Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Дифференцированный подход при обучении студентов в условиях модели информационного метаболизма личности 13
1.1. Педагогический процесс и информационные технологии 13
1.1.1. Педагогический процесс, как одно из главных понятий педагогики 14
1.1.2. Информационная природа педагогического процесса 17
1.1.3. Модель информационного метаболизма 27
1.1.4. ТИМные формы предъявления информации 33
1.1.5. Деятельностный подход к обучению и адаптированная фреймовая модель представления памяти 39
1.2. Педагогический процесс в моделях информационного метаболизма 47
1.2.1. Традиционный учебный процесс 48
1.2.2. Индивидуальные линейные дидактические технологии 55
1.2.3. Групповые линейные дидактические технологии 58
1.2.4. Нелинейные дидактические технологии 60
1.3. Дифференцированный подход к обучению в моделях информационного метаболизма 72
1.3.1. Технологический подход к учебному процессу, как основа его дифференциации 73
1.3.2. Построение нелинейной модели знаний 88
1.3.3. Критерии выбора оптимальной дидактической технологии 95
1.3.4. Дидактический технологический комплекс 98
Глава 2. Реализация дифференцированного подхода в обучении студентов программированию на примере дисциплины «Структуры и алгоритмы данных» 106
2.1. Описание дифференцированного подхода 106
2.1.1. Выбор групповых дидактических технологий 106
2.1.2. Выбор индивидуальных дидактических технологий 113
2.2. Таксономия дидактических целей 122
2.3. Формирование модели знаний 133
2.3.1. Образная структуры метафрейма и содержание дисциплины 134
2.3.2. Ситуационная структура метафрейма и учебные задачи 136
2.3.3. Сценарная структура метафрейма и цели дисциплины 142
2.4. Организация и условия реализации дифференцированного подхода в обучении 145
2.4.1. Сценарий дидактического процесса 146
2.4.2. Условия протекания дидактического процесса 155
2.5. Результаты педагогического эксперимента 157
2.5.1. Постановка эксперимента 158
2.5.2. Ход констатирующего эксперимента и анализ данных 164
Заключение 170
Библиографический список 174
- Педагогический процесс, как одно из главных понятий педагогики
- Традиционный учебный процесс
- Выбор групповых дидактических технологий
Введение к работе
Актуальность научной проблемы исследования вытекает из приоритета повышения качества подготовки специалистов, в частности инженеров-программистов, отмеченной в документах Российского агентства по науке и образованию: «Национальная доктрина образования в Российской Федерации», «Федеральная программа развития образования» и др. Вопросы совершенствования современного высшего профессионального образования находят отражение и в материалах международных конференций (например, Второй международный конгресс по техническому и профессиональному образованию «Профессиональное образование в XXI веке», г. Сеул, Республика Корея, 26-30 апреля 1999 г., Международная научная конференция «Образование, наука и экономика в вузах на рубеже тысячелетий», г. Высокие Татры, Словакия, 21-25 августа 2000 г. и др.)
Поиск ответов на указанные вопросы составляет одно из приоритетных направлений не только государственной образовательной политики, но и научно-педагогических исследований (С.А. Баляева, В.Г. Кинелев, Э.И. Кузнецов, М.П. Лапчик, B.C. Леднев, И.Я. Лернер, А.Г. Мордкович, Н.И. Рыжова, Б.Е. Стариченко, М.В. Швецкий и др.). Теоретический потенциал для решения исследуемой проблемы заложен в трудах Ю.Б. Бабанского, С.Я. Баты-шева, А.П. Беляевой, В.П. Беспалько, Л.Я. Зориной, В.В. Краевского, B.C. Леднева, И.Я. Лернера, П.И. Пидкасистого, Л.Г. Семушиной и др., раскрывающих методологические и теоретические основы формирования содержания общего и профессионального образования.
Сегодня широко изучаются два основных направления совершенствования образования в целом и высшей школы в частности: индивидуализация и дифференциация обучения. Последнему, например, за истекшее десятилетие посвящены более 250 кандидатских и докторских диссертаций. Подавляющее их большинство рассматривает внешние, по отношению к обучающемуся, основания дифференциации: уровневую, профильную и пр. И только 2 затрагивают корни проблемы - психо-физиологические различия обучающихся (Э. Бжозовска и А.С. Потапов).
