Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные представления о содержании профильного обучения информатике.
1. Содержание профильного обучения в средней и высшей школах.
2. Требования современного стандарта к содержанию курса информатики. 27
3. Современное содержание куса информатики в средних профессиональных учебных заведениях железнодорожного транспорта. 32
4. Психолого-педагогические аспекты обучения информатике 38
в средних профессиональных учебных заведениях железнодорожного транспорта.
Глава 2. Межпредметные связи между информатикой и дисциплинами образовательного стандарта специальностей техникумов железнодорожного транспорта. 50
1. Межпредметные связи между информатикой и дисциплинами стандарта подготовки техника по специальности 1707 -Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог.
2. Межпредметные связи между информатикой и дисципли- 85
нами стандарта подготовки техника по специальности 2904 -Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство.
3. Межпредметные связи между информатикой и дисциплинами стандарта подготовки техника по специальности -Электроснабжение на железнодорожном транспорте. 103
Глава 3. Методические особенности преподавания курса информатики в техникуме. 125
1. Общая структура курса «Информатика». Модульный принцип построения курса информатики.
2.1. Раскрытие тем универсального модуля. 136
2.2. Содержательная часть специализированного модуля специальности 1004 - Электроснабжение на железнодорожном транспорте. - 146
2.3. Содержательная часть специализированного модуля специальности 1707 - Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог. - 148
2.4. Содержательная часть специализированного модуля специальности 2904 - Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство. - 150
3. Организация и результаты педагогического эксперимента. 152
Заключение. 170
Список литературы. 172
Приложение 1. Тесты. 191
Приложение 2. Варианты контрольных заданий по линии пред- 203
ставлення информации.
Приложение 3. Лабораторные работы по универсальному модулю. 207
Приложение 4. Лабораторные работы специализированного 224
модуля специальности 1004 - Электроснабжение на железнодорожном транспорте.
Приложение 5. Лабораторные работы специализированного 234
модуля специальности 1707 - Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог.
Приложение 6. Лабораторные работы по специализированному 253
модулю специальности 2904 -Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство.
- Содержание профильного обучения в средней и высшей школах.
- Межпредметные связи между информатикой и дисциплинами стандарта подготовки техника по специальности 1707 -Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог.
- Общая структура курса «Информатика». Модульный принцип построения курса информатики.
Введение к работе
Актуальность исследования. Глобальная информатизация общества, начатая в конце XX века, охватила все отрасли народного хозяйства. Так 28 февраля 1996 года Министерством путей сообщения Российской Федерации была принята программа «Информатизация 2005», цель которой состоит в реформировании всего комплекса деятельности железнодорожного транспорта на основе массового использования информационных технологий, которые обеспечат более эффективное функционирование всех структур железнодорожного транспорта.
Согласно указанной программе в основу информационно - технологической реформы отрасли положено создание следующих четырех комплексов информационных технологий:
- Управление перевозочным процессом;
- Управление экономикой, маркетингом и финансами;
- Управление инфраструктурой железнодорожного транспорта;
- Управление персоналом и социальной сферой.
Железные дороги России - это хорошо развитая транспортная система с общей протяженностью магистралей 86 тысяч километров, причем половина железнодорожной сети работает на электрической тяге. По электрифицированным участкам дорог перевозится без малого 80 % от общего грузооборота в стране - это самый высокий показатель в мире.
Благодаря внедрению комплексных программ модернизации технических средств, а также совершенствованию технологии управления на базе современных информационных систем происходит внедрение новых технологий на железнодорожном транспорте. В настоящее время Российскими железнодорожниками реализован проект создания единой магистральной цифровой сети связи нового поколения, обладающей высокой пропускной способностью и функциями, позволяющими транслировать различные виды данных (голос и видеоизображение). На базе магистральной цифровой сети связи создается сеть передачи данных министерства путей сообщения, которая обеспечивает грузоотправителей необходимой информацией о местонахождении грузов в реальном масштабе времени.
В рамках программы информатизации отрасли на железных дорогах создаются единые центры диспетчерского управления перевозками, разработана концепция создания региональных центров, введена в эксплуатацию первая очередь центра управления перевозками. Программа информатизации отрасли позволяет управлять подвижным составом на больших полигонах сети с существенным увеличением участковой скорости и снижением сроков доставки грузов.
Информатизация железнодорожного транспорта стимулирует средние учебные заведения данного профиля готовить таких специалистов среднего звена, которые владеют предметно - ориентированными информационными технологиями, и которые способны в кратчайший срок адаптироваться к современным технологиям железнодорожного транспорта.
