Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Теоретические основы использования системно-деятельностного подхода как средства повышения качества обучения информатике в условиях информационно-предметной среды педагогического вуза 14
1.1. Системно-деятельностный подход как педагогическая основа повышения качества обучения информатике 14
1.2. Построение информационно-предметной среды педагогического вуза для реализации системно-деятельностного подхода к повышению качества обучения информатике 28
1.3. Структурно-логическая модель реализации системно-деятельностного подхода к повышению качества обучения информатике в структуре информационно-предметной среды вуза 44
Выводы по первой главе 54
Глава 2. Методика повышения качества обучения теоретическим основам информатики на основе системно-деятельностного подхода в условиях информационно-предметной среды педагогического вуза 56
2.1. Логико-дидактический анализ содержания теоретических основ информатики как базовой компоненты фундаментальной подготовки будущего учителя информатики 56
2.2. Методические особенности реализации системно-деятельностного подхода к повышению качества обучения теоретическим основам информатики в условиях информационно-предметной среды вуза 68
2.3. Организация и проведение педагогического эксперимента 87
Выводы по второй главе 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 98
Библиографический список использованной литературы 101
Приложения 115
- Системно-деятельностный подход как педагогическая основа повышения качества обучения информатике
- Логико-дидактический анализ содержания теоретических основ информатики как базовой компоненты фундаментальной подготовки будущего учителя информатики
- Методические особенности реализации системно-деятельностного подхода к повышению качества обучения теоретическим основам информатики в условиях информационно-предметной среды вуза
Введение к работе
Реформирование высшего образования, постоянный рост объема информации при стабильных сроках обучения в вузах, поставили перед системой профессиональной подготовки специалистов ряд серьезных проблем. Ключевыми из них являются: перевод подготовки студентов на качественно новый уровень, отвечающий современным требованиям; повышение фундаментальности образования; интенсификация образовательного процесса за счет оптимального сочетания традиционных и нетрадиционных (инновационных) форм, методов и средств обучения, четкой постановки дидактических задач и их реализации в соответствии с целями и содержанием обучения; информатизация образования, основанная на внедрении современных информационных и коммуникационных технологий в процесс обучения.
Процесс информатизации образования актуализирует разработку подходов к использованию потенциала информационных и коммуникационных технологий для развития личности студентов, повышения уровня креативности их мышления, формирования умений разрабатывать стратегию поиска решения как учебных, так и практических задач, прогнозировать результаты реализации принятых решений на основе моделирования изучаемых объектов, явлений, процессов, взаимосвязей между ними.
Не менее важно в процессе обучения помочь будущему специалисту простроить свою индивидуальную стратегию образования с учетом способностей и мотивационно-ценностной сферы личности. Внедрение информационных и коммуникационных технологий в учебный процесс может стать основой для становления принципиально новой формы непрерывного образования, опирающейся на детальную самооценку, поддерживаемую технологическими средствами и мотивированную результатами самооценки самообразовательную активность студента.
Над проблемам информатизации образования работали многие отечественные ученые, педагоги и дидакты. Теоретическим проблемам информатизации образования и использования информационно-коммуникационнных технологий в системе образования посвящены работы ученых А.П.Ершова, И.Г.Захаровой, В.А.Извозчикова, А.А.Кузнецова, М.П.Лапчика, Д.Ш.Матроса, Н.И.Пака, И.В.Роберт, В.А.Сластенина [37, 33, И, 52,56,72,84, 105, 117] и др.
Наряду с внедрением информационных и коммуникационных технологий в учебный процесс возникает необходимость поиска оптимальных путей повышения качества обучения.
Проблеме качества обучения посвящены исследования Д.Ш. Матроса, В.П. Панасюка, М.М. Поташника, А.И. Субетто, которые сформулировали в своих работах концептуальные положения управления качеством образования и обучения, определили ориентиры на их практическое применение [71, 86, 87, 97, 98, 123].
