автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Адаптация информационных технологий к формированию тезауруса у студентов технических вузов

Автореферат диссертации по теме "Адаптация информационных технологий к формированию тезауруса у студентов технических вузов"

С7 О

3 На правах рукописи

СО ' "" —р

<41

МОНАХОВА Лира Юльевна

АДАПТАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ К ФОРМИРОВАНИЮ ТЕЗАУРУСА У СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ ВУЗОВ (профессионально-педагогический, теоретико-методический информационный аспект)

13.00.02 — теория и методика обучения информатике

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Санкт-Петербург 1997

Работа выполнена на кафедре информатики и вычислительной техники Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена.

Научный руководитель —

Заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор В. А. ИЗВОЗЧИКОВ.

Официальные оппоненты —

доктор педагогических наук, профессор Г. Г. ХАМОВ; кандидат физико-математических наук, доцент В. А. МАКАРИДИНА.

Ведущая организация — Курский государственный педагогический университет.

Защита состоится 10 октября 1997 г. в 16 часов 30 минут на заседании Диссертационного Совета Д. 113.05.09 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора педагогических наук в Российском государственном педагогическом университете им. А. И. Герцена по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, д. 48, корп. 1, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке университета

Автореферат

Новосельцева

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Современный этап развития общества, который можно характеризовать как информационный, знаменателен тем, что объектами наиболее пристального внимания становятся информация и научные знания. Результатом этого явилось становление и интенсивное развитие такой отрасли науки как информатика, которая эволюционируя из технической научной дисциплины о методах и средствах обработки информации, превращается в фундаментальную науку о закономерностях информационных процессов в природе и обществе. В определенном смысле информатика становится всеобъемлющей научной дисциплиной, существенно влияющей на содержание, а также методику обучения. На стыке информатики и педагогики оформилось новое направление научных исследований - педагогическая информатика, требующая развития своего понятийно - концептуального аппарата и разработки количественных методов. В частности, представляет интерес мало исследованный вопрос об оценке смысловой значимости понятий, которые должны составить информационную базу долговременных знаний, умений и навыков обучающегося, т. е. предназначенный для усвоения тезаурус. Все более широкое использование современной вычислительной техники в сфере образования, приводит к необходимости исследования профессионально-педагогических и теоретико-методических аспектов адаптации информационных технологий к формированию тезауруса у студентов.

Актуальность диссертационного исследования обусловлена следующими аспектами.

Во-первых, реализацией новой государственной образовательной парадигмы, сформулированной в национальном докладе РФ "Политика в области образования и новые информационные технологии" на Международном конгрессе ЮНЕСКО "Образование и информатика" (Москва, 1-5 июля 1996 года), которая состоит в "пересмотре ориентиров: с прагматических узкоспециализированных целей на приобретение фундаментальных междисциплинарных знаний". Более того, как отмечено

в докладе В.Г. Кинелееа "Образование и цивилизация", сделанной на пленарном заседании того же конгресса, "Речь должна идти о качественно новых целях образования, о новых принципах отбора и систематизации знаний . . для достижения нового качества образованности личности и общества", т. е. о новых разработках в области дидактического программирования.

Во-вторых, тем, что, несмотря на развитый в теоретической и прикладной информатике аппарат математического моделирования базовых информационных объектов, вопросы включения используемых моделей в педагогическую практику остаются мало изученными. В частности, это относится к семантическому структурному анализу, являющемуся основой реализации новых методических направлений в педагогической информационной среде.

В-третьих, интеграцией России в мировую образовательно - информационную среду, что обусловливает ее активное участие в ставших уже традиционными таких международных видах деятельности, как разработка международных словарей и тезаурусов.

Становлению и развитию педагогической информатики способствовали работы таких ученых как Бордовского Г.А., Извозчикова В.А., Лаптева В.В., Нестеровой Т.М., Плоткина В.Б., Румянцева И.А., Шлеймер A.A. и др. В частности, фундаментальные проблемы понятийно-концептуального аппарата нашли отражение в работах Бархударова С.Г., Бордовского Г.А., Извозчикова В.А. Исаева Ю.Н., Кантора И М., Лотте Д.С., Марс-зова В.В., Пугач В.И., Пустильника И.Г., Шиловой О.Н. и других.

Теоретической и практической разработке новых информационных технологий и адаптации уже известных с целью совершенствования образовательного процесса посвящено большое число работ, среди которых следует отметить труды Бордовского Г.А., Бороненко ТА, Баграменко Я.А., Гузеева В.В., Извозчикова В.А., Кузнецова Э.И., Лаптева В.В., Лапчик М.П., Разумовского В.Г., Романенко В.Н., Совегова Б.Я., Слуцкого A.M., Суворина Е.А., Тумалевой Е.А., Швецкого М.В. и многих других.

В настоящей работе продолжена разработка идей Извозчикова В.А., Лесохина М.М., Пиотрорского Р.Г., Швецкого М.В., Шиловой О.Н. относительно расширения концептуального поля категории 'Тезаурус" в сферу педагогической информатики и разработана методика сравнительного анализа семантической значимости олемен-

too баз знаний, основывающаяся на выделении их гиперграфового остова, интерпретируемого как тезаурус соответствующей предметной области. Методика использования полученных результатов продемонстрирована на разделе "Вероятностные основы информатики", преподаваемом для курсантов Санкт - Петербургского высшего военного инженерного училища связи (СПВВИУС), специализирующихся в области программного и технического обеспечения ЭВМ.

Диссертационная работа выполнена в рамках научно-исследовательской программы "Интегративная открытая развивающая система непрерывного педагогического образования" (Руководитель - действительный член РАО, профессор Г.А. Бордовский) по направлению - "Информационные технологии обучения" (научный руководитель профессор В.А. Извозчиков).

Гипотеза исследования заключается в следующем: если у студентов технических вузов формировать оптимальный по содержанию тезаумент по вероятностным основам информатики, на основе формализованного гиперграфового способа представления соответствующего личностного тезауруса и получаемых из такого представления количественных оценок смысловой значимости составляющих его единиц, характеризующийся не столько количеством переданной обучающимся информации, сколько глубиной ее усвоения и умением ее использовать, то это позволит им на более высоком качественном уровне усваивать дисциплины, связанные с программным и техническим обеспечением вычислительной Техники, а также развить способность к дальнейшему самостоятельному образованию.

Концепция исследования состоит в признании того, что одной из целей образования и, в частности, обучения можно признать формирование у обучающегося оптимального по содержанию тезаумента, адекватного соответствующему научному тезаурусу.

Цель исследования заключается в разработке модели доступного для восприятия и достаточного по содержанию личностного тезауруса на основе его формализованного описания и семантического анализа с использованием современных

информационных технологий, и выработке рекомендаций по методике формирования у обучающихся адекватного тезаумента.

Объектом исследования является личностный тезаурус по разделу "Вероятностные основы информатики'' студента технического вуза.

Предметом исследования является соотношение научного и личностного тезаурусов и их формальное описание.

Для подтверждения гипотезы и достижения цели исследования решались следующие конкретные задачи:

1. Обоснование, на основе анализа научной, научно-методической и психолого-педагогической литературы, необходимости идентификации категории "Тезаурус" в сфере педагогической информационной среды.

2. Идентификация понятий "Научный тезаурус", "Личностный тезаурус", "Тезэумент" в сфере педагогической информационной среды.

3. Разработка общей схемы соотношения обыденного языка, выступающего в роли метаязыка, личностного тезауруса и тезауменга.

4. Разработка структуры информационной модели обучающей системы по формированию тезаумента.

5. Исследование содержания и структуры личностного тезауруса по разделу "Вероятностные основы информатики".

6. Проведение количественного анализа смысловой значимости элементов тезауруса на основе его гиперграфового представления.

7. Экспериментальная проверка эффективности предложенной концепции формирования вероятностного тезаумента при обучении студентов (курсантов военных инженерных учипищ).

Для решения поставленных задач применены следующие методы исследования:

1. Изучение и анализ литературы по педагогике, психологии, информатике и специальной литературы, связанной с проблемой диссертационного исследования.