В настоящее время, как ответ на современные требования отрасли, средние учебные заведения железнодорожного профиля перешли на новый образовательный стандарт, утвержденный Министерством образования Российской Федерации.
В этом стандарте вопросы информатизации образования реализуются дисциплинами: «Информатика», «Информационные технологии в профессиональной деятельности», которые отсутствовали в стандарте прежних лет.
Поэтому, тема данного исследования, направленного на создание методики обучения курса информатики средних учебных заведений железнодорожного профиля, учитывающего межпредметные связи с дисциплинами специализации, представляется актуальной.
Вопросами разработки методики преподавания профильных курсов информатики активно занимались: Ваграменко Я.А., Бешенков С.А., Бубнов
B.A., Гейн А.Г., Григорьев СТ., Долматов В.П., Жданов С.А., Лесневский А.С., Роберт И.В. и др..
Однако, проблема построения методики обучения профильного курса информатики для средних учебных заведений железнодорожного транспорта, учитывающего межпредметные связи информатики с дисциплинами специализации, остается нерешенной до сих пор.
Поэтому, цель данного исследования такова - разработать содержание профильного курса информатики для средних учебных заведений железнодорожного транспорта с использованием модульного принципа, позволяющего устанавливать межпредметные связи информатики с дисциплинами общего гуманитарного и социально - экономического цикла, математического и общего естественнонаучного цикла, общепрофессионального и специального циклов.
Объект исследования - профильная дифференциация содержания обучения информатике и принципы разработки содержания профильных курсов по этой учебной дисциплине.
Предмет исследования - содержание профильного курса информатики для средних учебных заведений железнодорожного профиля.
Гипотеза исследования - профильный курс информатики для средних учебных заведений железнодорожного профиля будет отвечать задачам дифференциации содержания обучения, если его содержание будет:
- построено по модульному принципу;
- отражать межпредметные связи информатики с дисциплинами общего гуманитарного и социально - экономического цикла, математического и общего естественнонаучного цикла, общепрофессионального и специального циклов;
- с помощью информационных технологий решать профессиональные задачи железнодорожной отрасли.
Основные задачи исследования:
1. Обосновать модульный принцип содержания обучения информатике для средних учебных заведений железнодорожного профиля.
2. Установить межпредметные связи информатики с дисциплинами общего гуманитарного и социально - экономического цикла, математического и общего естественнонаучного цикла, общепрофессионального и специального циклов.
3. Разработать содержание профильного курса информатики для средних учебных заведений железнодорожного профиля.
4. Создать комплекс лабораторных работ, реализующих решение профессиональных задач отрасли с помощью информационных технологий.
5. Экспериментально проверить разработанный курс, оценить его доступность и эффективность для средних учебных заведений железнодорожного профиля.
Этапы исследования: Исследование осуществлялось в три этапа.
1 этап. (1996 -1998 гг.) - изучение педагогического опыта и специальной литературы по проблеме исследования, поиск эффективных форм, методов и приемов преподавания в средних профессиональных учебных заведениях железнодорожного профиля, разработка рабочей программы по дисциплине «Информатика» для специальностей 1707 - «Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог», 1004 - «Электроснабжение на железнодорожном транспорте», 2904 - «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство».
2 этап. (1998 - 2000 гг.) - разработка методики экспериментальной работы, наблюдение за работой студентов на уроках информатики, анализ эффективности использования межпредметных связей в процессе изучения курса информатики, разработка подходов к созданию программно - методических средств обучения курса информатики, экспериментальная работа со студентами, корректировка и доработка содержания программно - методического обеспечения курса информатики, сбор и обработка экспериментальных данных. этап. (2000 - 2002 гг.) - анализ и обобщение теоретических и практических материалов исследования, формулировка выводов об эффективности используемой методики.
Методологической основой исследования являются теория познания и деятельности, системный подход, концепция информатизации образования.
Исходные теоретические позиции базируются:
- на системном подходе как направлении 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.);
- на личностно - деятельностном подходе к организации учебного процесса (ЛП.Буева, Л.С. Выготский, В.В. Давыдов, А.А. Леонтьев, Л.И. Новикова, А.В. Петровский, К.К. Платонов, С.Л. Рубинштейн, Н.Ф. Талызина и др.);
- на теории структуры и содержания образования (В.В. Краевский, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин и др.);
- на концепции информатизации образования и развития 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.).