Д.Ш.Матрос отмечает, что основная «проблема состоит в повышении и достижении качества образования» [71]. В.П.Панасюк указывает, что «идея качества актуальна для всех, без исключения, компонентов и уровней системы образования», «усиливается интерес педагогов и административных работников ...к проблемам качества образования» [86].
В исследованиях Д.Ш.Матроса, Н.Н.Мельниковой, А.М.Моисеева, В.П.Панасюка, Д.М.Полева, М.М.Поташника, [71, 76, 86, 98, 99] отмечается о необходимости поиска новых средств повышения качества образования.
Одним из основных средств для достижения цели по подготовке специалистов, профессионально и мотивационно готовых к преобразующей деятельности в условиях информатизации является курс теоретической информатики в педагогическом вузе. При этом необходимо учесть, что содержательный объем курса теоретической информатики, число программных продуктов, навыки работы с которыми выпускники должны освоить, постоянно увеличиваются. И времени, отводимого действующими учебными планами на изучение информатики, явно недостаточно для качественного усвоения содержания курса.
Компенсировать несоответствие объема содержания предмета количеству часов, отводимых на его изучение, может применение информационных и коммуникационных технологий. Использование средств информационных и коммуникационных технологий позволяет организовать процесс обучения так, что обучаемые получают знания в результате практической деятельности в специально организованной среде (информационно-предметной), позволяющей индивидуализировать учебный процесс и обратиться к принципиально новым познавательным средствам.
Вопросы разработки и возможности применения информационно-предметной среды в образовании исследовали И.Г.Захарова, Е.Ю.Лунькова, В.Ю.Лыскова, С.З.Могилевская, Н.И.Пак, Е.А.Ракитина, З.Р.Рзагазиев, И.А.Румянцева, А.Ю.Уваров [33, 67, 84, 85, 108, 134] и др. По мнению авторов, информационно-предметная среда, как один из способов реализации информационно-коммуникационных технологий позволит:
- построить открытую систему образования, обеспечивающую каждому индивиду собственную траекторию обучения;
- коренным образом изменить организацию процесса познания путем смещения его в сторону системного мышления;
- создать эффективную систему управления качеством обучения;
- рационально организовать познавательную деятельность обучаемых в ходе учебного процесса;
- индивидуализировать учебный процесс и обратиться к принципиально новым познавательным средствам обучения.
Повышение качества процесса обучения информатике возможно при эффективной организации индивидуальной деятельности студентов в условиях информационно-предметной среды, что достигается при реализации системно-деятелыюстного подхода в обучении.
Системно-деятельностный подход ко всем компонентам методической системы в рамках определенной технологии обучения может оказать принципиальное влияние на повышение качества обучения. В соответствии с системно-деятельностным подходом повышение качества обучения основывается на двух взаимосвязанных процессах: организация деятельности обучаемого, в том числе индивидуальной самостоятельной деятельности, и контроль этой деятельности. Построение этих процессов и организация взаимосвязи между ними осуществляется через возможность проектирования информационно-коммуникационных технологий.
В психологических теориях, развиваемых в трудах Л.С.Выготского, П.Я.Гальперина, В.В.Давыдова, А.В.Запорожца, А.Н.Леонтьева, Ж.Пиаже, С.Л.Рубинштейна, Н.Ф.Талызиной, Д.Б.Эльконина [15, 16, 22, 32, 61, 91, 107, 125, 159] и др. всесторонне исследуется понятие деятельности и ее компонентов, их свойств и условия взаимодействия.
В работах ученых-философов (В.Н. Сагатовский, П.Г.Щедровицкий [111, 156] и др.), психологов (А.Г. Асмолов, А.А. Бодалев, В.А.Зимняя, А.Н. Леонтьев, А.К.Маркова, [2, 8, 34, 61, 69] и др.), педагогов (О.Б.Епишева, Л.В.Загрекова, И.Ф.Харламов, Г.И.Щукина [26, 30, 141, 157, 158] и др.) с позиций деятельностного подхода раскрываются особенности процесса обучения.