Одной из возможностей повышения эффективности как индивидуального, так и дифференцированного подходов является применение информационных телекоммуникационных технологий (ИТКТ). Психолого-педагогическим проблемам применения ЭВМ в обучении посвящены работы СИ. Архангельского, А.И. Берга, Б.С. Гершунского, В.В. Давыдова, А.П. Ершова, Е.И. Машбица, В.М. Монахова, С. Пейперта, А.Я. Савельева, С. Смит и др. Разработке педагогических программных средств посвящены работы Г.Н. Александрова, Т.Е. Горячевой, О.А. Козлова, Д.В. Крайтора, К.Г. Кре-четникова, Е.А. Солодовой, Е.Н. Холодова и др. Созданию программного обеспечения для обучения информатике посвящены работы А.В. Дрогина, А.Г. Леонова, А.С. Лесневского, Н.И. Миндорова, А.И. Сенокосова, И.П. Хо-рошевой и др. Вопросы, связанные с разработкой электронных учебников для обучения информатике, освещены в работах Б.А. Глазова, А.С. Демушкина, Л.Х. Зайнутдиновой, К.Г. Кречетникова, В.Н. Лаврентьева, М.Б. Лебедевой, Е.А. Солодовой, Е.Н. Холодова, С.А. Христочевского и др. Вопросы, касающиеся разработки ИТКТ и их применения на занятиях по информатике, рассматривались в работах А.В. Дрогина, А.Ф. Касторнова, А.Г. Леонова, В.Н. Лаврентьева, Н.И. Миндорова, Н.И. Пака и др.
Возможности повышения качества образования лежат также и на путях применения образовательных технологий. Проблеме их разработки посвящены работы отечественных и зарубежных ученых: В.П. Беспалько, Б.С. Блума, Т.А. Ильиной, М.В. Кларина, Н.И. Пака, Г.К. Селевко, А.И. Умана и др.
Актуальность темы исследования основывается на следующих фактах: а) проникновение информационных технологий во все сферы деятельности человека, что ведет, во-первых, к повышению спроса на специалистов программистов, во-вторых, ставит во все более тесную зависимость от их квалификации все большее количество людей;
b) повышение эффективности учебного процесса преподавателями технических вузов, зачастую, не рассматривается в качестве важной цели;
c) основным источником повышения качества подготовки будущих инженеров в вузах, как правило, является индивидуальное новаторство некоторых представителей профессорско-преподавательского состава высшей технической школы, которое часто не обобщается и не систематизируется для широкого внедрения в силу, как считается в кругу ученых естественников, неразрывной привязанности оного к личностным качествам педагога;
d) часто единственным критерием методической верности разрабатываемых преподавателями технических вузов учебно-методических материалов служит личный опыт их самих и ближайших коллег;
e) методическая система преподавания вообще, и преподавания программирования, в частности, в современных технических вузах, как правило, не использует новейшие достижения педагогической науки в силу традиционно недоверчивого отношения преподавателей, имеющих естественно-научное образование, к педагогической науке в целом;
f) отлично зарекомендовавший себя во многих отраслях науки и практики естественно-научный информационных подход к решению их специфических проблем до сих пор не находит нужного применения в сфере педагогической теории и практики;
g) существующая практика использования дифференцированного подхода к обучению базируется на внешних, по отношению к обучаемому, условиях, в силу отсутствия научно-обоснованных технологий учета его типологических психологических различий, проявляющихся в разных способностях к учебе.
Имеется общее противоречие между возможностями современных дидактических технологий в совершенствовании учебного процесса в техниче ском вузе, с одной стороны, и отсутствием научно обоснованных подходов, устанавливающих причины, границы педагогической целесообразности, условия их применения, с другой. Этим обусловливается актуальность исследования, заключающаяся в определении того, каким образом должны решаться вопросы оптимизации образовательного процесса в вузе при использовании современных дидактических технологий.