Методы исследования определялись его методологическими основами, целями, сущностью поставленных теоретических и практических задач. В связи с этим использовались следующие методы: изучение и анализ психолого - педагогической, методической и технической литературы по проблеме исследования, методы системного анализа, моделирование учебного процесса, анализ отечественного и зарубежного опыта профильного обучения информатике, педагогический эксперимент, наблюдение, анкетирование и опрос преподавателей и студентов.
Научная новизна и теоретическая значимость состоит:
- в модульном принципе построения профильного курса информатики с использованием универсального модуля, отражающего содержание информатики инвариантное для всех специальностей средних учебных заведений железнодорожного транспорта и специализированных модулей, ориентированных на межпредметные связи и решение профессиональных задач с помощью информационных технологий;
- в комплексе лабораторных работ, реализующих на базе информационных технологий решение задач по дисциплинам: математика, физика, химия, электротехника, техническая механика, контактная сеть, экономика, геодезия, электрические подстанции, основы локомотивной тяги, изыскания и проектирование железных дорог и др.; - в учебных программах и учебных планах, отражающих содержание профильного курса информатики для средних учебных заведений железнодорожного транспорта.
Практическая значимость исследования состоит в учебных планах и программах, отражающих содержание профильного курса информатики, в комплексе лабораторных, реализующих решение профессиональных задач отрасли с помощью информационных технологий.
Обоснованность и достоверность результатов исследования определяется его опорой на современные психолого - педагогические и дидактические концепции (теория познания и деятельности, теория структуры содержания образования, системный подход, концепция информатизации образования), применением комплекса методов исследования, адекватных его задачам, успешной апробацией основных положений и результатов исследования, в поэтапном использовании данных учебно - методических материалов в учебном процессе Курского техникума железнодорожного транспорта в течение 4-х лет.
Апробация результатов исследования. Основные теоретические и методические положения обсуждались на заседаниях комиссии математических и общих естественно - научных, общепрофессиональных дисциплин, методического совета Курского техникума железнодорожного транспорта; заседаниях методического совета преподавателей средних профессиональных учебных заведений Курской области; на конференциях ; в 6 публикациях на тему диссертационного исследования. Проводились открытые уроки для преподавателей средних профессиональных учебных заведений Курской области по этой проблеме.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Содержание профильного курса информатики для средних учебных заведений железнодорожного транспорта должно быть построено по модульному принципу с учетом межпредметных связей информатики и дисциплин Государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования.
2. В основе методики обучения этому курсу должен лежать «задачный» подход, обеспечивающий эффективное освоение основных видов и способов информационной деятельности на железнодорожном транспорте, и формирование умений применения соответствующих средств информационных технологий.
3. «Задачный» подход в данной методике обучения информатике должен реализовываться комплексом лабораторных работ, ориентированных на решение профессиональных задач железнодорожной отрасли.
Структура диссертации. Диссертационное исследование состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений.
Содержание профильного обучения в средней и высшей школах.
Согласно представлениям современного стандарта [183] преподавание курса информатики в средней школе должно быть связано с углублением представлений об общеобразовательном и мировоззренческом потенциале этого учебного предмета и выделением следующих этапов обучения этой дисциплине.
Первый этап (I - VI классы) - пропедевтический. На этом этапе происходит первоначальное знакомство школьников с компьютером, формируются элементы информационной культуры в процессе использования учебных игровых программ, простейших компьютерных тренажеров и т.д.
Второй этап (VII - IX классы) - базовый курс, обеспечивающий обязательный общеобразовательный минимум подготовки школьников по информатике. Он направлен на овладение учащимися методами и средствами информационной технологии решения задач, формирование навыков сознательного и рационального использования компьютера в своей учебной, а за тем профессиональной деятельности. Изучение базового курса формирует представление об общности процессов получения, преобразования, передачи и хранения информации в живой природе, обществе, технике.
Представляется, что содержание базового курса может содержать в себе все три существующих сейчас направления в обучении информатике в школе:
- мировоззренческий аспект, связанный с формированием представлений о системно - информационном подходе к анализу окружающего мира, о роли информации в управлении, специфике самоуправляемых систем, общих закономерностях информационных процессов в системах различной природы;
- «пользовательский» аспект, связанный с формированием компьютерной грамотности, подготовкой школьников к практической деятельности в условиях широкого использования информационных технологий;
- алгоритмический (программистский) аспект, связанный в настоящее время уже в большей мере с развитием мышления школьников.
Третий этап (X - XI классы) - продолжение образования в области информатики как профильного обучения, дифференцированного по объему и содержанию в зависимости от интересов и направленности допрофессио-нальной подготовки школьников.