Таким образом, актуальность определяется возросшей потребностью общества в повышении качества подготовки специалиста и необходимостью в этой связи совершенствования управления образовательным процессом и поиском новых средств, способствующих повышению качества обучения на основе системно-деятельностного подхода к обучению в условиях информационно-предметной среды учебного заведения.
Проблема исследования заключается в разрешении следующих противоречий:
1) между увеличением объема, сложности теоретических разделов курса информатики и увеличением времени, отводимого на самостоятельное обучение, в процессе изучения предмета в соответствии с действующими учебными планами;
2) между различием в уровнях индивидуальных способностей, знаний, умений студентов по информатике, требующим организации индивидуальной информационно-предметной среды, и традиционным подходом к обучению в условиях фронтальной организации учебного процесса.
Объект исследования: процесс обучения информатике в педагогическом вузе.
Предмет исследования: системно-деятельностный подход как средство повышения качества обучения теоретическим основам информатики в условиях информационно-предметной среды педагогического вуза.
Цель исследования: создание методической системы, обеспечивающей повышение качества обучения теоретическим основам информатики в педагогическом вузе на основе системно-деятельностного подхода в условиях информационно-предметной среды.
В соответствии с выявленной проблемой, объектом, предметом и поставленной целью исследования выдвинута гипотеза исследования: повышение качества обучения теоретическим основам информатики в педагогическом вузе может быть достигнуто, если
- воздействовать на важнейшую составляющую учебной деятельности — мотивацию к обучению: познавательный интерес, творческую активность, развитость самоконтроля, самоорганизацию студента через применение в учебном процессе информационных и коммуникационных технологий, позволяющих обеспечить каждому индивиду собственную траекторию обучения;
- изменить организацию процесса познания путем смещения его в сторону системного мышления; рационально организовывать познавательную деятельность обучаемых в ходе учебного процесса; индивидуализировать учебный процесс и обращаться к принципиально новым познавательным средствам;
- организовать процесс обучения теоретическим основам информатики в условиях информационно-предметной среды, интегрирующей аудиторную и внеаудиторную деятельность студентов, через реализованную в ней систему средств обучения, справочных материалов, словарей, дополнительной литературы, всех сопутствующих учебному процессу материалов, необходимых и достаточных для получения качественного образования.
Исходя из цели исследования и выдвинутой гипотезы, были поставлены задачи исследования:
1. Исследовать направления совершенствования методической системы обучения информатике на основе системно-деятельностного подхода в условиях информационно-предметной среды педагогического вуза.
2. Разработать структурно-логическую модель реализации системно-деятельностного подхода к повышению качества обучения теоретическим основам информатики в условиях информационно-предметной среды педагогического вуза.
3. Выявить преемственные связи разделов теоретической информатики предметного блока специальности «Информатика» с ориентацией на повышение качества обучения студентов в условиях информационно-предметной среды.
4. Учитывая особенности дисциплин теоретических основ информатики, провести отбор содержания, методов, организационных форм и средств обучения информатике, разработать наполнение блоков информационно-предметной среды.
5. Разработать и экспериментально апробировать методику, способствующую повышению качества обучения теоретическим основам информатики на основе системно-деятельностного подхода в условиях информационно-предметной среды вуза.
Методологической основой исследования являются:
- системный подход и его информационно-управленческий аспект к исследованию и организации дидактических процессов (С.И.Архангельский, В.П.Беспалько, И.Я.Лернер, М.Н.Скаткин, Н.Ф.Талызина [1, 6, 62, 63, 23, 125, 126] и др.);
- деятельностный подход в обучении (П.Я.Гальперин, О.Б.Епишева, Н.Ф. Талызина, Д.Б.Эльконин [16, 26, 125, 126, 160] и др.).
