Содержание к диссертации
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ
АДАПТИВНЫХ МЕТОДИЧЕСКИХ СИСТЕМ ФОРМИРОВАНИЯ
КОМПЕТЕНТНОСТИ 27
компетентностный подход к подготовке будущих специалистов 27
Адаптивные методические системы. 46
13. Структура системы и методология ее проектирования ..........—75
выводы по главе і...... ............ .... ......... 118
ГЛАВА2. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕДМЕТНОЙ СРЕДЫ 122
Технологии и принципы формирования структуры и содержания профессиональных компетенций ... . 122
Модели подготовки специалистов. ,.„„„ .... 137
2.3. Структурный подход к проектированию предметной среды 153
\ Выводы по главе 2... ..».....„..„—...........—....... . ...,.„...183
ГЛАВА 3. СТРУКТУРА И ПРЕДМЕТНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПОДГОТОВКИ
СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ КОМПЬЮТЕРНЫХ
ПРИЛОЖЕНИЙ 186
3.1. Классификация и сравнительный анализ современных средств
разработки компьютерных приложений 186
Структура и содержание профессиональных компетенций , 223
Формирование и анализ содержания профильных учебных дисциплин 250
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3 ....... .. ...,„. ...... . 269
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ПРИМЕНЕНИЯ
АДАПТИВНЫХ МЕТОДИЧЕСКИХ СИСТЕМ ФОРМИРОВАНИЯ
КОМПЕТЕНТНОСТИ 271
Инструментально-технологическая среда .... . 271
Особенности методики обучения в условиях функционирования системы ......... .. ... 285
Оценка результатов применения системы ....„.,.....„„.., ..... 314
Выводы по главе 4..... ... . .... 323
Содержание
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 326
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 333
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. БАЗОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА И АНАЛИТИЧЕСКИЕ ТАБЛИЦЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ИНФОРМАТИКА И
ПРОГРАММИРОВАНИЕ» 368
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. БАЗОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА И АНАЛИТИЧЕСКИЕ
ТАБЛИЦЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ВЫСОКОУРОВНЕВЫЕ МЕТОДЫ
ИНФОРМАТИКИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ» 379
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. БАЗОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА И АНАЛИТИЧЕСКИЕ
ТАБЛИЦЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «БАЗЫ ДАННЫХ» 390
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. БАЗОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА И АНАЛИТИЧЕСКИЕ
ТАБЛИЦЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «РАЗРАБОТКА И СТАНДАРТИЗАЦИЯ
ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ» 398
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ОБУЧЕНИЯ В ОБЛАСТИ
КОМПЬЮТЕРНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА 402
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. ДОКУМЕНТЫ О ВНЕДРЕНИИ 404
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 420
Содержание 3
Введение к работе
Аюгуальность темы исследования. Современное общество требует от новых его членов, чтобы по завершении образования они становились не просто знающими специалистами, а людьми, способными адаптироваться к сложному, быстро меняющемуся окружающему их миру. Бурное развитие науки, техники, промышленности привело к многократному возрастанию объема знаний и информации. Как следствие, с одной стороны, существенно вырос объем получаемых знаний, а с другой - полученные знания и умения быстро устаревают, и, следовательно, одним из значимых качеств становится умение специалиста постоянно, сознательно и самостоятельно повышать свой профессиональный уровень. Все это привело к изменению заказа к системе образования со стороны общества. Образование должно развивать самостоятельность и креативность специалиста, способность к самообразованию в течение всей жизни. Обозначенный социальный заказ требует перехода от функционалистской парадигмы образования, ориентированной на усвоение некоторой суммы научных знаний, к личностно ориентированной, которая считает главной задачей развитие личности человека и исходит из того, что максимальное развитие и использование индивидуальных качеств человека обеспечит процветание общества. В системе высшего образования переход к личностно ориентированной подготовке специалистов вызывает необходимость разработки значительного числа индивидуальных схем (методических систем) обучения. В рамках традиционного подхода к организации управления образовательным процессом практическая реализация подобной множественности и индивидуализация траекторий обучения не представляется возможной из-за трудоемкости и длительности процесса подготовки необходимого информационного обеспечения. Таким образом, можно констатировать, что стремление обучаемых и педагогов к дифференциации и индивидуализации образования, к вариативному, свободному и творческому характеру обучения, к реализации личностно ориентированного обучения оказывается в
Введение
противоречии с отсутствием практической возможности формирования соответствующих индивидуальных методических систем обучения в приемлемые сроки.
Разрешение обозначенного противоречия возможно путем применения адаптивных методических систем обучения (АМС), предусматривающих автоматизированное или даже автоматическое формирование индивидуальных траекторий обучения на основе некоторого базового варианта, определяемого государственным образовательным стандартом и потребностями предстоящей производственной деятельности специалиста. Построение и применение адаптивных методических образовательных систем рассматривалось в работах Н. Ю. Добровольской, Л.И. Долинера, И.Г. Жуковой, Ю. В. Кольцова, А.Е. Марона, Л. Ю. Монаховой, В.В. Подколзина, В.И. Подобеда. Однако, в теории и практике высшего образования отсутствует достаточный опыт проектирования и применения подобных адаптивных систем, что обусловливает необходимость исследования концептуальных и теоретических подходов к их построению.
