Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ И КОНТРОЛЬ УРОВНЯ ОБУЧЕННОСТИ 9
1.1. Роль практического занятия по информатике в подготовке специалиста 9
1.2. Системный подход и практическое занятие 23
1.2.1. Практическое занятие как педагогическая система 29
1.2.2. Контроль и оценка деятельности обучаемых 48
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ОПЕРАТИВНОГО КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ОБУЧЕННОСТИ КУРСАНТОВ НА ПРАКТИЧЕСКОМ ЗАНЯТИИ ПО ИНФОРМАТИКЕ 73
2.1. Вероятностная модель контроля уровня обученности 73
2.1.1. Использование теории надежности для оценивания достижений обучаемых в педагогической практике 74
2.1.2. Надежность оценивания 82
2.1.3. Определение количества времени на решение заданий выборки 90
2.2. Методика оперативного контроля на практическом занятии 96
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ВЛИЯНИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ 108
3.1. Этап 1. Эффективность разработанной методики 109
3.2. Этап 2. Отказ от срезовых контрольных работ 113
3.3. Этап 3. Выравнивающее свойство разработанной методики 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124
ЛИТЕРАТУРА 128
ПРИЛОЖЕНИЯ 143
- Роль практического занятия по информатике в подготовке специалиста
- Вероятностная модель контроля уровня обученности
- Этап 1. Эффективность разработанной методики
Введение к работе
Актуальность исследования. Одной из важнейших
проблем, стоящих перед обществом в XXI веке, является проблема использования новых информационных технологий, определяющих эффективность функционирования всех сфер общественной практики, в том числе и сферы образования. Темпы развития информационных технологий настолько высоки, что общественное сознание не всегда успевает им соответствовать. Объем знаний, необходимых специалисту непрерывно возрастает, тогда, как время на его подготовку приходится делить между уже имеющимися в учебном плане дисциплинами и вновь вводимыми, необходимость изучения которых диктует объективная реальность. Вопросы использования новых информационных технологий в образовании требуют тщательного исследования, а их решение необходимо доводить до уровня педагогических технологий.
Проблемам информатизации образования посвящены работы С. А. Бешенкова, А. А. Кузнецова, М. П. Аапчик, И. В. Роберт, и др.
Психолого-педагогические и методологические аспекты компьютеризации в сфере образования рассматриваются в работах С. И. Архангельского, В. П. Беспалько, В. В. Давыдова, И. Я. Лернера, Е. И. Машбица и др.
Проблемы отбора содержания, систематизации основных
понятий курса обучения, анализа дидактических
возможностей средств информатизации обучения
теоретически разработаны достаточно глубоко. В то же время, вопросам разработки технологий и методик оперативного
4 контроля обученности уделяется недостаточное внимание.
Анализ литературы показал, что отсутствует сколько-нибудь
пригодная в практических целях методика или технология,
позволяющая оперативно, статистически достоверно
проконтролировать и оценить уровень достижений каждого
обучаемого на каждом практическом занятии.
Таким образом, противоречие между необходимостью
оперативно, адекватно и объективно оценить достигнутый
уровень обученности каждого обучаемого на каждом
практическом занятии, и существующей в педагогической
практике условного, субъективного оценивания
индивидуальной деятельности обучаемых, определило задачу исследования: реализовать принцип оперативного контроля уровня обученности на практическом занятии по информатике на основе математической модели.
Объект исследования: практическая деятельность курсантов на практическом занятии по информатике.
Предмет исследования: оперативный контроль уровня обученности курсантов на практическом занятии по информатике.
Цель исследования: обеспечение качества оперативного контроля уровня обученности курсантов на практическом занятии по информатике.
Гипотеза исследования: использование вероятностной модели оперативного контроля уровня обученности курсантов на практическом занятии позволяет спроектировать статистически надежный процесс оперативного контроля, что
5 приведет к возрастанию эффективности занятия и качества
обучения.
Исходя из цели исследования и выдвинутой гипотезы были поставлены следующие частные задачи исследования:
на основе анализа психологической и педагогической литературы обосновать выбор дидактической структуры практического занятия;
разработать вероятностную модель оперативного контроля уровня обученности на практическом занятии по информатике;
обосновать количественные критерии для оперативного оценивания уровня обученности курсантов на практическом занятии по информатике;
подтвердить эффективность применения разработанной вероятностной модели оперативного контроля уровня обученности курсантов на практическом занятии по информатике.
Методологическую основу исследования составили следующие философские и педагогические теории:
учение о рефлекторной деятельности мозга, созданное трудами ученых И.М. Сеченова и И. П. Павлова и разработанное исследованиями известных психологов: С.Л. Рубинштейна, Н.А. Менчинской, Е.Н. Кабановой-Меллер и др.;
теория поэтапного формирования умственных действий психологов Л.С. Выготского и А.Н. Леонтьева и доведенная до практического использования П.Я. Гальпериным, Н.Ф. Талызиной, В.А. Решетовой, Н.Г. Салминой;
- системный подход к исследованию и организации
учебного процесса, разработанный трудами СИ.