Теоретическую основу исследования составили
- фундаментальные исследования в области дидактики и теории содержания образования (В.В.Лаптев, В.С.Леднев, И.Я.Лернер, В.Оконь, А.В. Хуторской, М.В.Швецкий [54, 59, 60, 82, 146, 153] и др.);
- исследования психологических аспектов и механизмов формирования учебной деятельности (А.Г. Асмолов, А.А. Бодалев, Л.С.Выготский, В.В.Давыдов, В.А.Зимняя, А.Н.Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, А.С.Шаров [2, 8, 15, 22,34,61,107, 151] и др.)
- исследования психологических аспектов и механизмов формирования мотивации к обучению (П.Я.Гальперин, В.А.Зимняя, А.К.Маркова, П.М.Якобсон [16,34,69,70,161] и др.)
- концепция самостоятельной работы студентов в вузе (П.И.Пидкасистый, Г.И.Щукина [92, 158] и др.)
- психолого-педагогические основы использования информационных и коммуникационных технологий в образовании (В.П.Беспалько, И.Г.Захарова, И.В.Роберт, Е.С. Полат [6, 33, 105, 131] и др.);
- теория и методика обучения информатике (С.А.Бешенков, А.А.Кузнецов, М.П.Лапчик, А.В.Могилев, Н.И.Пак, И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер [7, 52, 55, 40, 75] и др.).
- исследования в области применения информационно-предметной среды в образовании (И.Г.Захарова, Е.Ю.Лунькова, В.Ю.Лыскова, С.З.Могилевская, Н.И.Пак, Е.А.Ракитина, З.Р.Рзагазиев, И.А.Румянцева, А.Ю.Уваров [33, 67, 84, 85,108, 134] и др.).
В процессе работы над диссертацией для решения поставленных задач исследования были использованы следующие методы исследования: изучение и теоретический анализ философской, психолого-педагогической и методической литературы по теме исследования; анализ нормативных документов по вопросам образования в области информатики; изучение и обобщение опыта информатизации образования, практического опыта по вопросам методики обучения информатике, моделирование учебного процесса, подбор тестовых методик диагностирования исследуемой проблемы, наблюдение за учебной деятельностью учащихся, анкетирование, собеседование, проведение опытно-экспериментальной работы, анализ результатов с использованием статистических методов обработки эмпирических данных.
Научная новизна исследования состоит в том, что впервые разрешение проблемы повышения качества обучения теоретическим основам информатики обеспечено на основе системно-деятельностного подхода посредством повышения мотивации к обучению и совершенствования организации индивидуальной учебной деятельности студентов в рамках информационно-предметной среды педагогического вуза.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что созданы предпосылки расширения сферы реализации системно-деятельностного подхода в условиях применения информационно-коммуникационных технологий в учебно-воспитательном процессе педагогического вуза с целью повышения качества обучения теоретическим основам информатики.
Практическая значимость исследования состоит в том, что
- разработана структура и наполнение информационно-предметной среды по циклу теоретических дисциплин курса информатики специальности «Информатика»;
- разработаны дидактические материалы (видеоматериалы, задания, тесты), направленные на повышение качества обучения теоретическим основам информатики в условиях информационно-предметной среды;
- разработана методика обучения теоретическим основам информатики на основе реализации системно-деятельностного подхода как средства повышения качества обучения информатике в условиях информационно-предметной среды педагогического вуза.
Достоверность результатов исследования обусловлена методологической обоснованностью исходных теоретических положений; согласованностью полученных выводов с основными положениями современной концепции информатизации образования; применением разнообразных методов исследования, адекватных поставленным задачам; последовательным проведением педагогического эксперимента; опытно-экспериментальной работой и личным участием в ней автора; использованием статистических методов обработки результатов.
Этапы исследования. Исследование включает в себя три этапа, на каждом из которых в зависимости от специфики задач применялись различные методы.
Первый этап (2001-2002 гг.) - констатирующий - связан с формулировкой проблемы исследования и накоплением эмпирических данных по теме исследования.
Второй этап (2002-2004 гг.) - опытно-поисковая работа по определению основных средств повышения качества обучения в рамках реализации ИКТ, а также по определению структуры, содержания и форм организации дисциплин предметного блока специальности «Информатика».