Сегодня можно отметить частные противоречия между: 1) ограниченным бюджетом учебного времени в вузе, с одной стороны, и лавинообразным нарастанием объемов информации, необходимой инженеру-программисту для эффективной профессиональной деятельности, с другой; 2) отсутствием имеющих доверие у профессорско-преподавательского состава высшей технической школы универсальных методов повышения эффективности учебного процесса, с третьей стороны, и игнорированием информационных подходов к возможности их реализации, с четвертой; 3) ограничениями пропускной способности каналов обмена информацией преподавателя структурой его психики, с пятой стороны, и различными пропускными способностями таких каналов у студентов, обучающихся у этого преподавателя, с шестой.
Снятие данного комплекса противоречий возможно путем разрешения проблемы исследования, состоящей в оптимизации информационных взаимодействий между всеми их сторонами: сферой профессиональной информации, студентом, преподавателем и учебным планом.
При этом автор предполагает, что пока мало распространенные в РФ и СНГ нелинейные дидактические технологии, или их комбинации вкупе с психологическими моделями информационного метаболизма личности, объединенные в дидактических технологический комплекс, могут привести к желаемому результату.
Исходя из этого, сформулируем цель диссертации: повышение качества обучения студентов программированию путем реализации методики дифференцированного подхода на основе оптимизации информационного взаимодействия субъектов образовательного процесса.
Отсюда, под объектом диссертационного исследования будем понимать процесс обучения программированию в техническом вузе будущих инженеров-программистов.
За предмет диссертационного исследования примем способ реализации дифференцированного подхода в обучении студентов программированию на основе выбора оптимальной дидактической технологии с учетом их типологических психологических различий.
В основу исследования положим гипотезу о том, что реализация дифференцированного подхода в обучении студентов программированию, основанного на оптимизации информационного взаимодействия субъектов образовательного процесса в условиях моделей информационного метаболизма путем применения дидактического технологического комплекса позволит повысить качество подготовки будущих инженеров-программистов. При этом, под «качеством подготовки» диссертант понимает степень готовности выпускника к профессиональной деятельности, определяемую в результате текущего и итогового контроля по предлагаемой в исследовании методике.
Исходя из проблемы, выявленного комплекса противоречий, цели и гипотезы, поставим перед диссертационным исследованием следующие задачи:
1. провести теоретический анализ информационной природы педагогического процесса;
2. опираясь на современные достижения педагогики, информатики и социо-ническую типологию личности исследовать возможность разработки дифференцированного подхода в обучении на основе моделей информационного метаболизма;
обосновать принципы построения дифференцированного подхода в обучении программированию и выявить условия его реализации в обучении сту дентов дисциплине «Структуры и алгоритмы обработки данных»; 4. разработать методику дифференцированного подхода в обучении студентов дисциплине «Структуры и алгоритмы обработки данных» на основе моделей информационного метаболизма учебного процесса и провести педагогический эксперимент.
Поставленные перед исследованием цель и задачи определяют следующие методыисследования".
— теоретические: анализ научной литературы, сравнение, классификация, экстраполяция, моделирование;
— эмпирические: проектирование;
— диагностические: тестирование, анкетирование, констатирующий эксперимент в процессе определения эффективности предложенного метода оптимизации учебного процесса; методы математической статистики и детер-минационного анализа.