Другой, проявившейся наиболее отчетливо, тенденцией реформирования современного высшего образования, является выдвижение в качестве приоритетного - компетентностного подхода при подготовке специалистов в высшей школе. Компетентностный подход декларирован Правительственной программой модернизации российского образования на период до 2010 года, в материалах Болонского процесса. Исследованию содержания и особенностей компетентностного подхода посвящены работы Н.А. Гришановой, Э.Ф. Зеер, Д.А. Иванова, З.М. Махмутовой, К.Г. Митрофанова, М.И. Нежури-ной, АЛ. Петрова, Е.А. Плебух, Дж. Равен, О.В. Соколовой, И.Д. Фрумина, А.В. Хуторского, Ф. Цивелли, Д. Шон, Б.Д. Эльконина. Анализ перечисленных работ выявляет два важных обстоятельства: во-первых, в педагогической и нормативной литературе отсутствует устоявшаяся трактовка базовых терминов (компетенция, компетентность, компетентностный подход) - авторы определяют их в зависимости от цели и контекста исследования; во-
Введение
вторых, исследования носят, как правило, теоретический характер и не содержат обоснования и описания механизмов реализации компетентностного подхода.
В связи со сказанным, в работе были приняты следующие определения базовых понятий:
компетенция - это совокупность взаимосвязанных качеств личности (знаний, умений, навыков, способов деятельности), задаваемых по отношению к определенному кругу предметов и процессов, необходимых для качественной продуктивной деятельности по отношению к ним. Содержание круга предметов и процессов определяет тип компетенций, например: профессиональные (компетенции, связанные с профессиональной деятельностью специалиста);
компетентность - это деятельные индивидуальные способности и качества личности, владеющей компетенциями, определяющие возможность личности принимать правильные решения, творчески и эффективно решать задачи, которые возникают перед ней в процессе продуктивной деятельности, а также умение ориентироваться в организационной среде. В данном определении компетентность рассматривается как системное понятие, а компетенция как ее составляющая. Существуют понятия профессиональной, ключевой компетентности и компетенции;
потенциальная компетентность - компетентность, формируемая в процессе обучения, существующая в скрытом виде и проявляемая в практической деятельности*;
под компетентностным подходом к построению учебного процесса понимается ориентация всех его компонентов на приобретение будущим специалистом потенциальной компетентности и компетенций, необходимых для осуществления профессиональной деятельности.
*
Так как далее в исследовании речь идет только о потенциальной компетентности, то для краткости и удобства изложения слово «потенциальная» будет опущено.
Введение
Анализ процесса формирования профессиональных компетенций специалиста в области разработки компьютерных приложений выявляет следующие его особенности:
Изменение содержания компетенций, обусловленное прогрессом компьютерных технологий, значительно опережает отражение этих изменений в государственных образовательных стандартах.
Государственные образовательные стандарты профессионального высшего образования по специальностям (ГОС) задают только примерное и укрупненное содержание дисциплин и минимально необходимый объем знаний и практических навыков, оставляя простор для детализации содержания обучения. ГОС и Учебный план специальности не обеспечивают оптимальную преемственность обучения, конкретизацию предметного содержания, детальное согласование содержания между дисциплинами одного цикла.
Возрастает количество специальностей в области информатики. На сегодняшний день в основном разработана научная база для подготовки педагогических кадров в этой области (Т.А. Бороненко, Ю.С. Брановский, С.А. Жданов, В.Г. Житомирский, А.А. Кузнецов, Э.И. Кузнецов, В.Е. Лаптев, М.П. Лапчик, Н.И. Пак, И.В. Роберт, И.А. Румянцев, Б.Е. Стариченко, М.В. Швецкий и др.). Однако, в целом содержание предмета изучения зависит от компетенции преподавателей, их субъективности, и чаще не имеет научного обоснования и междисциплинарной согласованности. В виду новизны многих специальностей и быстрого изменения современного состояния в области разработки компьютерных приложений отсутствуют готовые методические системы, обеспечивающие формирование компетентности будущих специалистов.
Традиционные способы подготовки преподавателем учебно-методической и организационной документации не могут, в принципе, обеспечить оперативное формирование индивидуальных вариантов обучения, соответствующих конкретным условиям обучения и желаниям обучаемого.