2. Анализ образовательного процесса в высших военных инженерных училищах и в ряде технических вузов по математике и информатике.

3. Педагогическое наблюдение, беседы, и тестирование обучающихся.

4. Планирование, проведение и анализ педагогического эксперимента.

5. Обсуждение результатов исследования со специалистами в соответствующих предметных областях.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в подходе к обучению как к процессу формирования оптимального тезаумента обучающегося на основе количественной оценки смысловой значимости составляющих его понятий, вытекающих из анализа гиперграфового представления личностного тезауруса.

Теоретическое значение исследования состоит:

1. В определении понятий "Научный тезаурус", "Личностный тезаурус" как категорий педагогической информатики.

2 Во введении нового термина "Тезаумент" и его определении.

3. В разработке общей схемы соотношения обыденного языка, научного тезауруса, личностного тезауруса и тезаумента.

4. В разработке структуры информационной модели обучающей системы по формированию тезаумента,

5. В разработке математического аппарата для описания структуры личностного тезауруса и получения количественных оценок смысловой значимости входящих в него элементов.

Практическое значение заключается:

1. В разработке структуры личностного тезауруса по разделу "Вероят-ностные основы информатики" для студентов.

2. В анализе гиперграфового представления личностного тезауруса по указанному разделу.

3. В выявлении смысловой значимости элементов тезауруса на основе количественных оценок, получаемых посредством разработанных математических методов.

4. В разработке автоматизированного обучающего курса по разделу "Вероятностные основы информатики" для курсантов СПВВИУС.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Определение понятий "Научный тезаурус" - информационный базис некоторой предметной области, и "Личностный тезаурус" - преподаваемое подмножество соответствующего научного тезауруса, как категорий педагогической информационной среды.

2. Введение и определение понятия "Тезаумент" как отражения в сознании индивидуума предназначенного ему личностного тезауруса.

3. Методика количественной оценки смысловой значимости элементов тезауруса, основывающаяся на изучении локальной структуры описывающего его гиперграфа.

4. Информационная модель процесса формирования тезаумента, позволяющая осуществить переход к компьютерной реализации и поддержке тезаурусов.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы обсуждены и одобрены на: межвузовской научно-методической конференции "Проблемы повышения эффективности образовательного процесса в высших военно-учебных заведениях в условиях реформирования вооруженных сил" (Пушкин, 1994), второй межведомственной научно-технической конференции "Проблемные вопросы сбора, обработки и передачи информации в сложных радиотехнических системах" (Пушкин, 1995), межвузовской научно-технической конференции "Военная радиоэлектроника: опыт использования и проблемы подготовки специалистов" (Петродворец, 1996), научно-методической конференции "Теория и практика совершенствования образовательного процесса В академии на базе современных технологий обучения" (Санкт-Петербург, 1996), межвузовской научно-методической конференции "Проблемы и пути совершенствования профессиональной подготовки выпускников высших военно-

учебных заведений" (Пушкин, 1996), международной конференции "Современные технологии обучения" (Санкт-Петербург, 1997).

Внедрение результатов работы.

Результаты исследования внедрены в учебный процесс СПВВИУС, что подтверждено выпиской из решения Ученого Совета училища, а также использовались выпускниками при выполнении дипломных проектов. Методика количественной оценки смысловой значимости элементов тезауруса внедрена в Военной академии связи и Военно-морской академии им. Н.Г.Кузнецова, что подтверждено актами реализации.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и 7 приложений. Общий объем 210 страниц, из них 164 страницы машинописного текста, 35 рисунков и 15 таблиц. Список литературы содержит 138 наименований на 16 страницах. Объем приложений -30 страниц.

Содержание работы

В первой главе "Идентификация тезауруса как одна из актуальных проблем новых информационных технологий" проведен анализ более двадцати из существующих определений тезауруса, условно разделенных на четыре группы: лингвистическую, информационно-поисковую, кибернетическую и педагоги ко информационную. На этой основе прослеживается расширение концептуального поля рассматриваемого понятия от трактовки его как специального вида словаря до категории, представляющей собой одно из базовых понятий педагогической информатики. Результатом явилось выделение и определение таких понятий как "Научный тезаурус", "Личностный тезаурус", введение нового термина "Тезаумент" и его определения, которые составляют первое и второе положения, выносимые на защиту:

Научный тезаурус - синтаксически детерминированный открытый информационный базис определенной научной предметной области, семантически структуриро-

ванный в соответствии с имеющимися на данный момент специфическими для нее отношениями.

Личностный тезаурус - логически замкнутое подмножество соответствующего научного тезауруса, предназначенное для усвоения индивидуумом с целью его успешного ориентирования й функционирования в рассматриваемой предметной области.

Тезаумент - отражение в сознании индивидуума, предназначенного ему личностного тезауг.уса, составляющее на данный момент запас активно используемых знаний, умений и навыков в соответствующей предметной области.

Основным п предлагаемом определении научного тезауруса является дкцент на присущую этому понятию двойственную природу. С одной стороны, тезаурус представляет собой множество Лексических единиц описывающих наиболее существенные концепты разных уровней, т.е. имеет синтаксически детерминированную структуру. С другой стороны, Что более важно, он позволяет проследить всевозможные логические взаимосвязи, порождающие семантическую иерархию для описания предметной'области. Разуме« тся, предлагаемая семантическая структура является открытой, т.е. постоянно развивается и совершенствуется по мере накопления научных знаний.

Большой объем и сложность научного тезауруса Делает его подобным энциклопедии и мало пригодным для преподавания. Одной из основных задач в педагогике, вообще, и в педагогической информатике, в частности, является разработка методики отбора логически завершенного, обеспечивающего достижения образовательных целей, предусмотренных программой, и доступного по объему подмножества научного тезауруса, Предназначенного для преподавания, т.е. соответствующего личностного тезауруса.

В отличии от Научного тезауруса личностный тезаурус носит гораздо более индивидуальный и субъективный характер, что определяется как реальным контингентом обучаемых, так и педагогическими воззрениями и знаниями преподавателя.

Наконеи результатом образовательного процесса является формирование у обучаемого долговременных знаний, умений и навыков в данной предметной области, адекватных преподаваемому личностному тезаурусу, которые он способен активно использовать в своей учебной, а затем и профессиональной деятельности. Для идентификации этих присущих индивидууму характеристик предлагается использовать термин "Тезаумент".

Далее в первой главе анализируются свойства единиц тезауруса (понятий) и их словесных эквивалентов (терминов). Делается вывод о том, Мто одной из основных задач обучения можно признать формирование у обучающихся тезаумента адекватного личностному тезаурусу. Прослеживается соотношение обыденного языка (выступающего в роли метаязыка), личностного тезауруса и тезаумента, и на этой основе предлагается информационная модель адаптивной обучающей системы для формирования тезаумента обучающегося, адекватного соответствующему личностному теяаурусу. Структура разработанной модели (рис. 1) ориентирована на переход к компьютерной реализации и поддержке тезаурусов, что составляет положение, выносимое на защиту.

Рис. 1. Информационная модель адаптивной обучающей системы для формирования

тезаумента

Практической реализацией предлагаемых теоретических положений является разработка фрагмента личностного тезауруса по разделу "Вероятностные основы информатики" и автоматизированного обучающего курса по тому же разделу, постро-

энному на основе предлагаемой информационной модели обучающей системы для формирования тезаумента обучающегося.

Во второй главе "Информационный подход к моделированию образовательного процесса" проводится сравнительный анализ четырех моделей образовательного процесса. Первая из них предложена группой авторов в составе: ГА. Бордовского, В.А.Извозчнкова, И.А. Румянцева, A.M. Слуцкого в 1989 году. Вторая - группой авто-роз в составе: T.Ä. Бороненко, В.Б. Плоткина, И.А. Румянцева; A.A. Шлеймер, Т.М. Нестеровой в 1989 году. Третья - И.В. Злйцевским в 1995 году. Четвертая -В. Сергиевским и О. Полещук в 1996 году.