Автор будет опираться на методологическую и теоретическую основу диссертационного исследования, представленную следующими теориями и концепциями:
— философские теории детерминированных систем (В.Г. Аверьянов, В.Г Афанасьев, И.В. Блауберг, Д.М. Гвишиани, Д.П. Горский, В.Н. Садовский, А.И. Уемов, Э.Г. Юдин и др.), сравнения (Б. Спинозы), самоорганизующихся систем (И. Пригожий), информации (А.И. Берг, В.М. Глушков, У.Р. Эшби, С. Янковский и др.);
— основные идеи кибернетической теории управления (П.С. Александров, Н.М. Амосов, М. Аптер, Л. Бриллюэн, З.М. Каневский, А.Н. Колмогоров, П. Косса, Л. Куффиньяль, А.Я. Лернер и др.), теории систем (Л. фон Бер-таланфи, И.В. Блауберг, В.Ф. Лефевр и др.), математической теории связи (Н. Винер, Марков, Р. Хартли, К. Шеннон), теории семантической информации (Й. Бар-Ниллел, Р. Карнап) и фреймовой модели памяти (М. Мински);
- основные идеи теории коммуникации (М.А. Василик, М. Вебер, П. Гол-динг, В.П. Конецкая, Г. Лассуэлл, Г. Мердок, Ч. Райт, Ф.И. Шарков и др.) и сигнифики (Ч.С. Пирс, К. Черри и др.);
- общие идеи психолингвистики (И.А. Бодуэн де Куртене, Л.С. Выготский, Г. Гийом, В. Дорошевский, А.А. Леонтьев, А.Н. Леонтьев, М.В. Ломоносов, А.Ф. Лосев, А.Р. Лурия, Ж. Пиаже, Ф. Де Сессюр, Л.В. Щерба и др.);
- общепсихологическая теория развития способностей в деятельности (Б.Г. Ананьев, Г.А. Атанов, В.А. Иваников, А.Н. Леонтьев, К.К. Платонов, С.Л. Рубинштейн и др.);
- теории психологических типов личности (К.Г. Юнг), информационного метаболизма (А. Кемпинский) и социоанализа (А. Аугустинавичюте, В.В. Гу-ленко, В.В. Мегедь, А.А. Овчаров, Е.С. Филатова, П. Цыпин и др.);
- теория деятельностного подхода к обучению (Г.А. Атанов, П.Я. Гальперин, Б.Ц. Бадмаев, Е.И. Машбиц, З.А. Решетова, Н.Ф. Талызина, Л.М. Фридман, Д.Б. Эльконин и др.);
- основные идеи педагогики, освещающие теорию педагогической коммуникации (В.Д. Ширшов), теорию автодидактики (С.А. Днепров) теоретические основы педагогического проектирования (К.Я. Вазина, А.Я. Наин);
- методологические аспекты технологического подхода к обучению (В.Ф. Башарин, В. Беспалько, Б. Блум, Д. Брунер, Г. Гейс, В. Коскарелли, В. Куклин, Дж. Кэролл, В. Наводнов, Н.И. Пак, Д.В. Чернилевский и др.), педагогического тестирования (Э. Лузик, Б. Савельев, М. Челышкова и др.) педагогической оценки (М.С. Крупнова, А.И. Субетто и др.) и оценки эффективности педагогического процесса (Ю.К. Бабанский, В.П. Беспалько, Н.Н. Булынский, Л.Ф. Колесников, Ю.Н. Трофимов, В.Н. Турченко и др.).
Научная новизна исследования состоит в разработке способа реализации дифференцированного подхода в обучении программированию на основе оптимизации информационного взаимодействия субъектов образовательного процесса в условиях моделей его информационного метаболизма.
Теоретическая значимость исследования заключается в обосновании принципов организации дифференцированного подхода и методики его реализации в обучении программированию с использованием дидактических технологических комплексов.
Практическое значение диссертационного исследования состоит: —в создании дидактического технологического комплекса по дисциплине «Структуры и алгоритмы обработки данных», позволяющего на основе моделей информационного метаболизма учебного процесса оптимизировать информационное взаимодействие его субъектов;
—в разработке методики дифференцированного подхода в обучении студентов дисциплине «Структуры и алгоритмы обработки данных» с использованием дидактического технологического комплекса.
На защиту выносятся следующие положения: а)дидактический технологический комплекс, построенный с учетом моделей информационного метаболизма учебного процесса, является средством оптимизации информационного взаимодействия субъектов образовательного процесса;
Ь)методика дифференцированного обучения студентов по дисциплине «Структуры и алгоритмы обработки данных» с использованием дидактического технологического комплекса позволяет повысить степень готовности выпускников к профессиональной деятельности.
Педагогический процесс, как одно из главных понятий педагогики
Считается, что в ходе исторической специализации около 500 лет назад произошло выделение из естественного жизненного процесса специфической сферы человеческой деятельности - педагогического процесса - направленного на передачу младшим поколениям опыта выживания человеческой популяции в агрессивной окружающей среде. Отсюда следуют определение понятия «Педагогический процесс», которое разные авторы дают по разному.