Третий этап (2004-2006 гг.) - экспериментальный, который предусматривал: практическую реализацию разработанной структурно-логической модели реализации системно-деятельностного продхода к повышению качества обучения теоретическим основам информатики в условиях информационно-предметной среды. На этом этапе проводилась интерпретация, анализ и обобщение полученных результатов исследования. Положения, выносимые на защиту:
1. Повышение качества обучения теоретическим основам информатики может быть обеспечено посредством системно-деятельностного подхода к обучению, актуализирующего мотивацию . и познавательные процессы (восприятие, память, воображение и мышление) средствами информационно-предметной среды, позволяющей предоставить каждому индивиду собственную траекторию обучения, рационально организовать познавательную и самостоятельную деятельность обучаемых в ходе учебного процесса; индивидуализировать учебный процесс и обращаться к принципиально новым познавательным средствам для получения качественного образования.
Основу структурно-логической модели повышения качества знаний студентов в области теоретических основ информатики в условиях системно деятельностного подхода составляют: отбор содержания курса информатики в вузе, с учетом преемственных связей дисциплин теоретического курса информатики; методы организации познавательной и самостоятельной деятельности студентов, основанные на использовании средств ИПС, ориентированные на активизацию познавательных процессов, позволяющих организовать процесс восприятия, осмысления, запоминания, применения, обобщения и систематизации информации.
3. Методическая система обучения теоретическим основам информатики, способствующая повышению мотивации, развитию мышления и памяти обучаемых, должна строиться на интеграции аудиторной и внеаудиторной деятельности студентов на основе использования средств информационно- предметной среды вуза:
. мультимедийные и анимационные фрагменты курса; . разделы самотестирования знаний обучаемых на всех этапах изучения курса, содержащих разноуровневые задания с комментариями;
• разделы самоконтроля, с использованием нетрадиционных форм представления заданий (электронные кроссворды);
• структурное представление теоретического материала - конспекты-схемы;
• проблемные задания, организованные в форме конкурсов.
4. Организация процесса обучения теоретическим основам информатики в рамках информационно-предметной среды на основе системно-деятельностного подхода способствует повышению качества обучения теоретическим основам информатики в педагогическом вузе.
Апробация, практическое внедрение и проверка предлагаемой методики обучения информатике осуществлялась в Тобольском государственном педагогическом институте имени Д.И.Менделеева. Основные результаты и положения диссертационного исследования обсуждались на заседаниях кафедры информатики и МПИ и методических семинарах, проводимых в Тобольском государственном педагогическом институте (Тобольск, 2002-2005), на межвузовской научно-практической конференции «Проблемы естественнонаучного и математического образования» (Тобольск, 2002), на всероссийской конференции «Информационно-коммуникационные технологии в образовании» (Москва, 2002), на ежегодной научно-практической конференции «Менделеевские чтения» (Тобольск, 2002-2005), на межрегиональном семинаре для аспирантов, докторантов и соискателей по циклу педагогических дисциплин на тему «Актуальные проблемы методологии педагогического исследования и подготовки диссертации к защите» (Тюмень, 2002), на всероссийской конференции «Информатизация общего и педагогического образования -главное условие их модернизации» (Челябинск, 2003), на методическом семинаре «Управление качеством образования в условиях модернизации общего образования на основе ИКТ» (Челябинск, 2003), на научно-практической конференции «Проблемы обучения информатике и информатизации учебного процесса школы» (Омск, 2006).
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений.
Системно-деятельностный подход как педагогическая основа повышения качества обучения информатике
Чрезвычайно важной для педагогической науки и практики является проблема совершенствования качества обучения. Рассматривая вопросы совершенствования качества обучения в целом, необходимо иметь в виду взаимосвязь целей, процесса и результата обучения [51].
Качество как философская категория в современном понимании опирается на огромный пласт работ, составляющих ее философско-методологический базис.