Таким образом, анализ проблемы исследования и ее проекции на под-
Введение
готовку специалистов в области разработки компьютерных приложений позволил выявить следующие противоречия:
между быстрым изменением содержания профессиональных компетенций специалиста в области разработки компьютерных приложений, с одной стороны, и недостатком готовых методических систем, обеспечивающих подготовку специалиста на современном уровне требований к его профессиональной компетентности, с другой;
между важностью решения задачи формирования в высшей школе компетентного специалиста в области разработки компьютерных приложений на основе объединения личностно ориентированного и компетентност-ного подходов и недостаточной проработанностью теоретических положений, обеспечивающих этот процесс;
между требованиями к индивидуальным образовательным траекториям их безусловного соответствия государственным образовательным стандартам и более точного учета специфики организации учебного процесса и индивидуальных возможностей и потребностей будущего специалиста в области разаработки компьютерных приложений, с одной стороны, и отсутствием в практике высшего образования приемлемых решений, с другой стороны;
между медленным и трудоемким традиционным способом разработки вариантов обучения в области разработки компьютерных приложений и соответствующего учебно-методического и организационного обеспечения (учебных программ и планов, пособий, тестов и др.) и необходимостью оперативного формирования множества индивидуальных траекторий обучения;
между технической готовностью образовательных учреждений к практическому использованию адаптивных методических систем формирования компетентности будущих специалистов в области разработки компьютерных приложений и отсутствием необходимого интегрированного учебно-методического, организационного и технологического обеспечения, а также рекомендаций по его результативному применению.
Введение 8
Необходимость разрешения перечисленных противоречий определяет актуальность темы настоящего исследования.
Наличие финансовой поддержки данного исследования (проект № 05-06-06069а, 2005 г.) Российским гуманитарным научным фондом (автор исследования в 2005 г. выиграл грант в области комплексного изучения человека; психологии; педагогики) также подтверждает актуальность исследования.
Объект исследования: процесс подготовки будущих специалистов в области разработки компьютерных приложений.
Предмет исследования: методологические и технологические основы проектирования и реализации адаптивных методических систем формирования профессиональной компетентности будущих специалистов в области разработки компьютерных приложений.
Цель исследования: выявить, определить и обосновать методологические основы и регламенты проектирования, реализации и применения адаптивных методических систем формирования профессиональной компетентности будущих специалистов в области разработки компьютерных приложений, и разработать конкретный вариант АМСФК.
Гипотеза исследования. Практическая реализация адаптивных методических систем формирования профессиональной компетентности будущих специалистов в области разработки компьютерных приложений, отвечающих нормативным требованиям, а также учитывающих современные тенденции изменения содержания практической деятельности специалиста указанного профиля, оказывается возможной, если:
* проектирование адаптивных методических систем формирования профессиональной компетентности специалистов в указанной области будет построено на основе объединения личностно ориентированного и компе-тентностного подходов к подготовке специалистов и принципов открытости, вариативности, междисциплинарной интеграции, модульности, универсальности, технологичности и автоматизации, определяющих регламент под-
Введение
готовки учебно-методического и организационного обеспечения учебного процесса;
при проектировании АМСФК будет предусмотрена реализация трех видов адаптации: организационно-целевая, содержательная и технологическая;
будет обосновано выделение варьируемых параметров, характеризующих поставленную педагогическую задачу, а также установлены критериальные показатели и разработаны методики оценки степени сформирован-ности профессиональной компетенции и компетентности;
в основу АМСФК будут положены математическая и информационная модели, обеспечивающие формализацию и строгое решение задачи оптимального выбора варианта обучения;
инструментальная реализация АМСФК будет основана на технологии визуального вариантно-ориентированного проектирования и методах структурного подхода к проектированиию: функционального (SADT) и потоков данных (DFD);
АМСФК станет системообразующей частью целостного и гармонично функционирующего учебного процесса.
В соответствии с целью, темой и гипотезой в исследовании были поставлены и решались следующие группы задач:
Выявить особенности личностно ориентированных, компетентност-ных и адаптивных подходов к обучению. Обосновать педагогическую, методическую и организационную целесообразность применения АМСФК в учебном процессе вуза. Определить сущность, признаки и структуру АМСФК.
Разработать теоретические основы создания АМСФК, концептуальную, математическую, информационную и функциональную модель. Определить принципы и технологию ее проектирования. С позиций личностно ориентированного и компетентностного подходов обосновать выбор критериев и методики оценки и оптимизации индивидуальных вариантов обучения
Введение
студентов, формируемых средствами АМСФК. Разработать методику оценки степени сформированности потенциальной профессиональной компетентности и компетенций по результатам обучения. Разработать необходимый математический аппарат.
Определить принципы и технологию формирования структуры профессиональных компетенций. Провести сравнительный анализ современных методов и средств разработки компьютерных приложений. Построить структуру и предметное содержание подготовки в области разработки компьютерных приложений по специальностям «Прикладная информатика (по областям)» (код 351400) и «Прикладная информатика» (код 523300). Разработать базовые учебные программы по профильным учебным дисциплинам. Сформулировать принципы разработки организационного и учебно-методического обеспечения и разработать его в виде учебно-методических комплексов для указанной области.
Разработать инструментально-технологическую среду АМСФК в виде автоматизированной информационной системы (АИС). Определить регламенты ее функционирования. Создать базу учебных модулей. Разработать и реализовать вариант АМСФК, обеспечивающий формирование профессиональной компетентности специалистов в области разработки компьютерных приложений по указанным выше специальностям.
Обосновать эффективность технологии проектирования и применения АМСФК. Осуществить экспериментальное исследование результативности ее применения в учебном процессе вуза.