В результате проведенного анализа в качестве информационной модели.образовательного процесса принимается предложенная Зайцевским И.В. простейшая ка' ионическая схема образовательного процесса, которая не ограничивается только рамками взаимоотношений "учитель-ученик", а предусматривает "элемент" неадекватного восприятия обучающимся предлагаемого ему материала, что соответствует сформулированным выше идеям.

Подробно описаны назначение и структура каждого блока модифицированной модели образовательного процесса с точки зрения формирования тезаумента обучающегося адекватного личностному тезаурусу. Особое внимание акцентируется на том, что многомерный (по Шанкину Ю.П.) план содержания учебного материала, предлагаемого реципиенту (обучающемуся), вступает в противоречие с линейным планом (согласно Пшеничной Л.Э.) его выражения посредством различных языковых кодов. В связи с этим оптимизация учебного процесса сводится к минимизации величины рассогласования между соответствующими элементами кортежей, описывающих характеристики нормативного и действительного (на данный момент времени) состояния обучающегося. В заключении делается вывод о том, что состояние реципиента на каждый момент времени может быть описано кортежем (t,g,d), где t -содержание тезаумента обучаемого, (g,d)eGxD, G - множество технологий обучения, D - множество факторов, определяющих уровень восприятия реципиента.

В третьей главе "Способы описания структуры тезауруса" на основе анализа моделей представления знаний, основанных на использовании логики предикатов первого порядка, продукций, фреймов, семантических сетей, паттернов и графов делается вывод о том, что какой бы подход к описанию знаний не использовался, он приводит к графовому способу представления иерархической структуры рассматриваемой модели. Поскольку при реализации образовательного процесса основную роль играют структурно-логические отношения и дидактические особенности понятий и фактов, включаемых в тезаурус, то для формального описания структуры тезауруса целесообразным представляется использование гиперграфовой модели.

Общая идея гиперграфового представления тезаурусов информационного типа принадлежит авторам Белькову С.А., Гольдштейну С.Л., Ткаченко Т.Я. Диссертантом указанный подход применен к описанию структуры личностного тезауруса, и на его основе разработан математический аппарат, позволяющий проводить количественную оценку смысловой значимости элементов тезауруса, что также составляет содержание выносимого на защиту положении.

Суть предлагаемого метода заключается в следующем. Выбор базовых элементов и основных взаимосвязей элементов личностного тезауруса осуществляется экспертным путем. На основе проведенного выбора формируется (н,ш) гиперграф

// = (('. Е.Ф), где V{г,.....множество вершин, к ={<-,,...,^ - множество ребер, Ф -

отображение инцидентности, которое каждому ребру «■, ставит в соответствие подмножество </<(<•,) - {г,,1.......гА }с Г. к, =|</>(<у). Содержательно вершины интерпретируются как первичные элементы тезауруса (взаимно определяемые понятия, категории, факты), а ребра - семантические подгруппы, в которых логически связаны эти взаимно определяемые понятия. Ребра по иному именуются концептами (темами) и идентифицируются алиасами (заголовками): Т„Тг,...,Т„.

Основной целью является прослеживание влияния понятий, включаемых в тезаурус на различных этапах его формирования, друг на друга, и выяснения таким путем информационной значимости элементов телауруса. Если логические зависимости между понятиями представить в виде ориентированного графа, мерой информа-

ционнцй значимости отдельного понятия может служить количество ориентированных маршрутов, исходящих из вершины, соответствующей данному понятию. Это есть не что иное, как полустепень исхода вершины графа, задающего в целом структуру соответствующего локального тезауруса. В диссертационном исследовании анализируется двухуровневая логическая структура личностного тезауруса, которая затем разворачивается в некоторый ориентированный граф, описанный ниже.

Исходным пунктом намеченной последовательности действий служит кёнигово представление графа Н в виде простого ориентированного двудольного графа

A'„,„(//) = (f'u £,/!), где !>, <•)[()', t-)e V х£]& [vet-]} Полустепени вершин в графе А'(//) характеризуют непосредственную частоту

использования элементов тезауруса, а полустепени вершин - е, - насыщенность новыми понятиями соответствующего концепта. Разумеется, этот граф позволяет строить систему взаимных ссылок для организации справочно-информационной поддержки. Однако для учета дидактических особенностей элементов личностного тезауруса следует рассмотреть еще один ориентированный гнаф с = (£, 4 ) с множеством вершин Е= {7;,Г2,...,Г„,3и множеством дуг .4 = {¡,,п2.....описывающих логическую последовательность изучения тем с алиасами 7],Г,,...,'/',„. Если ввести в рассмотрение мультиграф С, являющийся транзитивным замыканием объединения графов А'(//) и G

C = U (K(//)u<7)\

а

то полустепени вершин v, в графе G будут характеризовать глобальную смысловую значимость (частоту ссылок) соответствующих первичных элементов тезауруса в данной предметной области. Именно эти понятия и первую очередь должны наполнять тезаумент учащегося, и на их формирование должны быть направлены усилия преподавателей.

Технически, исследование локальной структуры рассматриваемых графов реализуется на основе их мятричных представлений. Результирующей служит матрица смежности мультиграфа (1, которая может быть найдена по формуле

s(q=fs'(mryuG).

Поскольку графы K(U) и С, дизъюнктны (не имеют общих ребер), то 5(A(//)u G)= S(K(II))® S(G).

Следовательно,

Л = 1

Последнее позволяет вычислить полулепеии исхода для интересующих нас вершин.

Для графов с большими множествами вершин непосредственное вычисление матриц смежности их транзитивных замыканий может оказаться неэффективным с вычислительной точки зрения. Существенное снижение объема вычислений может быть достигнуто за счет использования ацикличности кёнигова представления гиперграфа, описывающего базовую структуру разделов соответствующей научной дисциплины. Полученная в диссертации теорема (стр.111) позволяет существенно редуцировать размеры исследуемых матриц и вскрывает смысл блоков исходной матрицы смежности. На основе этой теоремы эффективно исследуется локальная структура гиперграфа тезауруса, что позволяет количественно проанализировать смысловую значимость его базовых элементов.

Для практической реализации описанной схемы разработано соответствующее программное обеспечение, позволяющее произподить количественный анализ для тезаурусов средних объемов. Посредством него проведена оценка смысловой значимости элементов локального личностного тезауруса дпя раздела "Вероятностные основы информатики", что послужило основой сценария автоматизированного обучающего курса по указанному разделу.

Результаты диссертационного исследования, применяемые для формирования оптимального по содержанию личностного тезауруса, способствуют усилению фундаментального характера приобретаемых обучаемым знаний, что составляет основу современной образовательной парадигмы, и обеспечивает их долговременным характер, проявляющийся как в процессе дальнейшего обучения, так и в профессиональной деятельности. Подтверждением этому могут служить итоги проведенного диссертантом педагогического эксперимента, отраженные в главе 4.

Глава четвертая "Педагогический эксперимент" посвящена описанию содержания и методики проведения эксперимента, а также обработке и анализу полученного в ходе эксперимента статистического материала.

Эксперимент, состоящий в проверке того, что обучающие курсы, базирующиеся на предлагаемой методике, способствуют более успешному овладению дисциплинами инженерного цикла, составляющими основу их профессиональной деятельности, проводился с 1992 по 1997 гг. на базе СПВВИУС. Ввиду ограничений, обусловленных специфической организацией образовательного процесса, эксперимент носил локальный характер и затрагивал две контрольные и две экспериментальные группы. Общее число участников эксперимента составило 80 курсантов. Организация эксперимента и обработка полученного статистического материала проводилась в соответствии с методиками и рекомендациями, предложенными в трудах Бабанского Ю.К., Беляевой А.П., Беспалько В.П., Глаасса Д. и Стенли Д., Грабаря М.И. и Краснянской К.А., Ительсона Л.Б., Кузьминой Н.В., Кыверялга А. , Пустыльника Е.И. Рузавина Г.И. и других. •

Эксперименгапьная работа включала в себя пять этапов. На первом - сформу лированы цель и задача эксперимента.