Уже в Аристотелевском учении были осуществлены системные исследования природы качества: выполнена попытка классификации качеств; сформулирован принцип целостности; разработано представление об иерархической структуре качества материальных объектов.
Весьма полно исследовал категорию «качество» Гегель. Он развил аристотелевское учение о качестве. В гегелевском представлении качество раскрывается в «сети» понятий «количество», «граница», «определенность», «свойство», «мера» и другие. Качество по Гегелю, есть, в первую очередь, «тождественная с бытием определенность, так что нечто перестает быть тем, что оно есть, когда оно теряет свое качество».
Современные исследования категории качества характеризуются преемственностью основных положений, идущих от Аристотеля — Канта — Гегеля - Маркса, глубоким проникновением в ее структуру, своеобразным системно-методологическим преобразованием учения о качестве на основе системных и циклических воззрений.
Изучение литературы позволяет сделать вывод о том, что трактовка категории качества в настоящее время не исчерпывается единым определением.
А.И.Субетто [123] определяет качество, как сложную категорию, которую можно определить только через систему суждений - определителей, в которых отражаются основные системные принципы и закономерности формирования и развития качества.
В толковом словаре русского языка дано два толкования понятия «качество»: «1. Совокупность существенных признаков, свойств, особенностей, отличающих предмет или явление от других и придающих ему определенность. 2. То или иное свойство, признак, определяющий достоинство чего-либо» [81].
Качество в таком разрезе рассматривается как понятие абсолютное. Ученые отмечают, что такое понимание не имеет ничего общего с системой управления качеством. Более близким в образовательном контексте выступает рассмотрение качества как понятия относительного. Качество как понятие относительное имеет два аспекта: 1) соответствие стандартам или спецификации; 2) соответствие запросам потребителя [99].
Та же тенденция сохраняется и в педагогической психологии, фундаментом которой является диалектико-материалистическая теория познания. В работах ученых разных психологических направлений явно просматривается желание связать качество знаний с каким-то одним существенным их свойством, например, системностью (Н.А.Менчинская), полнотой и обобщенностью ориентировочной основы внешнего действия (П.Я.Гальперин, Н.Ф.Талызина).
Трактовка качества знаний в дидактике практически не отличается от общепринятой, т.е. оно определяется через существенные, устойчивые свойства [82]. Но в силу того, что знания (научные или учебные) находятся в непрерывном становлении речь, как правило, идет о совокупности свойств, которую знания приобретают постепенно. И.Я. Лернер [62] предлагает систему свойств, которая строится на основе анализа внешних и внутренних связей знаний: внешних - с элементами более общей системы (содержанием образования); внутренних - между видами знаний. В результате выделяются свойства: полнота и глубина, конкретность и обобщенность, оперативность и гибкость, свернутость и развернутость, систематичность и системность, осознанность и прочность.
Помимо представленного выше подхода к выделению элементов системы качества знаний имеется и ряд других. Один из них предложен группой авторов в работе «Качество знаний учащихся.и пути его совершенствования» [87]. В данном случае структурно-функциональную основу выделяемой системы качеств (свойств) знаний представляет рассмотрение учебной деятельности как процесса постепенного освоения учащимися «готового знания», являющегося, прежде всего результатом овладения содержанием обучения.
Логико-дидактический анализ содержания теоретических основ информатики как базовой компоненты фундаментальной подготовки будущего учителя информатики
Основной блок (основные понятия): естественные и искусственные языки, их синтаксис и семантика; алфавит, буква, слово в алфавите, длина слова, пустое слово; операция приписывания, результат приписывания, свойства операции приписывания; подслово, вхождение полслова в слово, вхождение буквы в слово, замена полслова на подслово, подстановка слова вместо буквы; некоторые алгебраические операции над словами в алфавите (обращение слов, левое и правое частное от деления слов, примитивный корень из слова). Вспомогательный блок (дополнительные понятия): полугруппа, моноид.