Методологические и теоретические основы исследования:
Фундаментальные работы в области философии образования и методология психолого-педагогических наук (Н.А. Алексеев, Ю.К. Бабанский, Б. Блюм, В.И. Загвязинский, А. Маслоу, В.В. Рубцов, К. Роджерс, М.Н. Скат-кин, Э. Стоуне и др.).
Исследования в области концепций построения содержания образования (В.П. Беспалько, М.В. Кларин, М. Кларк, Л.Н. Ланда, B.C. Леднев, И.Я.
Введение
Лернер) и методов обучения (ИД. Зверев, В.Н. Максимова и др.).
3. Работы по проблемам педагогики высшей школы (СИ. Архангель
ский, Е.П. Белозерцев, З.И. Васильева, Н.В. Кузьмина, А.Г. Молибог, А.Г.
Мордкович, В.К. Розов, В.А. Сластенин, С.Д. Смирнов, А.И. Щербаков и
АР-)-
4. Исследования по проблемам системного подхода и его применения к
анализу педагогических систем (Р. Акофф, Д. Гиг, С.Л. Гольдштейн, М.С. Каган, Дж. Клир, Д.С. Конторов, У. Портер, Т. Саати, Л.И. Фишман, Э.Г. Юдин, В.А. Ядов и др.).
Работы по теории информационного моделирования педагогических систем (Б.Н. Богатырь, Т.Г. Гильманов, Р. Мак-Лоун, Д.Ш. Матрос, И.А. Полетаев, А.А. Самарский, А,Н. Тихонов, Дж. Эндрюс и др.).
Исследования в области создания методических систем (В.П. Бес-палько, В.В, Краевский, A.M. Пышкало, Г.К. Селевко и др.).
Разработка методологии построения образовательных технологий (Л. Андерсон, В.И. Боголюбов, Б.С. Блум, В.В. Гузеев, Ф.С.Келлер, Г.С, Курганская, Дж. Кэрролл, В.Ю. Питюков, ИХ. Пустильник, Н.Н. Тулькибае-ва, А.В. Хуторской, Н.Е. Эрганова и др.).
Работы по методологии, теории и практике информатизации образования (Н.В. Апатова, А.И. Берг, С.А. Бешенков, Л.А. Ваграменко, А.Г. Гейн, Б.С. Гершунский, А.П. Ершов, В.А. Извозчиков, В.Г. Житомирский, А.А. Кузнецов, Э.И. Кузнецов, М.П, Лапчик, В.М. Монахов, И.В. Роберт, Э.Г. Скибицкий, Б.Е. Стариченко, В.Ф. Шолохович, Е.К. Хеннер и др.).
Исследования в области компетентностного подхода к образованию (А.И. Башкирский, В.Н. Введенский, А.Г. Гейн, Н.А. Гришанова, А.Н. Да-хин, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, Д.А. Иванов, Девид МакКлеланд, З.М. Махму-това, А.К. Маркова, К.Г. Митрофанов, С.Г. Молчанов, В.М. Монахов, М.И. Нежурина, А.П. Петров, Е.А. Плебух, Дж. Равен, В.Д. Симоненко, В.А. Сластенин, О.В. Соколова, И.Д. Фрумин, А.В. Хуторской, Ф. Цивелли, Н.В. Чекалёва, М.А. Чошанов, А.С. Шаров, Д. Шон, Б.Д. Эльконин и др.).
Введение
10. Работы в области построения адаптивных компонент и систем образовательного процесса (А.И. Бобков, А.В. Будихин, М.С. Бурцев, СБ. Далма-тов, В.П. Демкин, Н. Ю. Добровольская, Л.И. Долинер, И.Г. Жукова, Ю. В. Кольцов, Е.В. Луценко, А.Е. Марон, Г.В. Можаева, Л. Ю. Монахова, В.В. Подколзин, В.И. Подобед, Н. В. Прядильникова, М.Б. Сипливая, О.А. Шебалина, А.Г. Яковлева, P. Brusilovsky и др.).
Методы исследования определялись поставленными задачами, необходимостью разрешения методологических, теоретических и практических проблем:
изучение и анализ научно-педагогической литературы по проблеме исследования;
анализ учебных программ и пособий по подготовке специалистов в области разработки компьютерных приложений;
концептуальное и информационное моделирование на основе методов системного анализа;
современные методы и средства проектирования и разработки информационных систем;
экспертно-аналитические методы оценки состава и качества учебно-методических комплексов;
наблюдение, интервьюирование, диагностика и обобщение опыта использования АМСФК в практической работе вуза.