Основной задачей проведенного педагогического эксперимента было сравне ние результатов обучения по традиционно используемой в военных ВУЗах и внов! предлагаемой методике прэподавания раздела "Вероятностные основы информати ки" с целью проверки эффективности последней.

Общий план проведения эксперимента включал в себя:

1. Теоретическое обоснование предпагаемых новых тематических планов и ме тодических разработок.

2. Переработка тематических планов.

3. Создание новых методических разработок по всем видам учебных занятий.

4. Разработка соответствующих автоматизированных курсов (занятий).

Подготовка преподавателей к проведению занятий по новому тематическом

плану и новым методическим разработкам.

6. Проведение всего комплекса занятий по разработанной методике.

7. Проведение контрольных мероприятий, характеризующих степень усвоения

изучавшегося материала.

8. Наблюдение и анализ успеваемости по последующим общетехническим и

общеинженерным дисциплинам. "

9. Обработка и анализ полученного в ходе эксперимента статистического материала.

Взаимосвязь перечисленных пунктов плана и сроки их выполнения представлены в виде сетевого графа.

На втором этапе была выдвинута основная гипотеза эксперимента, состоявшая в проверке того, что обучающие курсы по разделу "Вероятностные основы информатики", базирующиеся на предлагаемой методике количественной оценки смысловой значимости единиц тезауруса и направленные на формирование у обучающихся оптимального по содержанию тезаумента, способствуют более успешному овладению дисциплинами инженерного цикла, составляющими основу их профессиональной деятельности.

Третий и четвертый этапы заключались в разработке методики и технологии эксперимента и его проведении. Содержание констатирующего эксперимента сводилось в основном к сбору информации об успеваемости в контрольных группах по указанному разделу и изучающимся на старших курсах дисциплинам, связанным с математическим и программным обеспечением вычислительной техники, а также ее технической эксплуатацией.

Эксперимент, проводившийся в двух остальных группах, носил преобразующий характер, поскольку был связан с изменением как объема изучаемого материала, так и с предварительно теоретически обоснованной расстановкой акцентов при формировании тезаумента учащихся. С этой целью в экспериментальных группах Основное внимание при обучении было направлено на адекватное прочное усвоение элемен тов личностного тезауруса, имеющих наибольшую смысловую значимость.

В результате был собран статистический материал, послуживший основой для дальнейшего сравнительного анализа и разделенный на три группы:

1. Показатели успеваемости контрольных и экспериментальных групп по рассматриваемому разделу (экзаменационные оценки).

2. Показатели успеваемости тех же групп по общеинженерным дисциплинам (средний экзаменационный балл по всему циклу соответствующих дисциплин).

.V Показатели успеваемости тех же групп по общетехническим дисциплинам (средний экзаменационный балл по всему циклу соответствующих дисциплин).

Последний этап включал в себя математическую обработку статистических данных с целью количественной проверки выдвинутой гипотезы и касался нескольких аспектов, по-разному характеризующих уровень успеваемости.

Применение однофакгорного дисперсионного анализа к результатам экзаменов по разделу "Вероятностные основы информатики" подтвердило гипотезу о неслучайном характере более высокого среднего балла в экспериментальных группах.

Для сравнения абсолютных значений количественных оценок уровня успеваемости были найдены доверительные интервалы для математических ожиданий средних баллов в контрольных и экспериментальных группах. Ввиду того, что дисперсии соответствующих выборок неизвестны, построение доверительных интервалов проводилось на основе статистики Стьюдента. Расчеты показали, что средний экзаменационный балл в экспериментальных группах значимо отличается в большую сторону, что позволяет считать предлагаемую методику более эффективной по сравнению с традиционной в плане усвоения основных понятий изучаемого раздела.

В высших технических учебных заведениях раздел "Вероятностные основы информатики" имеет явно выраженный прикладной характер. По этой причине существенный интерес представляет установление зависимости между количественными характеристиками успеваемости по этому разделу и общеинженерным дисциплинам. Как показывают расчеты в контрольных группах корреляция между успеваемостью по разделу "Вероятностные основы информатики" и специальным дисциплинам носит неустойчивый (подчас отрицательный) характер. Напротив, в экспериментальных группах наблюдается явно выраженная положительная корреляция между указанными факторами. Последнее позволяет сделать вывод, что предлагаемая методика вполне эффективна с точки зрения долгосрочных результатов успеваемости как по общеинженерным, так и общетехническим дисциплинам.

Основные выводы и результаты исследования.

Итогами проведенного диссертационного исследования являются разработки в области теоретической и практической информатики, методическая реализация которых осуществлена в разделе "Вероятностные основы информатики".

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Выделены и определены понятия "Научный тезаурус" и "Личностный тезаурус" как категории педагогической информационной среды. Введен новый термин "Тезаумент" и дано его определение как категории педагогической информационной среды.

2. Сделан вывод о том, что одной из основных целей образования (обучения) в современном информационном обществе можно признать формирование тезаумен-та обучающегося, адекватного соответствующему научному тезаурусу.

3 Прослежено соотношение обыденного языка (метаязыка), личностного тезауруса и тезаумента, что послужило основой для разработки информационной мо-депи адаптивной обучающей системы для формирования тезаумента обучающегося, адекватного соответствующему личностному тезаурусу.

Разработана программа раздела "Вероятностные основы информатики", имеющего большое практическое применение в теории информации и занимающего одно из основополагающих мест в профессиональной подготовке специалистов в области информатики.

5. Разработан фрагмент локального личностного тезауруса по разделу "Вероятностные основы информатики".

6. Рассмотрен профессиональный аспект использования понятий "Научный тезаурус", "Личностный тезаурус" и "Тезаумент" при изучении методики преподавания информатики.

7. Произведена модификация элементов информационной модели образовательного процесса, в направлении достижения основной цели обучения: минимизации величины рассогласования между нормативным и действительным состоянием тезаумента реципиента.

N. Предложено для получения количественных оценок смысловой значимости элементов личностного тезауруса исследовать локальную структуру транзитивного

2 3ак.193

17

замыкания мультиграфа K(H)+G, где К(Н)- кёнигово представление гиперграфай, описывающего взаимосвязь понятий внутри тезауруса; G - орграф, описывающий логическую взаимосвязь алиасов графа 11.

9. Сформулирована и доказана теорема, позволяющая существенно редуцировать размеры исследуемых матриц смежности и эффективно исследовать локальную структуру гиперграфа тезауруса, что позволило разработать программное обеспечение, позволяющее производить количественный анализ для тезаурусов средних объемов.

10. Приведен пример описания мографовой (гиперграфовой) структуры локального личностного тезауруса для раздела "Вероятностные основы информатики".

11. Разработан и внедрен в образовательный процесс автоматизированный обучающий курс по ряду тем указанного выше раздела.

12. Экспериментально подтверждено, что предлагаемая методика достаточно эффективна с точки зрения долгосрочных результатов успеваемости по различным циклам дисциплин.

Основное содержание и результаты исследования отражены в следующих работах автора:

1. Монахова Л.Ю. Сборник задач по высшей математике. Ч. 6. - Л.: ЛВВИУС им. Ленсовета, 1990, 52 с.

2. Гедз И.В., Монахова Л.Ю. Сборник задач по высшей математике. Ч. 7. - СПб: СПВВИУС, 1992, 56 с.

3. Номоконов М.К., Монахова Л.Ю. Лекции и практические занятия по высшей математике. Элементы математической статистики. - СПб: СПВВИУС, 1993, 76 с.

4. Конюховский B.C., Монахова Л.Ю. Введение в математический анализ. - СПб: СПВВИУС, 1994, 167 с.

5. Конюховский B.C., Монахова Л Ю. Опыт использования автоматизированных обучающих систем в математических спецкурсах //Тезисы докладов на Межвузовской науч.-методич. конф. "Проблемы повышения эффективности образовательного процесса в высших военно-учебных заведениях в условиях реформирования вооруженных сил". - Пушкин. 1994. -С. 185-186.