Архангельского, В.И. Загвязинского, B.C. Аеднева, И.Я.
Лернера, М.Н. Скаткина и др.;
труды советских и российских ученых по проблемам дидактики: Ю.К. Бабанского, Б.П. Есипова, П.И. Пидкасистого, A.M. Пышкало и др.;
труды советских и российских ученых по проблемам изучения информатики и внедрения информационных технологий в отечественную школу: С.А. Бешенкова, Я.А. Ваграменко, А.Г. Гейна, А.П. Ершова, А.А. Кузнецова, А.Г. Кушниренко, М.П. Лапчика, А.С. Лесневского, В.М. Монахова, Ю.А. Первина, И.В. Роберт, В.Ф. Шолоховича, Е.К. Хеннера, И.Г. Семакина, СВ. Русакова, Н.В. Макарова и др.
Методы исследования:
1) теоретические:
- анализ философской, психолого-педагогической,
методической и дидактической литературы по проблемам
обучения и воспитания;
- анализ образовательного стандарта, содержания
обучения и действующих программ по предметам;
- анализ существующих методик обучения и управления
обучением;
- построение формальной математической модели
практической деятельности обучаемых на занятии;
2) эмпирические:
- педагогический эксперимент.
7
Научная новизна выполненного исследования
заключается в:
разработке вероятностной модели оперативного контроля уровня обученности на практическом занятии по информатике;
обосновании выбора количественных критериев оценки уровня обученности;
теоретическом обосновании методики проведения оперативного контроля уровня обученности курсантов на практическом занятии, позволяющей интенсифицировать и индивидуализировать их учебную деятельность на практическом занятии по информатике.
Практическая значимость исследования состоит в создании и апробировании дидактических материалов для оперативного контроля на основе разработанной вероятностной модели.
На защиту выносятся:
вероятностная модель оперативного контроля уровня обученности курсантов на практическом занятии по информатике;
методика оперативного контроля уровня обученности курсантов на практическом занятии по информатике.
Достоверность результатов исследования
обеспечивается использованием проверенных многолетней педагогической практикой психологических и педагогических теорий и результатами проведенных педагогических экспериментов.
8 Апробация исследования осуществлялась в процессе
проведения экспериментальной педагогической работы по
разработке и внедрению предлагаемой вероятностной модели
контроля уровня обученности на практических занятиях в
Пермском военном институте внутренних войск МВД РФ,
Пермском военном институте ракетных войск и
Муниципальном общеобразовательном учреждении «Лицей
№1» г. Перми.
Результаты работы обсуждались на заседаниях предметно-методических комиссий, на III и IV научно-практических конференциях «Рождественские чтения» из цикла «Информатика в школе» (ПГУ, г. Пермь 1998 г., 1999 г.), на Всероссийской научно-методической конференции «Региональные проблемы информатизации образования» (1999 г.), на IX, X, XI, XII Международных конференциях-выставках «Информационные технологии в образовании» (в 1999 г., 2000 г., 2001 г. и 2002 г.); а также представлены в сборниках научных трудов ПВИ РВ и в отчете о НИР.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Диссертация содержит 126 листов машинописного текста, в котором 15 рисунков, 13 таблиц, 2 приложения и 154 наименования в списке литературы. Общий объем диссертации составляет 142 страницы.
Роль практического занятия по информатике в подготовке специалиста
Одной из важнейших проблем, стоящих перед обществом в XXI веке, является проблема использования новых информационных технологий, определяющих эффективность функционирования всех сфер общественной практики, в том числе и сферы образования. Причина состоит в высоких темпах развития информационных технологий. Темпы настолько высоки, что общественное сознание не всегда успевает им соответствовать. Объем знаний, необходимых специалисту непрерывно возрастает, тогда, как время на его подготовку приходится делить между имеющимися в учебном плане дисциплинами и вновь вводимыми, необходимость изучения которых диктует объективная реальность. Вопросы использования новых информационных технологий в образовании требуют тщательного исследования, а их решение необходимо доводить до уровня педагогических технологий.
Использование новых информационных технологий в различных сферах деятельности, в том числе и в образовании принято называть информатизацией. По определению ЮНЕСКО информатизация - развитие и широкомасштабное применение методов и средств сбора, хранения и распространения информации, обеспечивающей систематизацию имеющихся и формирование новых знаний и их использование обществом для текущего управления и дальнейшего совершенствование и развитие [107].