Концепция исследования. В педагогике высшей школы в последнее время достаточно четко проявились два подхода к построению учебного процесса - личностно ориентированный, который призван обеспечить адаптацию процесса обучения к особенностям и индивидуальным потребностям обучаемого, и компетентностный, в соответствии с которым учебный процесс должен строиться таким образом, чтобы обеспечить формирование профессиональной компетентности будущего специалиста. До сих пор в научно-педагогической литературе эти подходы изучались по отдельности. Ключевой педагогической идеей исследования является объединение, эффективное
Введение
сочетание, взаимопроникновение и взаимодополнение теории и практики личностно ориентированного и компетентностного подходов при проектировании, реализации и применении адаптивных методических систем формирования профессиональной компетентности специалистов в указанной области. Попытка совмещения обоих подходов с целью оптимизации процесса подготовки специалистов неизбежно приводит к необходимости оперативного построения множества траекторий формирования профессиональной компетентности, адаптированных к индивидуальным особенностям студента. Поставленная задача требует решения на нескольких уровнях: концептуальном - с целью выявления основополагающих подходов; теоретическом, предусматривающем их строгую формализацию в виде моделей; технологическом, на котором создается необходимое инструментальное обеспечение; практическом, выявляющем особенности реализации и применения созданных систем в реальном учебном процессе вуза. Задача имеет системный характер, поскольку уровни, безусловно, взаимосвязаны между собой.
В исследовании показывается, что ее решение возможно через построение и использование адаптивной методической системы формирования компетентности (ЛМСФК), под которой понимается: совокупность взаимосвязанных компонентов критериального, целевого, содержательного, инструментально-технологического, операционно-деятельностного, контрольно-регулировочного и оценочно-результативного назначения, обеспечивающих построение и реализацию индивидуальной траектории обучения, формирование максимально возможной профессиональной компетентности будущего специалиста при заданных условиях.
Основная идея построения искомой методической системы состоит в том, что, развивая представления В.П. Беспалько, Г.К. Селевко, А.М. Пыш-кало о методических системах обучения, дополняя эти системы рядом новых компонентов, можно построить методическую систему формирования профессиональной компетентности и, таким образом, уйти от раздробленности и слабой связи отдельных учебных дисциплин государственного образователь-
Введенне
ного стандарта; при этом в содержании дисциплин можно акцентировать внимание именно на тех вопросах, которые в наибольшей степени востребованы дальнейшей профессиональной деятельностью. Далее данной методической системе формирования профессиональной компетентности придается качество адаптивности к условиям обучения и индивидуальным особенностям обучаемых. Прохождение данного этапа требует формализации и решения оптимизационной задачи, предусматривающей выделение варьируемых (в исследовании предлагается набор дидактических единиц), первичных (нормативное учебное время и условная цена) параметров и целевых функций (потенциальная компетентность и эрудиция; уровни учебной рентабельности, потенциальной компетентности и эрудиции; рейтинги и др.), по которым можно судить о качестве индивидуального варианта обучения. Индивидуальный вариант обучения оказывается наилучшим среди возможных, если он обеспечивает формирование максимально возможного значения целевой функции (обычно - потенциальной профессиональной компетентности) при заданных индивидуальных условиях обучения, включая ограничение на учебное время. Достаточно очевидно, что подобное решение невозможно без современных информационных технологий, однако, в виду сложности, задача не решается посредством стандартных возможностей программных пакетов - потребовалась новая технология (названная нами визуальным еариант-но-ориентированным проектированием).
Разрабатываемая нами методология проектирования АМСФК должна быть направлена на создание АМСФК, обеспечивающей применение следующей педагогической технологии: формирование базовых вариантов обучения; автоматическое формирование из базовых или других вариантов новых индивидуальных вариантов и их автоматизированная или автоматическая адаптация и оптимизация; обучение по индивидуальным вариантам; контроль степени сформированности потенциальной профессиональной компетентности и компетенций, и по его результатам могут корректироваться текущие или формироваться новые индивидуальные варианты для следую-
Введение
щего этапа обучения и т.д.
Таким образом, можно отметить следующие признаки АМСФК:
соединение компетентностного и личностно ориентированного подходов к подготовке будущего специалиста;
информационной основой являются базовые варианты обучения с соответствующим организационным и учебно-методическим обеспечением;
применение технологии автоматизированного визуального вариант-но-ориентированного проектирования индивидуальных вариантов обучения из базовых или других вариантов обучения;
наличие критериального (количественных показателей и методик оценки и математической модели оптимизации вариантов обучения) и инструментально-технологического (системообразующей среды) компонентов.
Наконец, для практической проверки эффективности предложенных подходов и инструментов необходимо проведение полного цикла разработки АМСФК по конкретному блоку дисциплин для конкретной специальности (в исследовании - по блоку профильных дисциплин специальностей «Прикладная информатика (по областям)» и «Прикладная информатика»).
Таким образом, обосновывается, что применение АМСФК, построенной в соответствии установленными в работе принципами, позволяет соединить личностно ориентированный и компетентностный подходы к построению процесса подготовки специалиста, и обеспечить более высокий уровень сформированности профессиональных компетенций и компетентности по сравнению с традиционными подходами.
Экспериментальной базой исследования выступал ряд учебных заведений, готовящих специалистов по специальности «Прикладная информатика (по областям): Уральский государственный экономический университет (экономический факультет), Уральский государственный педагогический университет, Уральский государственный технический университет, Уральский институт бизнеса, а также техникум при указанном институте.
Основные этапы исследования. В проведении настоящего исследо-
Введение
вания условно можно выделить несколько этапов. Многие этапы выполнялись параллельно, пересматривались и уточнялись результаты предыдущих этапов.