6. Монахова Л.Ю. Формирование у обучаемых теоретико-вероятностного тезауруса на основе автоматизированного учебного курса //Тезисы докладов на Второй межвед. научн. -технич. конференции "Проблемные вопросы сбора, обработки и передачи информации в сложных радиотехнических системах". - Пушкин. 1995. - С. 144.

7. Конюховский B.C., Монахова Л.Ю. Использование программных средств при проведении занятий по вычислительной математике II Тезисы докладов на Межвуз. науч.-методич. конф. "Проблемы и пути совершенствования профессиональной подготовки выпускников высших военно-учебных заведений". - Пушкин. 1996. - С. 185186.

S. Монахова Л.Ю. Сценарий практического занятия по вычислительной математике с использованием программных средств II Тезисы докладов на Межвуз. науч.-методич. конф. "Проблемы и пути совершенствования профессиональной подготовки выпускников высших всенно-учебных заведений". - Пушкин. 1996. - С. 195-196

9. Конюховский B.C., Монахова Л.Ю. Количественный анализ логической значимости элементов тезауруса по научным дисциплинам II Современные технологии обучения. Материалы Международной конференции. - СПб. 1997. - С. 119-120.

К). Монахова Л.Ю. Идентификация понятий научный тезаурус, личностный тезаурус и теэаумент в области педагогической информатики II Современные технологии обучения. Материалы Международной конференции. - СПб. 1997. - С. 249-250.

М.Монахова Л Ю. Гиперграфовое описание структуры тезауруса //Рос. гос. лед. ун-т им А.И. Герцена. - СПб. 1997. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ, № 878-В/Э7.

12. Монахова Л. Ю. Тезаурус. What Is it? II Вы и Ваш компьютер. 1997. №3.-С. 24.

Участие соавторов в перечисленных совместных публикациях заключалось в следующем. В сборнике задач [2J - половина объема разработки. В учебных пособиях [3, 4] осуществлена разработка теоретической части. В работах [5, 7, 9] B.C. Конюховский принимал участие в постановке задач и обсуждении результатов исследования.

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Монахова, Лира Юльевна, 1997 год

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА ПЕРВАЯ.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТЕЗАУРУСА КАК ОДНА ИЗ АКТУАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ НОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

1 . 1 Постановка задачи идентификации тезауруса как категории педагогической информатики

1 . 2 Анализ изменения семантического содержания категории "Тезаурус" (исторический аспект) . 27 1 . 3 Характеристика единиц тезауруса (понятий) и их словесных эквивалентов (терминов).

1 . 4 Содержание личностного тезауруса по курсу

Вероятностные основы информатики".

1 . 5 Соотношение личностного тезауруса и тезаумента.

1.6 Профессиональный аспект использования рассматриваемых понятий

ВЫВОДЫ

ГЛАВА ВТОРАЯ

КОНЦЕПЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ПОДХОДА К МОДЕЛИРОВАНИЮ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА.

2 . 1 Сравнительный анализ некоторых моделей образовательного процесса.

2 . 2 Характеристика элементов модели образовательного процесса

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ СТРУКТУРЫ ТЕЗАУРУСА.

3.1 Анализ способов представления тезауруса

3.2 Обзор используемого аппарата теории графов

3.3 Гиперграфовое описание структуры тезауруса . 108 3 . 4 Разработка гиперграфового представления тезауруса по разделу "Вероятностные основы информатики".

3 . 5 Компьютерная реализация фрагмента информационно-вероятностного личностного тезауруса

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ.

4 . 1 Содержание и проведение педагогического эксперимента.

4 . 2 Обработка и анализ результатов педагогического эксперимента

Введение диссертации по педагогике, на тему "Адаптация информационных технологий к формированию тезауруса у студентов технических вузов"

Современный этап развития общества, который можно характеризовать как информационный [39. с. 16; 40. с. 122], знаменателен тем, что объектами наиболее пристального внимания становятся информация и научные знания [56. с. 11. Результатом явилось становление и интенсивное развитие новой отрасли науки - информатики, которая по мнению Ю.А.Шрейдера чу занимается наведением мостов через пропасть, разделяющую информацию и знания как сущности разной природы" [134. с. 3].

Не вызывает сомнения, что информатика эволюционируя на наших глазах, из технической научной дисциплины о методах и средствах обработки информации, превращается в фундаментальную науку о закономерностях информационных процессов в природе и обществе" [56. с. 2]. В определенном смысле информатика становится всеобъемлющей научной дисциплиной, существенно влияющей на содержание, а также методику изучения и преподавания ряда традиционных дисциплин. В первую очередь это относится к предметам математического цикла и педагогике .

На стыке информатики и педагогики оформилось новое направление научных исследований - педагогическая информатика [13. с. 16], требующая развития своего понятийно-концептуального аппарата [13 . с. 21].

В настоящей работе предпринята попытка сравнительного анализа семантической значимости элементов баз знаний, основывающегося на выделении их гиперграфового остова, интерпретируемого как тезаурус соответствующей предметной области .

Актуальность предлагаемого диссертационного исследования обусловлена следующими аспектами.

Во-первых, реализацией новой государственной образовательной парадигмы, сформулированной в национальном докладе РФ "Политика в области образования и новые информационные технологии" на Международном конгрессе ЮНЕСКО "Образование и информатика" (Москва, 1-5 июля 1996 года) [91], которая состоит в "пересмотре ориентиров: с прагматических узкоспециализированных целей на приобретение фундаментальных междисциплинарных знаний" [91. с. 7]. Как отмечено в докладе В. Г. Кинелева "Образование и цивилизация", сделанном на пленарном заседании того же конгресса, "Речь должна идти о качественно новых целях образования, о новых принципах отбора и систематизации знаний . для достижения нового качества образованности личности и общества" [2. с. 26], т. е. о новых разработках в области дидактического программирования [40. с. 9]. Из чего вытекает основная концепция исследования, состоящая в признании того, что целью образования и, в частности, обучения является формирование у обучающегося оптимального по содержанию тезаумента адекватного соответствующему научному тезаурусу.

Во вторых, тем, что, несмотря на развитый в теоретической и прикладной информатике аппарат математического моделирования базовых информационных объектов, вопросы включения используемых моделей в педагогическую практику остаются мало изученными. В частности, это относится к семантическому структурному анализу. Являющемуся основой реализации новых методических направлений в педагогической информационной среде [45. с. 78].

В третьих, интеграцией России в мировую образовательно-информационную среду, что обуславливает ее активное участие в ставших уже традиционными таких международных видах деятельности, как разработка международных словарей и тезаурусов [81. с. 5]. "Таким образом, проблема терминологии и соответствующего тезауруса становится одной из актуальнейших проблем кибернетической педагогики и новых информационных технологий" [45. с. 83].'

Становлению и развитию педагогической информатики способствовали работы таких ученых как Бордовского Г.А., Боро-ненко Т.А., Извозчикова В.А., Нестеровой Т.М., Плоткина В.Б., Румянцева И.А., Слуцкого A.M., Шлеймер A.A., и др. [13, 14, 39] .

В частности, фундаментальные проблемы понятийно-концептуального аппарата нашли отражение в работах Бархударова С.Г., Бордовского Г.А., Извозчикова В.А. Исаева Ю.Н., Кантора И.М., Лотте Д.С., Морозова В.В. Пугачева B.C., Пус-тильника И.Г. , Шиловой О.Н., и других [8, 39, 49, 74, 43, 126, 98, 97, 127].

Разрабатываемый понятийно-концептуальный аппарат педагогической информатики служит фундаментом, на котором базируются перспективные информационные технологии [56. с. 5], без которых в настоящее время не представляется возможным успешное осуществление образовательного процесса.