Заданный материал включает основные типы задач, решение которых позволяет оценить у обучаемых умения и навыки владения следующими понятиями, теоремами, алгоритмами: конструирование слов с требуемыми свойствами; операции замены и подстановки в словах; математическая индукция на множествах слов; свойства операции приписывания слов.
Тема 2. Языки в алфавите. Операции над языками в алфавите. Перевод языков.
Теоретический материал.
Основной блок (основные понятия); язык в алфавите, операции над языками в алфавите (объединение, пересечение, разность языков; дополнение языка, конкатенация языков, n-я степень языка, итерация языка, позитивная итерация языка, левое (правое) деление языка на цепочку, обращение языка, перетасовка цепочек, перетасовка языков, перетасовочная итерация языка, подстановка языков в язык, проекция языка, цилиндр языка, гомоморфизм, к-отсечение конкатенации языков); перевод с языка на язык, польская форма записи.
Заданный материал включает основные типы задач, решение которых позволяет оценить у обучаемых умения и навыки владения следующими понятиями, теоремами, алгоритмами: языки в алфавите; операции над языками в алфавите: топологические (теоретико-множественные) операции; регулярные операции; гомоморфизм языков; специфические операции над языками; перевод с языка на язык.
Тема 3. Исчисления на словах в алфавите. Формальные доказательства в исчислениях на словах в алфавите. Ассоциативные исчисления в алфавите. Канонические и нормальные системы Поста.
Теоретический материал.
Основной блок (основные понятия): исчисление на словах в алфавите, аксиомы и правила исчисления; индуктивное описание множества слов в алфавите; индукция по построению объектов, индукция по построению слов; линейное и древесное доказательства в исчислении на словах; задание функции индукцией по построению множества слов; ассоциативное исчисление; система подстановок; каноническая система Поста; нормальная система Поста.
Заданный материал включает основные типы задач, решение которых позволяет оценить у обучаемых умения и навыки владения следующими понятиями, теоремами и алгоритмами: правила порождения слов; свойства слов, порождаемых исчислениями; описание множеств слов, задаваемых исчислениями; соотношения между множествами слов, порождаемых различными исчислениями; индуктивные определения; формальные доказательства в исчислениях на словах; задание функции индукцией по построению множества слов; канонические системы Поста; нормальные системы Поста.
Тема 4. Регулярные языки в алфавите. Регулярные выражения над алфавитом.
Теоретический материал
Основной блок (основные понятия): формальный язык, формальная система; регулярный язык в алфавите, лемма о разрастании для регулярных языков; алфавит языка регулярных выражений, регулярные выражения над X, регулярные равенства над X, язык регулярных выражений над X; система аксиом и правил вывода для регулярных равенств; доказательство и вывод регулярных равенств; решения систем уравнений с регулярными коэффициентами; семантика языка регулярных выражений; регулярные выражения в системе программирования Turbo Pascal.
Заданный материал включает основные типы задач, решение которых позволяет оценить у обучаемых умения и навыки владения следующими понятиями, теоремами и алгоритмами: регулярные языки в алфавите; синтаксис регулярных выражений; решение систем уравнений с регулярными коэффициентами; семантика регулярных выражений; регулярные выражения в системе программирования Turbo Pascal. Тема 5. Основные понятия теории графов. Представление графов с помощью матриц.
Теоретический материал.
Основной блок (Основные понятия): псевдограф, неориентированный граф, ориентированный граф, теорема о количестве графов порядка р, изоморфизм графов, степень вершины графа, лемма о рукопожатиях, изолированная вершина, подграф, путь мультиграфа, связные графы, свойства связных графов, матроид, представление графов с помощью матриц.
Методические особенности реализации системно-деятельностного подхода к повышению качества обучения теоретическим основам информатики в условиях информационно-предметной среды вуза
На следующем этапе в соответствии с технологической цепочкой действий по повышению качества обучения проведем анализ структуры содержания дисциплины «Теоретические основы информатики», с ориентацией на повышение качества предметной подготовки студентов в условиях информационно-предметной среды.