По мнению Б.Н.Богатырь [14] основными направлениями работ по информатизации системы образования должны быть:
1) информатизация процесса обучения в общем и профессиональном образовании;
2) получение обучаемыми необходимого определенного государственными образовательными стандартами уровня знаний, умений и навыков в области общей и профессиональной «информационной культуры»;
3) создание информационной структуры сферы образования;
4) информатизация процессов управления образованием;
5) информатизация научных исследований и разработок, которые проводятся в национальной системе образования;
6) оснащение сферы образования современными информационно-вычислительными средствами и телекоммуникационной техникой;
7) создание и развитие современной системы дистанционного образования.
Новые информационные технологии создает наука информатика.
Термин «информатика» появился в 60-х годах XX века. Академик Андрей Петрович Ершов, очень много сделавший для того, чтобы информатика как учебная дисциплина изучалась в образовательных учреждениях, отмечал: «Прежде всего, следует различать информатику как науку, как «сумму технологий» и как область человеческой деятельности.
Предметом информатики как науки является изучение законов, методов и способов накопления, передачи и обработки информации - прежде всего, с помощью электронных вычислительных машин. Общенаучное понятие информации, отражающее структуру материи, конкретизируется в информатике как данные и знания в частности, в виде моделей, алгоритмов и программ» [38, с. 2].
Информатика, как фундаментальная наука, связана с философией через теорию познания и учение об информации как общенаучной категории; с математикой - через понятие математической модели, математическую логику и теорию алгоритмов; с лингвистикой - через учение о формальном языке и о знаковых системах. Информатика тесно связана с такими более специальными науками, как теория информации, кибернетика, системотехника [1, 17, 22, 56, 58, 100, 129, 135, 144].
Методологическими принципами информатики являются признание единства законов обработки информации в искусственных, биологических и социальных системах, а также изучение природного явления или поведения объекта как процесса обработки информации [10, 11, 84, 25, 39, 57, 150].
Важнейшие задачи информатики состоят в том, чтобы четко выявлять границы дополнения и замещения человека кибернетическими машинами, определять роль и место компьютерной техники, условия ее эффективного применения в социальной среде, устанавливать те стороны социально -коммуникативных процессов, которые можно формализовать, алгоритмизировать [21, 28, 81, 82, 124, 151].
Основными видами человеческой интеллектуальной деятельности, изучаемыми в информатике, являются: математическое моделирование (фиксация результатов познавательного процесса в виде математической модели); алгоритмизация (реализация причинно-следственных связей и других закономерностей в виде направленного процесса обработки информации по формальным правилам); программирование (реализация алгоритма на ЭВМ); выполнение вычислительного эксперимента (получение нового знания об изучаемом явлении или объекте с помощью вычислений на ЭВМ); наконец, решение конкретных задач, относящихся к объектам и явлениям, описанных исходной моделью [2, 71].
В связи с массовым применением персональных компьютеров предметом информатики становится изучение закономерностей взаимодействия человека с ЭВМ во всех видах его деятельности. Результаты этого изучения воплощаются в систематических методах применения ЭВМ в научной работе, образовании, проектировании, производственных процессах, управлении, сфере обслуживания и т. д. [27, 34, 52, 53, 59, 71, 72, 98, 109, 131, 142, 152].
Вероятностная модель контроля уровня обученности
Информатизация образования это не только новые компьютерные средства обучения, но и использование подходов и методов самой науки информатики к анализу и проектированию процессов обучения и контроля, основанное на количественном анализе изучаемых качественных зависимостей и структур. Особое место среди этих методов занимает моделирование.
Моделирование - это построение моделей реально существующих процессов и исследования этих процессов на их моделях. Моделирование всегда применяется вместе с другими общенаучными предметами, особенно тесно оно связано с экспериментом. Понятие моделирования является гносеологической категорией, характеризующей один из важных путей познания. Модель представляет собой способ существования знаний.
В этих целях абстрагируются от конкретной природы исследуемых отношений и зависимостей и выделяют лишь их математическую форму, или структуру. Но для конкретного применения в реальных процессах необходимо интерпретировать абстрактные математические понятия и утверждения в терминах реальной задачи. Моделирование начинается с построения математической модели, которая отличается от реального процесса или явления тем, что в ней используются математические величины и функции, выраженные с помощью знаков и знаковых структур. Изучение реальных процессов это не просто применение к ним готового математического аппарата, а сложный процесс проникновения науки во все более глубокую сущность явлений.