Теоретической и практической разработке новых информационных технологий и адаптации уже известных с целью совершенствования образовательного процесса посвящено большое число работ, среди которых следует отметить труды Амдилян JI.K., Бордовского Г.А., Бороненко Т.А., Гузеева В.В., Ибну-манаф Наймы, Извозчикова В.А., Мамигоновой Т.А., Романенко В.Н., Сазонова Б., Советова Б.Я., Слуцкого A.M., Суворина Е.А., Тумалевой Е.А., Швецкого М.В., и многих других [2, 42, 28, 37, 77, 102, 105, 104, 12, 112, 118, 125, 109, 119, 15, 108] .

Актуальность исследований в области использования новых информационных технологий обусловлена все более широким повсеместным практическим использованием ЭВМ. Значительный вклад в теорию и практику компьютеризации в сфере образования внесли Готская И.Б., Извозчиков В.А., Кальнин С.М., Ко-бак В.А., Кесаманлы Ф.П., Коликова В.М., Мархель И.И., Монахов В.М., Румянцев И.А., Старостин И.А., Федоров Б.И. и др. [22, 30, 53, 50, 78, 84, 121, 23, 48].

Анализ публикаций, посвященных педагогической информатике, указывает на актуальность исследования и настоятельную необходимость решения ряда остающихся дискуссионными проблем. Отметим некоторые из них: канонизация предмета педагогической информатики; разработка информационной модели образовательного процесса; совершенствование понятийно - концептуального аппарата педагогической информатики;

- формирование математического аппарата, адекватно описывающего различные аспекты образовательного процесса;

- развитие методик моделирования различного рода учебных ситуаций, базирующихся на современных гипертекстовых и мультимедийных технологиях;

- разработка методик компьютерных представлений конкретных предметных областей на основе количественного анализа их математических моделей.

В диссертационной работе предлагается ряд подходов к решению некоторых из перечисленных проблем и их реализация на примере конкретной предметной области. В последнее время явно выраженную информационную направленность приобрели не только такие разделы дискретной математики, как математическая логика, теория множеств, теория алгебраических структур, комбинаторика и теория графов, но многие классические разделы, в частности, теория вероятностей [71. с.5].

Хорошо известна основополагающая роль теории вероятностей в решении количественных задач теории информации. Она, как сказано в "Энциклопедии кибернетики" под редакцией В.М. Глушкова, является "основой теории информации" [130. с. 182]. Многие актуальные направления информатики - математическая лингвистика, теория распознавания образов, моделирование интеллектуальной деятельности и т. д. в значительной степени развиваются на базе вероятностных методов.

Учет наметившихся тенденций нашел отражение в том, что для студентов (курсантов) кибернетических специальностей прикладная направленность начальной математической подготовки была переориентирована в сторону информатики. В частности, раздел "Введение в теорию вероятностей" стал рассматриваться как "Вероятностные основы информатики".

Признание того, что теория вероятностей составляет базовую основу информатики можно найти в работах Абдеева Р.Ф. [1. с. 161], Поспелова Д.А. [44. с. 41, 45], Советова Б.Я. [108. с. 15], а группа авторов из МФТИ: Горбачев О.Г., Гуз С.А., Натан A.A., Самыловский А.И. в учебном пособии для студентов "Статистические методы информатики", определяя информатику (в широком смысле) как "комплекс научных дисциплин, содержанием которых является разработка методов и средств извлечения информации из массивов эмпирических данных", что ассоциируется с теоретико-вероятностными моделями информационных процессов [20. с. 5]. Аналогичного мнения придерживаются Желдак М.И., Квитко A.M. в практикуме "Теория вероятностей с элементами информатики" [34], Иванов В. в учебном пособии "Теория вероятностей и теория информации" [38], Носов Н.П. в пособии для студентов "Математика и информатика" [92] . Обращение к указанному разделу связано еще и с тем, что как указывают авторы Лаптев В.В. и Швецкий М.В. в последнее время нередко приходится сталкиваться "с неизбежным снижением математического уровня программиста" [45. С. 137] .

Разработками в области адаптации новых информационных технологий к проблеме изучения студентами вузов теории вероятностей занимаются такие ученые как Быков В.М., Горбачев O.A., Гуз С.А., Натан A.A., Самыловский А.И., Иванов В., Желдак М.И., Квитко A.M., Колде Я.К., Котов Л.Н., Леонтьев Л.П., Мадер В.В., Юркевич A.B. и многие другие [16, 20, 38, 34, 54, 62, 70, 76, 131].

Перечисленные проблемы охватывают широкий круг задач педагогической информатики как теоретической,так и практической направленности, требующих детального изучения и разработки. Из проблем теоретической направленности в предлагаемой диссертационной работе рассматриваются:

- некоторые общие вопросы соотношения понятийного и терминологического аппаратов; процесс расширения концептуального поля категории "Тезаурус" от лингвистического до педагогико-информационного;

- определение понятий "научный тезаурус", "личностный тезаурус" как категорий педагогической информационной среды;

- введение термина тезаумент и его определение;

- вопросы соотношения общенаучного, личностного тезаурусов и тезаумента;

- сравнительные характеристики некоторых информационных моделей образовательного процесса;

- характеристика элементов информационной модели образовательного процесса с точки зрения эффективности достижимости основного результата - формирования у индивидуума тезаумента, адекватного соответствующему личностному тезаурусу;

- математический аппарат для описания структуры тезауруса ;

- некоторые аспекты гипертекстового представления тезаурусов;

- способы компьютерной реализации формирования и поддержки тезаурусов.

Все перечисленное делает исследование актуальным особенно в связи с переживаемым терминологическим взрывом на фоне взрыва информационного [127. с. 110].

Проводимые теоретические исследования сопровождаются разработками практического характера, относящимися к указанной выше предметной области.

В диссертации:

- разработана структура и содержание научного тезауруса для студентов технических вузов по разделу "Вероятностные основы информатики";

- произведен анализ гиперграфового представления личностного тезауруса по тому же разделу;

- выявлена, на основе количественных оценок, смысловая значимость элементов тезауруса по предлагаемому разделу;

- приведены примеры представления тезауруса в виде гипертекста ;

- предложен пример автоматизированного обучающего курса, представляющего собой компьютерную реализацию методики формирования тезаумента по тому же разделу.

Исследование эффективности предложенных теоретических и практических методов проводилось с 1992 года по настоящее время и включало в себя три этапа:

На первом этапе была выдвинута гипотеза исследования и сформулирована цель исследования.

Содержание гипотезы заключается в следующем: если у студентов технических вузов формировать оптимальный по содержанию тезаумент по вероятностным основам информатики, на основе формализованного гиперграфового способа представления соответствующего личностного тезауруса и получаемых из такого представления количественных оценок смысловой значимости составляющих его единиц, характеризующийся не столько количеством переданной обучающимся информации, сколько глубиной ее усвоения и умением ее использовать, то это позволит им на более высоком качественном уровне усваивать дисциплины, связанные с программным и техническим обеспечением вычислительной техники, а также развить способность к дальнейшему самостоятельному образованию.

Цель исследования заключается в разработке модели оптимального личностного тезауруса на основе его формализованного описания и семантического анализа с использованием современных информационных технологий, и выработке рекомендаций по методике формирования у обучающихся адекватного тезаумента.

На втором этапе были определены объект и предмет исследования .

Объектом исследования является личностный тезаурус по разделу ЛХВероятностные основы информатики" студента технического вуза.

Предметом исследования является соотношение научного и личностного тезаурусов и их формальное описание.

Для подтверждения гипотезы и достижения цели исследования на третьем этапе решались следующие конкретные задачи :

1. Обосновать, на основе анализа научной, научно-методической и психолого-педагогической литературы, целесообразность формирования личностного тезауруса у студентов технических вузов как основы для последующего успешного овладения дисциплинами инженерного цикла и методикой преподавания информатики.

2. Разработать общую схему соотношения обыденного языка, выступающего в роли метаязыка, научного тезауруса, личностного тезауруса и тезаумента.

3. Разработать структуру информационной модели обучающей системы по формированию тезаумента.

4. Исследовать содержание и структуру личностного тезауруса по разделу "Вероятностные основы информатики".

5. Провести количественный анализ смысловой значимости элементов тезауруса на основе его гиперграфового представления .