Как рассматривалось ранее, одним из возможных путей построения курса «Теоретические основы информатики» может являться выделение в содержании данной дисциплины концептуальных линий. Используя результаты анализа научно-методической литературы, а также предложенные Н.И. Рыжовой концептуальные линии обучения математическим основаниям информатики и учитывая образовательный стандарт по дисциплине «Теоретические основы информатики» специальности «Информатика», мы выделили состав концептуальных линий (см. параграф 2.1).
На основе выделенных концептуальных линий производится анализ и отбор теоретического материала, изучаемого студентами на аудиторных занятиях и внеаудиторных занятиях (материала, выносимого на самостоятельное изучение в информационно-предметной среде).
3 этап. Проведем анализ традиционных и нетрадиционных форм организации обучения теоретическим основам информатики, направленных на повышение качества подготовки студентов.
Преобладающими формами обучения теоретическим основам информатики являются различного типа лекции и практические занятия. Из всех форм, для которых термин «практическое занятие» является родовым, эффективными при обучении теоретическим основам информатики, на наш взгляд, будут упражнения и лабораторные практикумы.
Основа в упражнениях по теоретическим основам информатики - задача, решение которой разбирается с помощью теории, изложенной в лекции. При решении задач используются индивидуальная, коллективная и групповая формы работы студентов.
В ряде случаев фрагменты занятий в форме упражнений можно заменить такими формами обучения, как микролекиия (в решение задач «встраивается» теоретический материал для решения конкретной задачи) или минилекиия (лекционный материал «встраивается» перед решением определенного класса задач, например, перед решением задач на перевод чисел из одной системы счисления в другую (раздел «Теория кодирования») излагаются общие сведения о системах счисления и способах перевода чисел из одной системы счисления в другую). При обучении алгоритмам теоретических основ информатики и их реализации на компьютере основной организационной формой обучения будет являться лабораторный практикум.
Во время обучения в педагогическом вузе у студента необходимо сформировать стойкую потребность в самостоятельном освоении научной, учебной и методической информации. Для этого студент должен быть поставлен в ситуацию необходимости собственной познавательной активности, поэтому в процессе обучения важно организовать эффективную самостоятельную работу студентов. Современные информационные и коммуникационные технологии предоставляют широкие возможности по организации самостоятельной учебно-познавательной деятельности студентов, например, в информационно-предметной среде.
4 этап. На следующем этапе выделим основные средства обучения, способствующие повышению качества подготовки студентов в процессе обучения дисциплине «Теоретические основы информатики».
Ранее нами было выявлено, что эффективным средством повышения качества обучения теоретическим основам информатики является информационно-предметная среда, построенная на основе применения информационных и коммуникационных технологий. Основным компонентом информационно-предметной среды является образовательный веб-сайт. В соответствии с положениями раскрытыми ранее нами были разработаны образовательные веб-сайты по дисциплинам теоретической информатики. Для студентов на образовательных веб-сайтах организованы следующие разделы: материал, вынесенный на самостоятельное изучение; видеолекции по решению задач; опорные конспекты лекций; примеры решения задач; тестовые задания для самопроверки; кроссворд; вопросы к коллоквиумам; вопросы к зачету; примерная тематика рефератов; список рекомендуемой литературы и др. При этом некоторые материалы могут разрабатываться студентами в рамках спецкурса (см. приложение 1), либо в качестве творческого задания.
Использование ресурсов образовательного веб-сайта, возможностей организации и проведения конференций и форумов по тематикам курса дисциплин теоретической информатики стимулирует и облегчает обмен опытом преподавателя и студента, а также повышает интерес учащихся к учебному курсу, что в свою очередь способствует повышению уровня мотивации к обучению и, как следствие, повышению качества подготовки студентов. 5 этап. На данном этапе рассмотрим методы обучения теоретическим основам информатики, которые будут использоваться при изучении содержания предмета.