В частности, для школ и классов математического профиля возможно углубленное изучение программирования и методов вычислительной математики, для школ естественнонаучного профиля - курс информатики, связанный с применением компьютера для моделирования, обработки данных эксперимента, для школ и гимназий гуманитарного профиля - представление о системном подходе в языкознании, литературоведении, истории и т.п., для сельских школ - курс, направленный на формирование умений применять информационную технологию для решения задач организации и экономики сельскохозяйственного производства и т. д.
Очевидно, что через профильные курсы информатики осуществляется проникновение информатики как науки в различные предметные области.
Такой процесс внедрения информатики в различные сферы деятельности человека и есть отражение информатизации общества.
В свою очередь проникновение информатики в другие дисциплины возможно только путем установления межпредметных связей между информатикой и другими научными дисциплинами.
Таким образом, содержание любого профильного курса информатики должно включать прочные межпредметные связи с дисциплинами специализации.
Межпредметные связи между информатикой и дисциплинами стандарта подготовки техника по специальности 1707 -Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог
В рамках программы информатизации железнодорожной отрасли находится не только внедрение комплексных программ модернизации технических средств, совершенствование технологии управления на базе современных информационных систем, внедрение новых технологий единой магистральной цифровой сети связи нового поколения, сети передачи данных Министерства путей сообщения, обеспечивающих грузоотправителей необходимой информацией о местонахождении грузов в реальном масштабе времени, но и качественная подготовка специалистов среднего звена. Решение этой задачи становится возможной, благодаря переходу с первого сентября 2002 года всех учебных заведений железнодорожного профиля на новый Государственный образовательный стандарт.
Перейдем к рассмотрению Государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования специальности 1707 - Техническая эксплуатация подвижного состава железных дорог (базовый уровень среднего профессионального образования), утвержденного Минобразовани-ем России 27 мая 2002 года и введенного в действие с 1 сентября 2002 года.
В соответствии с квалификационной характеристикой выпускника по этой специальности, он должен быть готов к профессиональной деятельности в области эксплуатации, ремонта и технического обслуживания подвижного состава в качестве техника на предприятиях железнодорожного транспорта, в научно - исследовательских и проектных организациях данного профиля.
Выпускник должен уметь: эксплуатировать, обслуживать и ремонтировать подвижной состав в соответствии с требованиями нормативных документов и техники безопасности, а именно: обеспечивать работу подвижного состава в соответствии с его техническими характеристиками; выявлять, определять и устранять неисправности узлов и деталей подвижного состава и анализировать причины их возникновения; выполнять работы, предусмотренные системами технического обслуживания и планово - предупредительными ремонтами; определять объемные и качественные показатели работы производственного участка, организовывать работу производственного коллектива с соблюдением безопасности жизнедеятельности и защиты окружающей среды; работать с нормативными и правовыми документами, конструкторско -технологической документацией.
Выпускник должен знать: устройство, принцип действия и конструкторские особенности оборудования подвижного состава; характерные виды повреждений подвижного состава и способы их предупреждения, определения и устранения; организацию труда на рабочих местах; порядок учета выполняемых работ; основы экономики предприятия; правила охраны труда и противопожарной безопасности; правила технической эксплуатации железных дорог и инструкции, регламентирующие безопасность движения, перевозок пассажиров и грузов, регламент действия работников, связанных с движением поездов в аварийных ситуациях.
Рассмотрим требования, предъявляемые стандартом к уровню подготовки выпускника по дисциплинам.
