как одного из вариативных модулей профессионально ориентированного типа общеобразовательной подготовки по информатике и информационных технологий на начальной ступени высшего образования для будущих учителей информатики, а также истории и обществоведения, биологии й географии.
Использование баз данных - своеобразных хранилищ информации, обеспечивающих автоматизированный поиск нужных сведений и необходимую их обработку, - позволяет решать все усложняющиеся задачи информационного характера в научных исследованиях и связанные с ними проблемы поиска результатов научных исследовании при выполнении новых научных работ [112,с.68].
Необходимость более широкого изучения баз данных а общеобразовательной подготовке отмечается большим числом российских исследователей (Н.Виленкин, М.Ратинский, А.Ин [17,с, 109-110], Е.И.Машбиц [93,с.29], И.И.Логвинов [5б,с.36], А.Гриценко [25,с,45], Е.Н.Филинов и С.А.Христочевский [147,с.24], А.А Кузнецов [69,с.40], М.Бургнн и Г.Степенко [1б,с.18], Н.Пахомова, Б.Шрейбер [105,с.82-83], В.Э.Фреймам [149] Н.В.Сазонова [125], В.Р Лещннер [85] и др.), которые очерчивают круг возникают их при этом методических проблем.
Анализ литературы показывает, что зарубежными учеными также подчеркивается важность проблемы подготовки в области использования баз данных
Проект реализации компьютерной грамотности обучаемых, разработанный Глостеримским колледжем искусств и технологий, предусматривает в курсе информатики несколько модулей, связанных с изучением баз данных. В одном из них предполагается выработка у обучаемых знаний о возможностях применения компьютеров в бизнесе, понимания необходимости запоминания информации в торговой системе, умений правильно вводить данные в компьютер, осуществлять поиск данных [53,с.26].
Б.Хантер, описывая опыт обучения информатике в одном из штатов США, приводит примеры организации цикла уроков по изучению баз данных «Штаты в США», предусматривающие поиск и обновление в базе данных, обновление данных о территории и рельефе штатов, выборку, сортировку и подготовку отчетов, обновление данных о населении штатов, исследование содержания базы данных [151,с. 182-198]. Р.Вильяме и КМаклин [18,с.166] подчеркивают важность предоставляемой базой данных возможности обработки больших объемов реальной информации в процессе общеобразовательной подготовки,
Структура изложения материала по изучению работы с базами данных различна в зависимости от представления авторов, возраста обучаемых и др. Но можно выделить два основных подхода: моделе-ориентированный и СУБД-ориентированный.
Первый подход предусматривает изучение общей структуры отображения предметной области в модель базы данных - иерархической, сетевой и реляционной Затем рассматриваются способы описания структуры данных, средств манипулирования данными, ориентированных на конкретные СУБД, Такой подход в изложении материала имеется в работах Дейта, Мартина, Бойко, Савинкова, Диго, Хаббарда и других ([12], L29], [31], [49], [90], [98], [150], [154]).
Достоинства этой методики - в системности изложения основных понятий, отсутствии привязки к отдельным элементам конкретных языковых и программных средств. Вместе с тем, это качество оборачивается громозкостью, тяжеловесностью и излишней теоретизированиестью изложения.
Второй подход реализуется в курсах, направленных на изучение конкретных СУБД Например, (Н.Е.Емельянов [35]) во введении содержится общее описание базы данных в среде ИНЕС. Далее последовательно раскрываются (в совокупности с соответствующими языковыми средствами) этапы проектирования базы данных, ввод данных в базу, система запросов, вывод данных. Примерно такой же порядок изложения используется в работах Дейта, Каппа и Лебена, Стрыгина и ІДарева, Крамма и других (30], [45], [62], [130], [132], [158]).
Следует отметить, что в настоящее время существует огромное количество баз данных по различным областям, хранящихся на гибких, жестких и CD-ROM дисках. Периодически выпускаются каталоги созданных баз данных, их назначением н адресом возможного приобретения. Это открывает возможность каждому желающему обратиться к уже разработанной базе данных за получением интересующей его информацией.
С развитием компьютерных сетей появляется возможность работать с, гак называемыми, распределенными базами данных, что предоставляется средствами Internet ([152, с.27], [21, с.29] и др). Доступ к базам данных в Internet осуществляется с помощью программ, основанных на модели клиент/сервер. Пользователь Internet запускает на выполнение программу-клиент; компьютеры в Internet, которые готовы предоставить необходимую информацию, выполняют программу-сервер. Серверная программа ожидает запросы на необходимую информацию, выданные в определенном фиксированном формате Программа-клиент знает, как формировать запросы для сервера и как показывать эти запросы и информацию в формате.
Как показывает анализ литературы, изучение баз данных способствует овладению обучаемыми многими важными умениями информационной деятельности. Кроме того, «работая с базой данных обучаемые совершенствуют такие качества творческой деятельности, как способность к актуализаций знаний и умений, самостоятельность, аналитичность, комбинаторность, эвриствчность, синтетичность, ассоциативность, дисциплинированность мышления, внимательность, инициативность и быстроту реакции в ситуациях, требующих оперативного принятия решений; воспитываются положительные мировоззренческие и поведенческие качества, ..., коллективизм, развивается информационная культура - необходимый компонент общей культуры человека в современном обществе» [149,с 54] Все вышесказанное определяет социальный заказ на подготовку каждого человека, умеющего использовать базы данных для решения различных задач, использовать доступ к базам данных в локальной и глобальной сетях (Internet). Кроме того, необходимо дать возможность каждому человеку познакомиться с технологией проектирования своих небольших баз данных личного пользования типа «записная книжка», «семейный бюджет», «библиография» и др. Эти умения и знания, как показывает практика, пригодятся обучаемому в жизни, будущей профессиональной деятельности.
При построении содержания обучения использованию баз данных мы провели анализ соответствующей деятельности специалистов при решении их профессиональных задач. В результате этого анализа были выделены типы пользователей в зависимости от их профессионального уровня в данной предметной области, а также от степени подготовленности для выполнения интерактивного поиска: 1) специалисты, хорошо знающие способы поиска, с высоким уровнем знаний в предметной области; 2) лица, хорошо знающие способы информационного поиска, но обладающие недостаточными знаниями в данной предметной области; 3) специалисты с низким уровнем знаний способов поиска, но хорошо знающие предметную область; 4) лица с низким уровнем знаний как в предметной области, так и в области информационного поиска.
Следует отметить, что в литературе большое место отводится выяснению взаимосвязи понятий информации и данных. В.Э.Фрейман [ 149j исходит из следующего представления: для получения информации существенно представление об объекте. Объект - это реальный или абстрактный предмет, о котором необходима информация. Человек, машина, предприятие, организация, документ, технологический процесс -примеры объектов. Информировать об объекте - это значит характеризовать его некоторыми свойствами, признаками, отношениями с другими объектами. Каждое сообщение или информация представляется группой или набором элементарных данных. Таким образом, этот подход связывает данные с формой представления сведений, а информацию - с их содержанием [159.cH]. Данные описывают совокупность объектов, относящихся к определенной области, реального мира, получившей название предметной области. В связи с этим, одной из актуальных проблем, рассматриваемых информатикой, но мнению В Э.Фреймана, является построение модели предметной области