На первом этапе (1994-1998 гг.) анализировались применяемые в практике методы проектирования, разработки и отладки компьютерных приложений; осуществлялось сопоставление требований профессиональной деятельности специалистов в области разработки компьютерных приложений, структурой и содержанием их подготовки в вузе; выявлялись основные недостатки и противоречия этой подготовки, на разрешение которых была направлена дальнейшая работа. Был разработан и внедрен в учебный процесс целый ряд учебных пособий, посвященных технологиям разработки компьютерных приложений, которые позже вошли в учебно-методические комплексы по дисциплинам. Именно на этом этапе появилась общая идея построения адаптивной методической системы формирования компетентности как средства, призванного обеспечить построение индивидуальных вариантов компетентностного обучения в условиях общего стандартизированного обучения.
На втором этапе (1999-2002 гг.) на основе личностно ориентированного и компетентностного подходов к обучению была построена концепция адаптивной методической системы формирования компетентности в указанной области; теоретически обоснованы педагогические, методические и технологические требования к ней. В частности, было показано, что в основе подобной системы должна лежать задача построения оптимального для обозначенных условий варианта обучения. Для решения данной задачи были построены математическая и информационные модели, потребовавшие обоснованного введения количественных характеристик варианта и указания целевых функций. Разработанная технология визуального вариантно-ориентированного проектирования была реализована в инструментальной среде, являющейся неотъемлемой частью АМСФК. Были сформулированы принципы разработки интегрированного адаптивного учебно-методического обеспечения, разработана общая методика проектирования АМСФК.
Введение
На третьем этапе (2003-2005 гг.) были проведены исследования, связанные с разработкой и эксплуатацией в учебном процессе АМСФК, предназначенной для подготовки специалистов в области разработки компьютерных приложений для специальностей «Прикладная информатика (по областям)», «Прикладная информатика». Было проведено теоретико-методологическое обобщение результатов исследований и разработок предыдущих этапов. Выявлены регламенты проектирования и условия эффективного применения АМСФК, установлены критерии результативности применения. Проведена широкая научная апробация идей и результатов исследования, которые были опубликованы в центральной печати, представлены на многочисленных конференциях различного уровня.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
Введено понятие «Адаптивная методическая система формирования компетентности», под которым понимается: совокупность взаимосвязанных компонентов критериального, целевого, содержательного, инструментально-технологического, операционно-деятельностного, контрольно-регулировочного и оценочно-результативного назначения, обеспечивающих построение и реализацию индивидуальной траектории обучения и формирование максимально возможной профессиональной компетентности будущего специалиста при заданных условиях. Обосновано, что возможным подходом к реализации личностно ориентированной подготовки специалиста в высшем учебном заведении является построение и применение АМСФК.
Предложена и обоснована концепция АМСФК, обеспечивающая оперативное формирование множества индивидуальных траекторий обучения с возможностью реализации трех видов адаптации: организационно-целевой, содержательной и технологической.
Сформированы принципы и установлены регламенты проектирования АМСФК на нескольких уровнях: информационном, концептуальном, функциональном, инструментальном и содержательном; при этом первые четыре уровня проектирования являются инвариантными относительно пред-
Введение
метного наполнения; содержательный уровень соответствует ГОС и структуре компетенций будущего специалиста в определенной области.
С позиций личностно ориентированного подхода предложена система количественных показателей (первичных и производных, целевых функций), позволяющих формализовать педагогическую задачу подготовки индивидуального варианта обучения, сведя ее к многопараметрической оптимизационной задаче, что позволяет использовать известные в математике методы ее решения; одновременно устанавливаются количественные критерии оценки степени сформированности профессиональных компетенций и компетентности специалиста.
Выявлена структура профессиональных компетенций специалиста в области разработки компьютерных приложений; в соответствии с указанной структурой построено содержание предметной подготовки специалиста.
На примере АМСФК специалистов в области разработки компьютерных приложений доказана возможность построения подобных систем и эффективность их применения.
Теоретическая значимость:
Разработано новое направление в теории методических систем -теория адаптивных методических систем формирования компетентности специалиста. Адаптивность в описываемой системе предусматривается по многим параметрам и охватывает представление учебного материала, контроль хода обучения, управление обучением.
Уточнен и систематизирован категориальный аппарат компетентно-стного подхода в образовании. В частности, определены понятия адаптивной методической системы формирования профессиональной компетентности, потенциальной компетентности как компетентности, формируемой в процессе обучения, существующей в скрытом виде и проявляющейся в практической деятельности,
Сформулированы принципы проектирования АМСФК, к главным из которых следует отнести: вариативность обучения - реализация адаптивно-
Введение
ста обучения через формирование индивидуальных вариантов обучения; интеграция и согласованность учебных дисциплин на уровнях предметного содержания; организационного и учебно-методического обеспечения и компонентов АМСФК; открытость - использование современных методов и средств автоматизации процедур проектирования, создания, дополнения и изменения методических систем и их подсистем как систем информационных; дифференциация содержания учебного материала по уровням изучения, условной цене, учебной рентабельности и по другим учебным параметрам; модульность - построение методической системы как совокупности (иерархической по содержанию и сетевой структуры по последовательности изучения) модулей, каждый из которых решает определенные дидактические задачи (подзадачи), отвечающие общей цели формирования профессиональной компетентности; технологичность, интерактивность и автоматизация процесса формирования вариантов обучения и соответствующего обеспечения; универсальность - инструментально-технологические средства должны не зависеть от предметной области, форм, уровней и ступеней обучения и образовательных учреждений.