Например: «Под педагогическим процессом понимают специально организованное, развивающееся во времени и в рамках определенной воспитательной системы взаимодействие воспитателей и воспитанников, направленное на достижение поставленной цели и призванное привести к преобразованию личностных свойств и качеств воспитанников» [104] (М.Е. Вайндорф-Сысоева и Л.П. Крившенко).
Сразу же возникает масса вопросов: «Есть ли взаимодействие людей не во времени?», «Что такое воспитательная система?», «Если есть воспитатель и воспитанник, то, может быть, это процесс воспитания?», «Если это специально организованное взаимодействие, то зачем уточнять то, что оно направлено на достижение поставленной цели?» и т.д.
Данное определение дано, во-первых, через дублирующие друг-друга понятия, а во-вторых, через такие понятия, которые сами, во многом, определяются только в рамках науки педагогики.
На наш взгляд более удачное определение приведено в учебнике [105] под редакцией С.А. Смирнова: «Педагогический процесс - это специально организованное взаимодействие (цепочка взаимодействий) старшего и младшего (обучающего и обучаемого). Целью этого взаимодействия является передача старшими и освоение младшими социального опыта, необходимого для жизни и труда в обществе». Хотя и здесь есть вопросы: «Можно ли организовать не специально?», «Если опыт отдельного человека по самой своей сути индивидуален, то как он может быть социальным?».
Такого рода несуразностями и звуковыми украшательствами грешит множество приводимых в педагогической литературе определений. Этот же факт отмечает в [9] Г.А. Атанов. По этой причине диссертант вынужден предложить собственную формулировку рассматриваемого понятия.
Для ее обоснования прибегнем к метафоре: можно сравнить педагогический процесс с дыханием, а систему образования, которая его организует -с легкими: на вдохе происходит впитывание всей совокупности социального опыта (культурно-исторического, этно-социального, технологического и др. наследия), играющего роль воздуха для организма общества, на выдохе - возврат обогащенного новыми элементами социального опыта.
Потому под педагогическим процессом (ПП) мы будем понимать организованное с целью воспроизводства социального опыта общества взаимодействие людей, принявших па себя роли старших - тех кто передает опыт, - и младших - кто его перенимает.
ПП является центральной категорией педагогики. Именно он выступает в качестве ее предмета. И именно по этой причине педагогику определяют как науку, изучающую закономерности функционирования и развития педагогического процесса.
Отталкиваясь от системного понимания процесса любой природы, как последовательной смены состояний некоторой системы, мы можем утверждать, что педагогический процесс (ПП) есть смена состояний педагогической системы (ПС): организованного обществом комплекса элементов -подсистем, обеспечивающих своим единством решение задач по воспроизводству социального опыта.
В литературе в качестве синонима термину «педагогическая система» часто используется понятие «образование». Хотя это понятие общепризнанно имеет несколько значений, в рамках нашей работы условимся использовать его именно в вышеуказанном смысле.
Известно множество способов разделения целостной ПС на подсистемы, каждый из которых соответствует определенным целям. Так, например, если нас интересуют вопросы управления ею, то мы, в соответствии с кибернетической теорией, будем выделять управляющие и управляемые подсистемы, подсистемы управляющих воздействий и обратной связи и т.п. Но, поскольку нас, в соответствие с определенной проблемой исследования, интересуют вопросы воспроизводства технологической составляющей социального опыта общества, то мы, в первую очередь, будем выделять в ПС дидактическую (учебную) и воспитательную подсистемы, а лишь затем иные. Соответственно, и в ПП мы будем видеть учебный и воспитательный процессы.
Традиционный учебный процесс
Для целей дидактического процесса нас интересуют отношения, при которых происходит минимальная потеря информации при ее передаче по всем каналам. Очевидно, что для этого все функции источника информации должны параллельно (рис. 1.2.4 на стр.52) взаимодействовать с функциями приемника. Согласно классификации Аугустинавичюте А., приводимой ею в [17], такого рода отношения именуются тождественными. Е.С. Филатова в [138] отмечает: «Такие отношения исключительно продуктивны в контактах учитель — ученик: никто не может научить быстрее и объяснить понятнее, чем "тождик"».