По общим гуманитарным и социально - экономическим дисциплинам выпускник должен: в области философии:
иметь представление о философских, научных и религиозных картинах мира, смысле жизни человека, формах человеческого сознания и особенностях его проявления в современном обществе, о соотношении духовных и материальных ценностей, их роли в жизнедеятельности человека, общества, цивилизации;
иметь представление об условиях формирования личности, свободе и ответственности за сохранение жизни, культуры, окружающей природной среды;
иметь представление о роли науки, научного познания и его структуре, формах и методах, социальных и этических проблемах, связанных с развитием и использованием достижений науки, техники и технологии;
области права:
знать основные положения Конституции Российской Федерации; иметь представление об основных отраслях права Российской Федерации;
знать права и свободы человека и гражданина, механизмы их реализации; уметь использовать необходимые нормативно - правовые документы;
области русского языка и культуры речи:
знать различия между языком и речью, функции языка как средства формирования и трансляции мысли;
знать нормы русского литературного языка, знать специфику устной и письменной речи, правила продуцирования текстов разных деловых жанров;
уметь строить свою речь в соответствии с языковыми, коммуникативными и этическими нормами;
уметь анализировать свою речь с точки зрения ее нормативности, уместности и целесообразности; устранять ошибки и недочеты в своей устной и письменной речи; уметь пользоваться словарями русского языка. в области иностранного языка:
владеть лексическим (1200 - 1400 лексических единиц) и грамматическим минимумом, необходимым для чтения и перевода (со словарем) иностранных текстов профессиональной направленности; обладать элементарными умениями общения на иностранном языке;
Общая структура курса «Информатика». Модульный принцип построения курса информатики
Одной из основных проблем, решению которой посвящаются исследования многих методистов и дидактов [36], [41], [51], [80], [111], [114], [160], [197], является создание методики изучения информатики и информационных технологий на пропедевтическом, базовом и профильном этапах в средней и высшей школах.
Исходя из разработанных педагогикой общих целей обучения и воспитания, специфических особенностей изучаемого предмета, его роли в современном обществе, методика должна четко определять место учебной дисциплины в процессе образования, что именно надо изучить и как оптимально это делать. Для этого должны быть решены такие важнейшие задачи как: определение конкретных целей изучения предмета и его содержания; разработка наиболее рациональных методов и организационных форм обучения, направленных на достижение поставленных целей; рассмотрение необходимых средств обучения и разработки рекомендаций по их применению в практике работы преподавателя.
Основываясь на исследовании принципов построения курса информатики для средней и высшей школы, учитывая содержание существующих профильных курсов средней школы, а также анализируя опыт преподавания информатики в средних профессиональных учебных заведениях железнодорожного транспорта, мы разработали модульный принцип построения курса информатики, который позволит наиболее полно реализовать требования, обозначенные в современном стандарте данного курса, и требования, предъявляемые квалификационными характеристиками к выпускнику железнодорожного профиля.
В соответствии с рассмотренным ранее Государственным стандартом для средних профессиональных учебных [66], заведений на изучение курса информатики предполагается 117 часов на первом курсе, из которых 78 часов на лабораторные работы и 68 часов на втором курсе, из которых 30 часов на лабораторные работы. Такое развитие курса информатики в средних профессиональных учебных заведениях связано, на наш взгляд, с явной тенденцией усиления внимания к общеобразовательным функциям этого курса, его потенциальными возможностями в решении общих задач обучения, воспитания и развития молодого поколения.
Усиление внимания к профильному обучению, а значит, к построению специализированных модулей курса информатики, может коренным образом изменить ситуацию с востребованностью выпускников железнодорожного профиля.
При разработке содержания профильного курса информатики для средних профессиональных учебных заведений железнодорожного транспорта нами учитывались психолого - педагогические требования к эффективному использованию СНИТ в образовательных целях, а также физиолого - гигиенические требования к режимам работы данной возрастной группы (старший школьник) со СНИТ и компьютером, в частности.
Психолого - педагогические требования к эффективному использованию современных информационных технологий в образовательных целях предполагают необходимость: обеспечения индивидуализации учебной деятельности с применением программных средств и учебного оборудования, функционирующего на базе СНИТ; реализации возможностей современных информационных технологий (обеспечение обратной связи при взаимодействии студента со СНИТ, использование возможностей интерактивного диалога, возможностей компьютерной визуализации изучаемого материала); оптимального использования мультимедиа технологий; повышения мотивации обучения, активного вовлечения всех студентов в учебный процесс; учета дидактических принципов обучения; активизации учебного процесса с помощью программных средств локальной и глобальной сети.
Физиолого - гигиенические требования [57], [179] по использованию СНИТ в старшей школе направлены на предотвращение утомляемости и в жестком соблюдении временных нормативов работы за компьютером, выделении времени для физкультпауз, гимнастики для глаз, соответствующем оформлении кабинета информатики [152], а также соответствии применяемых программных средств ряду эргономических, эстетических и других критериев [158].
Вышеизложенное позволило определить общую структуру курса информатики для средних профессиональных учебных заведений железнодорожного транспорта и программно - методический комплекс, который включает в себя : программу курса, учебно - методическую литературу, учебно -наглядные средства обучения.
Если представить требования государственного образовательного стандарта на языке микроцелей изучения информатики, а требования квалификационной характеристики специалиста на языке микроцелей программ развития, тогда концепция профессионального становления будущего специалиста позволит определить микроцели учебного процесса.