6. Экспериментально подтвердить эффективность предложенной концепции формирования вероятностного тезаумента при обучении курсантов военных инженерных училищ.

Для решения поставленных задач применены следующие методы исследования:

1. Изучение и анализ литературы по педагогике, психологии, информатике и специальной литературы, связанной с проблемой диссертационного исследования.

2. Анализ образовательного процесса в высших военных училищах по математике и информатике.

3. Педагогическое наблюдение, беседы, и тестирование обучающихся.

4. Планирование, проведение и анализ педагогического эксперимента.

5. Обсуждение результатов исследования со специалистами данной области.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в подходе к образовательному процессу как к процессу формирования оптимального тезаумента обучающегося на основе количественного анализа смысловой значимости составляющих его понятий, вытекающих из анализа гиперграфового представления личностного тезауруса.

Теоретическое значение состоит в разработке:

- определения понятий научный тезаурус, личностный тезаурус как категорий педагогической информационной среды;

- введение нового термина "тезаумент" и его определения ;

- общей схемы соотношения обыденного языка, научного тезауруса, личностного тезауруса и тезаумента;

- структуры информационной модели обучающей системы по формированию тезаумента;

- математического аппарата для описания структуры тезауруса и получения количественных оценок смысловой значимости элементов в него входящих.

Практическое значение заключается:

- в разработке структуры личностного тезауруса по разделу "Вероятностные основы информатики" для студентов технических вузов;

- в анализе гиперграфового представления личностного тезауруса по указанному разделу;

- в выявлении смысловой значимости элементов тезауруса на основе количественных оценок, получаемых посредством разработанных математических методов; в разработке обучающего курса по разделу "Вероятностные основы информатики" для курсантов военных училищ.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Определение понятий "научный тезаурус", "личностный тезаурус" как категорий педагогической информационной среды.

2. Введение и определение понятия "тезаумент" как категории педагогической информатики.

3. Методика количественной оценки смысловой значимости элементов тезауруса, полученной на основе гиперграфового способа его описания.

4. Информационная модель процесса формирования тезау-мента, разработанная в диссертационном исследовании, позволяет осуществить переход к компьютерной реализации и поддержке тезаурусов.

Структура диссертационного исследования и логика ее изложения отражает последовательность решения основных задач исследования.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и 7 приложений.

Заключение диссертации научная статья по теме "Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)"

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Выделены и определены понятия научный тезаурус и личностный тезаурус как категории педагогической информационной среды.

2. Введен новый термин тезаумент и дано его определение как категории педагогической информационной среды.

3. Сделан вывод о том, что одной из основных целей образования (обучения) в современном информационном обществе можно признать формирование тезаумента обучающегося адекватного соответствующему научному тезаурусу.

4. Предложено словообразование локальный личностный тезаурус.

5. Прослежено соотношение обыденного языка (метаязык), научного тезауруса, личностного тезауруса и тезаумента .

6. Разработана информационная модель адаптивной обучающей системы, имеющей измеряемую структуру, для формирования тезаумента обучающегося адекватного соответствующему тезаурусу.

7. Разработана программа раздела "Вероятностные основы информатики", имеющему большое практическое применение в теории информации и занимающей одно из основополагающих мест в профессиональной подготовке специалистов в области информатики.

8. Разработан фрагмент локального личностного тезауруса по разделу "Вероятностные основы информатики".

9. Рассмотрен профессиональный аспект использования понятий научный тезаурус, личностный тезаурус и те-заумент при изучении методики преподавания информатики .

10. С информационной точки зрения произведено описание элементов кибернетической модели образовательного процесса, ориентированного на достижение основной цели обучения: минимизации величины рассогласования между нормативным и действительным состоянием тезаумента реципиента, принятой в диссертационном исследовании .

11. Для количественного анализа смысловой значимости элементов тезауруса предлагается исследовать локальную структуру транзитивного замыкания мультиграфа

К(Н) + в, где К{Н) - кенигово представление гиперграфа Н, описывающего взаимосвязь понятий внутри тезауруса; С -орграф, описывающий логическую взаимосвязь алиасов графа Я.

12. Сформулирована и доказана теорема, позволяющая существенно редуцировать размеры исследуемых матриц смежности и эффективно исследовать локальную структуру гиперграфа тезауруса.

13. Разработано программное обеспечение, позволяющее производить количественный анализ для тезаурусов средних объемов.

14. Приведен пример описания гиперграфовой структуры локального тезауруса для раздела "Вероятностные основы информатики" и общие принципы его компьютерной реализации.

15. Экспериментально подтверждено, что предлагаемая методика достаточно эффективна с точки зрения долгосрочных результатов успеваемости по различным циклам дисциплин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными итогами проведенного диссертационного исследования являются разработки в области теоретической и практической информатики, методическая реализация которых осуществлена на конкретной учебной дисциплине.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Монахова, Лира Юльевна, Санкт-Петербург

1. Абдеев Р.Ф. Философия информационной цивилизации. Уч. пособие. М.: МГУ, 1994.

2. Адмилян JT.K. Современные информационные технологии. М.: Знание, 1990.

3. Алаев Э.Б. Социально-экономическая география. Понятийно-терминологический словарь. М.: Наука, 1983.

4. Алгоритмы и программы решения задач на графах и сетях. / Под ред. М.И. Нечепуренко. Новосибирск. 1990.

5. Ашхотов О., Здравомыслов М., Ашхотова И. Компьютерные технологии в образовании // Высшее образование в России, № 3, 1996, С. 109 -118.

6. Бабанский Ю.К. Введение в научное исследование по педагогике. М.: Педагогика, 1988.

7. Балабан В. Об остаточных знаниях студентов // Высшее образование в России, № 4, 199б, С. 62-64.

8. Бархударов С.Г. О значении и задачах научных исследований в области терминологии // Лингвистические проблемы научно-технической терминологии. -М.: Наука, 1970. С. 9-15.

9. Бельков С.А., Гольдштейн С.Л., Ткаченко Т.Я. Гипертекстовый тезаурус системных знаний // НТИ, № 3, 1996, С. 1-10.

10. Ю.Беляева А. П. Организация и проведение педагогического эксперимента в учебных заведениях профтехобразования. СПб. 1992.

11. Беспалько В.П. Программированное обучение. Дидактические основы. -М.: Наука, 1970.

12. Бордовский Г.А., В.А. Извозчиков, A.M. Слуцкий, Е.А. Ту-малева. Электронно-коммуникативные средства, системы и технологии обучения / Под ред. В.А. Извозчикова. СПб.: Образование, 1995.

13. Бордовский Г.А., Извозчиков В.А., Румянцев И.А., Слуцкий A.M. Проблемы педагогики информационного общества и основы педагогической информатики // Дидактические основы компьютерного обучения. J1. : ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1989. - С. 3-32.

14. Бороненко Т.А., Плотник В.Б., Румянцев И.А., Шлеймер A.A., Нестерова Т.М. Алгоритмическая теория обучения и контроля знаний (обзор методов) // Дидактические основы компьютерного обучения. Л.: ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1989. - С. 68-76.

15. Братчиков И.Л. Применение средств искусственного инлел-лекта в НИТО // Актуальные проблемы непрерывного педагогического образования. -СПб.: Образование, 1996. Вып. 3. - С. 76 - 83.

16. Быков В.М. Программированное пособие по теории вероятностей и математической статистике. Челябинск: ЧПИ, 1979.

17. Варга Д. Методика подготовки информационных тезаурусов / Пер. с венг. М.: ВИНИТИ, 1970.

18. Вентцель Е.С. Методологические особенности прикладной ма-М.: Знание, 1982. С. 37-54.

19. Гласс Д., Стенли Д. Статистические методы в педагогике и психологии. М.: Мир, 1976.

20. Горбачев О.Г., Гуз С.А., Натан A.A., Самыловский А. И. Статистические методы информатики. М.: МФТИ, 1992.