Одной из важнейших задач, решаемых преподавателем на практическом занятии, является контроль и оценивание уровня обученности каждого курсанта. В силу дефицита времени на занятии, как правило, уровень достижений оценивают с помощью тестов, которые проводятся после изучения темы или раздела (модуля). Такой традиционный подход в литературе называют отсроченным контролем [54, 75, 76]. Очевидно, что он обладает невысокой эффективностью, т.к. фиксирует конечный результат изучения темы или раздела (модуля), но сам процесс изучения отдельных элементов учебного материала, отработки навыков решения учебных задач каждым обучаемым на каждом занятии остаются без оперативного контроля и оценки. Мы не отрицаем того, что несколько обучаемых преподаватель успевает проконтролировать и оценить в течение занятия. Нескольких, но не всех. Кроме того, качество и надежность оценивания оставляют желать лучшего, т.к. научно не обосновано [130]. «Система контроля за усвоением знаний и способами познавательной деятельности, способностью, умением применять полученные знания в различных проблемных ситуациях должна носить системный характер, строиться на основе как оперативной обратной связи (заложенной в текст материала возможности оперативного обращения к преподавателю или консультанту курса), так и отсроченного контроля (тестирование)» [104, с. 89].
Системный характер она будет носить только в том случае, если будет разработана и применена система оперативного контроля за усвоением знаний (уровнем обученности), которая позволяла бы объективно, статистически достоверно оценивать деятельность каждого обучаежого на каждом практическом, занятии. По нашему мнению фундаментом системы оперативного контроля должны быть вероятностная математическая модель, разработанная на основе теории надежности.
На наш взгляд, решаемая преподавателем задача контроля уровня обученности аналогична известным в технике испытаниям на надежность при соблюдении следующих условий:
- диагностично сформулирована цель контроля для каждого практического занятия, что допускает «...объективный и однозначный контроль степени достижения цели» [12, с.30];
- для каждого практического занятия существует задачник, содержащий структзфированные ученые и дидактические материалы; он представляет собой часть задачника по всей дисциплине; - каждый обучаемый получает из этого задачника индивидуальную выборку заданий, которую он должен выполнить за фиксированный отрезок времени (этап применения-формирования знаний практического занятия);
- выборка должна формироваться случайным образом (желательно автоматически с применением ЭВМ), и быть представительной;
- выполняя задания, обучаемый может допустить ошибки (отказы), причем последовательность появления ошибок несущественна.
Исходя из этих посылок, рассмотрим организацию контроля уровня обученности с точки зрения теории надежности.
Этап 1. Эффективность разработанной методики
Педагогика, как и любая другая наука, в определении своего содержания и развития связана с наблюдением, опытом и экспериментом.
С. И. Архангельский утверждает: «Эксперимент представляет собой научно обоснованное и специально организованное исследование или наблюдение изучаемого явления в точно учитываемых определенных условиях. Эксперимент характеризуется активным воздействием на исследуемое явление определенных факторов, создающих новые, специфические условия, выражающие это явление исходя из целей и задач исследования. Поэтому научный эксперимент, как правило, проводится в условиях искусственно организованных, позволяющих ставить определенные задачи исследования и проверять их результаты» [3, с. 115].
На всех этапах эксперимента точно учитываемыми определенными условиями являлись условия обучения без нарушения естественного течения учебно-воспитательного процесса в военном ВУЗе. В педагогическом эксперименте участвовало 167 курсантов, в т.ч. в контрольных группах - 86, в экспериментальных группах - 81, в них для контроля уровня обученности применялась разработанная методика. Все остальные условия учебно-воспитательной работы в контрольной и экспериментальной группах поддерживались одинаковыми.
На каждом этапе эксперимента сформулированы гипотезы: проверяемая и альтернативная и использован известный математический аппарат для их проверки [23, 35, 148].
На всех этапах эксперимента за начальный уровень обученности в контрольной и экспериментальной группах были приняты результаты теста по школьному курсу информатики, проведенного в начале обучения по информатике. Для тестирования вначале и по завершении обучения были использованы тестовые задания, разработанные специалистами Пермского государственного университета и сгенерированные в Пермском военном институте ракетных войск.
Цель: проверить гипотезу об эффективности разработанной методики.
На этом этапе эксперимента было задействовано в контрольной группе - 30 курсантов, в экспериментальной - 27 курсантов.
Проверяемая гипотеза - Но: разработанная методика не влияет на уровень обученности, и альтернативная гипотеза -Hi: разработанная методика влияет на уровень обученности. Результаты входного тестирования приведены в таблице 3.1.
В течение учебного года контрольная группа обучалась по традиционной методике, тогда как, в экспериментальной группе использована разработанная методика. В завершении обучения в обеих группах проведена итоговая контрольная работа.
Из таблицы 3.4. следует, что наблюдаемое значение t=3,23, тогда как критическое значение 1крит=2,02, т.е. экспериментальная и контрольная группа в результате обучения стали статистически различимы на уровне достоверности 95%. Следовательно, гипотеза Но, о том, что предлагаемая методика не влияет на уровень обученности, отклоняется и принимается альтернативная гипотеза - Hi: предлагаемая методика влияет на уровень обученности.
Таким образом, следует признать, что разработанная методика оперативного контроля уровня обученности, при 95%-м уровне достоверности, имеет более высокую эффективность, чем традиционная методика.