Возвращаясь к теории типов информационного метаболизма сложных материально-энергоинформационных комплексов (ТИМов СМЭИК) можно резюмировать, что установление тождественных «отношений» в системе человек - СМЭИК позволит первому с максимальным для него психологическим комфортом реализовывать себя в рамках деятельности по эксплуатации последнего.
Это позволяет нам прогнозировать психологическую профпригодность специалистов на основе анализа их психотипов. Например, при рассмотрении психологической профессиональной пригодности двух специалистов, у одного из которых социотип совпадает с ТИМом СМЭИК, а у другого - нет, при прочих равных условиях (опыт работы, образование, квалификация и пр.), мы отдаем предпочтение первому.
Для определения ТИМа педагогической системы технического вуза применим причинно-следственный подход, предлагаемый П. Цыпиным в [143]. Итак, в ходе обучения в вузе студент воспринимает преподаваемые ему объективные закономерности (белая логика) и переводит их в свою субъективную возможность изменять окружающий мир (черная сенсорика). Это дает нам ТИМ технического вуза - логико-сенсорный интротим (ЛСИ). Поэтому его содержательная подсистема формируется, во-первых, из интровертной логики соотношений - законов объективного мира, потом - из способов действий по его изменению - экстравертной волевой сенсорики. Следовательно, можно предположить, что наилучший результат учебы будет получен при совпадении типа информационного метаболизма (ТИМа), соответствующего вузу, и студента, в нем обучающегося. Это предположение подтверждается наблюдениями П. Ципина. В [146] он относит студентов, обладающих социотипом логико-сенсорный интротим (ЛСИ), к числу наиболее успешных в учебе.
Выбор групповых дидактических технологий
Итак, уточним постановку задачи. Кафедра информационных технологий согласно ГОС №24 тех/дс [58] ведет подготовку выпускников по специальности ... «Программное обеспечение вычислительной техники и автома газированных систем» для участия в проектных работах. В программу подготовки входит изучение предмета «Структуры и алгоритмы обработки данных» в объеме 210 час. Необходимо исходя из фактического распределения социотипов среди студентов сформировать дидактический технологический комплекс, обеспечивающий их обучение с наивысшим коэффициентом подготовленности (1.2.3) Для формирования данного комплекса мы можем использовать любые дидактические технологии, строящиеся на модели знаний, получаемой в результате анализа содержания ГОСа по интересующей нас дисциплине (Прил. J). Состав учебной группы примем соответствующим табл. 2.1.1
Оценим условия задачи по первому критерию из раздела 1.3.3. Имеется возможность создать 4 учебных микрогруппы - пары, поскольку они будут состоять из «тождиков». Для них возможно применение какой-либо из групповых дидактических технологий, вроде естественного обучения или парацентрической. Для оставшихся в одиночку студентов необходимо использовать индивидуальные системы обучения, такие как модульная. Хотя, при необходимости, возможно общее использование параллельного подхода.
Исходя из этих соображений, в качестве модели дидактического процесса примем модель ИМНИ (см. рис. 1.2.10) с изменениями, соответствующими модели групповой технологии (см. рис. 1.2.7).
Ориентирование на второй критерий требует выполнения расчетов, согласно формулам (1.1.6), (1.3,3) и (1.3,5) и выполнение сравнений их результатов. Сведем их в общую таблицу (табл. 2.1.2), где отразим доли загруженности информационных каналов относительно первых психологических функций студентов и аспектов дидактических технологий и подходов.
Далее перейдем к рассмотрению каждого конкретного типа студента. Для простоты сравнения, вычисленные соотношения загруженности по функциям и аспектам включим в таблицы, например такие, как табл. 2.1.3.
На основании сведений в табл. 2.1.3 сделаем заключение о степени применимости отраженных в ней технологий для студента типа интуитивно-логический экстратим (ИЛЭ), или «Новатор».