Выделены и определены количественные показатели, характеризующие учебные элементы, из которых строится индивидуальный вариант обучения: условная цена, потенциальная компетентность и эрудиция, уровни учебной рентабельности, потенциальной компетентности и эрудиции, рейтинги различных видов и уровней, а также критерии оптимальности их сочетания при построении индивидуального варианта обучения. Разработаны методики оценки степени сформированности профессиональной компетентности и компетенций.
Разработаны концептуальная, функциональная, информационная и математическая модели АМСФК, реализация которых обеспечивает автоматизацию построения оптимального для заданных условий индивидуального варианта обучения, включая предметное содержание учебных дисциплин и последовательность изучения.
Введение
Для проектирования АМСФК предложена технология визуального еариантно-ориентироеанного проектирования, обеспечивающая реализацию визуальности, инкапсуляции, наследования и полиморфизма в процессе формирования индивидуальных вариантов обучения.
Обосновано выделение критериев результативности и эффективности применения АМСФК при организации и осуществлении процесса обучения, к которым отнесены: повышение степени сформированности потенциальной профессиональной компетентности студентов, снижение трудоемкости формирования вариантов обучения и повышение их качества.
Практическая значимость результатов исследования:
На основе развитых в исследовании теоретических подходов разработана инструментально-технологическая среда в виде автоматизированной информационной системы вариативного обучения и формирования компетентности - АИС «Вариант», обеспечивающая формирование, хранение, анализ, оптимизацию и использование вариантов обучения, учебных планов и программ, тестовых и экзаменационных вопросов, учебно-методического обеспечения; проведение и обработку результатов тестирования.
В соответствии с требованиями ГОС по специальностям «Прикладная информатика (по областям)» и «Прикладная информатика» сформировано и обосновано содержание предметного образования (профессиональных компетенций), построены базовые варианты обучения по взаимосвязанным профильным учебным дисциплинам: «Информатика и программирование», «Высокоуровневые методы информатики и программирования», «Базы данных», «Разработка и стандартизация программных средств и информационных технологий».
Разработано полное интегрированное учебно-методическое (учебники, учебные пособия) и организационное обеспечение (учебные программы и планы) для базовых вариантов обучения (в виде учебно-методического комплекса «Разработка компьютерных приложений»), которое может использо-
Введенне
ваться в качестве типового для указанных выше и частично - для других специальностей (например, «Информационные системы (по областям)», «Ин-: форматика», «Автоматизированные системы обработки информации и управления», «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем»).
Научная обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечена опорой на методологическую и теоретическую базу личностно ориентированного и компетентностного подходов к обучению, построения и совершенствования методических систем обучения; учетом теории и практики построения адаптивных методических систем обучения, оценки профессиональной компетентности, интеграции учебных предметов, моделирования и отбора содержания учебных дисциплин, разработки учебных программ, технологий предметного обучения в указанной области, создания учебно-методического обеспечения, проектирования предметной среды, создания компьютерных тестирующих и диагностирующих систем образовательного назначения, отечественного и зарубежного опыта подготовки будущих специалистов в области разработки компьютерных приложений; системным и структурным (с методами функционального моделирования SADT и моделированием потоков данных DFD) подходами к моделированию и проектированию АМСФК и применением современных технологий (спиральной, быстрой разработки RAD и др.) и CASE-средств (BPwin, ERwin, Rational Rose) автоматизации и проектирования разработки АМСФК как информационных систем; репрезентативностью и валидностью данных экспериментальной работы, проводимой в течение пятнадцати лет; апробацией и внедрением результатов исследования в педагогическую практику Уральского государственного экономического университета, Уральского института бизнеса и др. вузов.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения диссертации отражены в 117 публикациях (общим объемом 220 п.л.), среди которых 1 монография, 14 учебных пособий для вузов (включая 2
Введение
учебника с грифом министерства образования и науки РФ, 2 учебника и 4 учебных пособия с грифом УМО образования в области прикладной информатики министерства образования и науки РФ), в 36 научных статьях, из которых 25 опубликовано в изданиях, рекомендованных ВАК, а также в тезисах докладов на более 50 научных конференциях различного уровня.
Идеи, предложенные и развитые в диссертации, докладывались и получили одобрение на международных конференциях: «Математические методы и информационные технологии в экономике, социологии и образовании» (Пенза, 2002, 2003, 2004 гг.), «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права» (Сочи, 2002, 2003, 2004 гг.), «Учебник третьего тысячелетия» (Санкт-Петербург, 2003 г.), «Системы управления качеством высшего образования» (Воронеж, 2003 г.), «Системный анализ в проектировании и управлении», (Санкт-Петербург, 2003 г.), «Университетское образование» (Пенза, 2003 г.), «Педагогический менеджмент и прогрессивные технологии в образовании» (Пенза, 2003, 2004 гг.), «Проблемы образования в современной России и на постсоветском пространстве» (Пенза, 2003, 2004 гг.), «Some aspects of high school education» (Yekaterinburg, 2005); на всероссийских научных конференциях: «Высшее образование в России: достижение и перспективы» (Екатеринбург, 2001), «Модернизация системы профессионального образования на основе регулируемого эволюционирования» (Челябинск, 2002, 2004 гг.), «Личностно ориентированное профессиональное образование: проблемы становления и перспективы развития» (Пенза, 2003 г.), «Проблемы модернизации высшего экономического образования в России» (Екатеринбург, 2003 г.), «Методика преподавания блока фундаментальных дисциплин (Ульяновск, 2003 г.), «Интеллектуальная подготовка инновационных процессов» (Пенза, 2003 г.), «Интеграция методической (научно-методической) работы и системы повышения квалификации кадров» (Челябинск, 2003, 2005 г.г.), «Психолого-педагогические исследования в системе образования» (Москва-Челябинск, 2003, 2004 гг.), «Модель специалиста XXI века в контексте модернизации
Введение
высшего образования» (Тюмень, 2004 г.); «Формирование профессиональной компетентности как цель модернизации образования» (Бузулук-Оренбург, 2005 г.).
Разработанная автоматизированная информационная система вариативного обучения и формирования компетентности (АИС «Вариант») официально зарегистрирована (Свидетельство № 2005611661 от 04.06.2005) в Федеральном органе исполнительной власти по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам
Созданный учебно-методический комплекс (УМК «Разработка компьютерных приложений») и АИС «Вариант» были внедрены в Уральском государственном экономическом университете, Уральском государственном педагогическом университете, Европейско-Азиатском институте «Управления и предпринимательства», Уральском институте бизнеса. Все учебники и пособия УМК «Разработка компьютерных приложений» имеют гриф министерства образования и науки РФ или его Учебно-методического объединения по образованию в области прикладной информатики и широко используются во многих других учебных заведениях.
Положения, выносимые на защиту:
1. Под адаптивной методической системой формирования компетентности следует понимать: совокупность взаимосвязанных компонентов критериального, целевого, содержательного, инструментально-технологического, операционно-деятельностного, контрольно-регулировочного и оценочно-результативного назначения, обеспечивающих построение и реализацию индивидуальной траектории обучения и формирование максимально возможной профессиональной компетентности будущего специалиста при заданных условиях. Педагогическая целесообразность использования АМСФК обусловлена необходимостью практической реализации в высшей школе личностно ориентированного и компетентностного подходов к обучению с целью формирования у будущего специалиста максимально возможной потенциальной компетентности в условиях ограниченности учебного времени и учета инди-
Введение
видуальных особенностей личности и процесса обучения.
Проектирование АМСФК основывается на принципах: вариативности и оптимальности обучения, модульности, открытости, дифференциации содержания учебного материала, междисциплинарной интеграции, универсальности, технологичности и автоматизации. Предложенные в работе математическая, информационная, концептуальная и функциональные модели, построенные в соответствии с вышеуказанными принципами, позволяют практически спроектировать и реализовать АМСФК. При этом инструментальная составляющая АМСФК обладает высокой степенью общности, оказываясь инвариантной по отношению к предметному наполнению системы; она может быть адаптирована и авторизована с учетом специфики и конкретных условий различных учебных дисциплин, форм обучения, особенностей учебных заведений.
В качестве критериев оценки индивидуального варианта обучения, выступают показатели условной цены, потенциальной компетентности и эрудиции; уровни учебной рентабельности, потенциальной компетентности и эрудиции; рейтинги различных видов и уровней. Применение предложенной в работе методики оценки степени сформированности потенциальной компетентности и компетенций по результатам выполнения профессиональных проектов позволяет объективно оценить уровень подготовки студентов в целом и по отдельным компетенциям.
Предложенные структурный подход к проектированию, технология и принципы (соответствие требованиям ГОС и модели подготовки компетентных специалистов; эффективность компетентностного обучения; адаптация и доступность; интеграция; алгоритмический подход; автоматизация; дидактическая изоморфность) формирования предметного содержания профильных учебных дисциплин для базовых вариантов обучения позволяют построить содержание подготовки специалиста в области разработки компьютерных приложений для специальностей «Прикладная информатика (по областям)», «Прикладная информатика», которое обеспечивает
Введение
оптимальное формирование его потенциальной профессиональной компетентности в процессе обучения по сформированному для него индивидуальному варианту обучения.
5. Экспериментальная проверка эффективности проектирования и функционирования АМСФК для специальности «Прикладная информатика (по областям)», которая была построена в соответствии с разработанной методологией проектирования и реализована посредством разработанной (с соблюдением принципов разработки интерфейсов: защиты от ошибок, удобства и простоты использования конечным пользователем, универсальности и унификации) инструментально-технологической среды, достоверно подтвердила справедливость основных положений диссертационного исследования.
Введение