21. Государственный стандарт Союза ССР. Тезаурус информационно-поисковый одноязычный. Правила разработки, структура, состав и форма представления. ГОСТ 7.2 5-80.

22. Готская И.Б. Возможности ЭВМ в реализации индивидуального подхода в обучении // Дидактические основы компьютерного обучения. JI. : ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1989. - С. 140-147.

23. Грабарь М.И., Краснянская К.А. Применение математической статистики в педагогических исследованиях. Непараметрические методы. М.: Педагогика, 1977.

24. Грановская P.M. Элементы практической психологии. -JI. : ЛГУ, 1984.

25. Громов Г.Р. Очерки информационной технологии. М.: Наука, 1992.

26. Грязнухина Т.А., Пшеничная Э.Ф. Система информационного поиска. К.: Наук, думка, 1964.

27. Гузеев В.В. Системные основания образовательной технологии. М.: Знание, 1995.

28. Джонассен Дэвид X. Компьютеры инструменты познания: изучение с помощью технологии, а не из технологии // Информатика и образование, № 4, 1996, С. 117-131.

29. Дидактические основы компьютерного обучения: Сб. научн. трудов / Под ред. В. А. Извозчикова. JI.: ЛГПИ им. А. И. Герцена, 1989.

30. Дьедонне Ж. Абстракция и математическая интуиция // Математики о математике. -М.: Знание, 1982. С. 6-21.

31. Емеличев В.А., Мельников O.A., Сарванов В.И., Тышкевич Р.И. Лекции по теории групп. М.: Наука, 1990.

32. Еремин Е. А. Почему система Delphi интересна для образования? // Информатика и образование, № 1, 1997, С. 65-69.

33. Желдак М.И., Квитко A.M. Теория вероятностей с элементами информатики. Практикум. Киев: Выща школа, 1989.

34. Зайцевский И.В. Методологические основы образовательной деятельности общественных образовательных учреждений (информационный аспект) // НТИ, сер.1, № 12, 1995. С. 9-15 .

35. Зайцевский И.В., Серов В.Р. Информационные модели общественных образовательных учреждений // НТИ, сер.2, № 12,1995. С. 18-22.

36. Ибнуманаф Найма. Развитие современных педагогических технологий. Ростов-на-Дону. 1994.

37. Иванов В. Теория вероятностей и теория информации. М.: МЭСИ, 1976.

38. Извозчиков В.А. Информационная эдукология: новые информационные технологии обучения. СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 1991.

39. Извозчиков В.А. Основы методологии и технологии научных исследований в информационно-образовательном обществе // Непрерывное педагогическое образование. -СПб.: Образование, 1996. Вып. XIII. - С. 120 - 135.

40. Извозчиков В.А., Шилова О.Н. Информационно-педагогический тезаурус. Уч. пособие. СПб.: РГПУ им. А.И. Герцена, 1996.

41. Извозчиков В.А. Теоретические основы использования новых информационных технологий в обучении // Дистационное образование: проблемы и перспективы. С.Пб: Образование,1996. С. 32-53

42. Информатика в понятиях и терминах / Под ред. В.А. Извоз-чикова. М.: Просвещение, 1991.

43. Информатика. Энциклопедический словарь для начинающих / Под ред. Поспелова Д.А. М.: Мир, 1994.

44. Информационные технологии в системе непрерывного педагогического образования. Проблемы методологии и теории. / Под общ. ред. В. А. Извозчикова. СПб.: Образование, 1996.

45. Ительсон Л.Б. Математические и кибернетические методы в педагогике. М.: Педагогика, 1964.

46. Калашников М.Б., Регуш Л.А. Психологические аспекты компьютеризации обучения // Дидактические основы компьютерного обучения. Л.: ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1989. - С. 33-43.

47. Кантор И.М. Понятийно терминологическая система педагогики: Логико - методологические проблемы. -М. : Педагогика, 1980.

48. Кинелев В. Образование и цивилизация // Высшее образование в России, № 3, 1996, С. 4-12.

49. Кинелев В.Г. Образование и цивилизация. Доклад на пленарном заседании II Международного конгресса "Образование и информатика" 1 июля 1996г., Москва // Информатика и образование, № 5, 1996, С. 21-28.

50. Кобак В.А. Принципы использования ЭВМ в процессе решения технических задач / / Дидактические основы компьютерного обучения. JI. : ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1989. - С. 132140 .

51. Колде Я.К. Практикум по теории вероятностей и математической статистике. М.: Наука, 1991.

52. Колин К. К. Социальная информатика новое направление j научных исследований // Системы и средства информатики. -М.: Наука, 1995. - Вып. 7.

53. Колин К.К. Эволюция информатики и проблемы формирования нового комплекса наук об информации // НТН, сер.1, № 5, 1995. С. 1-7.

54. Конюховский B.C., Монахова Л.Ю. Количественный анализ логической значимости элементов тезаурусов по научнымдисциплинам // Материалы международной конф. "Современные технологии обучения". СПб. 1997. - С. 119-120;

55. Конюховский B.C. Основы теории графов. СПб.: СПВВИУС, 1992 .

56. Костикова М.Н. Реформирование педагогического образования // Актуальные проблемы непрерывного педагогического образования. СПб.: Образование, 1996. - Вып. 3. - С. 210 - 217.

57. Котова Л.Н. Теория вероятностей в задачах и упражнениях. Л.: ЛГУ, 1988.

58. Кудрявцев Л.Д. Современная математика и ее преподавание. -М.: Наука, 1985.

59. Кузьмина Н.В. Методы системного педагогического исследования. Л. 1980.

60. Курант Р. Математика в современном мире // Математики о математике. -М.: Знание, 1982. -С. 22-36.

61. Кыверялг A.A. Вопросы методики педагогических исследований. Таллин. 1971.

62. Кыверялг A.A. Методы исследования в профессиональной педагогике. Таллин: Валгус, 1980.

63. Ларнер И.Я. Дидактические основы методов обучения. М.: Наука, 1981.

64. Лебедева И.А. Методика отбора содержания обучения будущих учителей информатики конструированию компиляторов: Автореф. дис. .к-да пед. наук. СПб. 1996.

65. Леонтьев Л.П. Альбом-справочник по теории вероятностей и математической статистике. Рига. 1977.

66. Лесохин М.М., Лукьяненков К.Ф., Пиотровский Р.Г. Введение в математическую лингвистику. Минск. 1982.

67. Лобачевский Н.И. Научно-педагогическое наследие / Под ред. П.С. Александрова. М.: Наука, 1976.

68. Лопатников Л.И. Эукономико-математический словарь. -М. : Наука, 1987.

69. Лотте Д.С. Некоторые принципиальные вопросы отбора и построения научно-технической терминологии: Основы построения научно-механической терминологии. -М.: Наука, 1961.

70. Лукашевич Н.В., Салий А.Д. Тезаурус для автоматического индексирования и рубрицирования: разработка, структура, ведение // НТН, сер. 2, №1, 1996. С. 7-13.

71. Мадер В.В. Введение в методологию математики. М.: Наука, 1988.

72. Мамигонова Т.А. Дидактические основы и технологии интенсивного обучения. Самара. 1993.

73. Мархель И. И. Перспективы развития дидактических средств компьютерной технологии обучения. М. : Педагогика, 1991.

74. Математика. Сборник научно-педагогических статей. М.: Знание, 1980.

75. Математическая энциклопедия. М. : "Советская энциклопедия". Т. 1-5. 1985.

76. Меськов В. На пути интеграции (к итогам II Международного конгресса ЮНЕСКО "Образование и информатика") // Высшее образование в России, № 4, 1996, С. 3-8.

77. Минский М. Фреймы для представления знаний / Пер. с англ. М.: Энергия, 1979.

78. Моисеев H.H. Информационное общество как этап новейшей истории // НТН, сер.1, № 12, 1995. С. 1-8.

79. Монахов В.М. Технологические основы проектирования и конструирования учебного процесса. Волгоград. 1995.

80. Монахова Л.Ю. Гиперграфовое описание структуры тезауруса // Рос. гос. пед. ун-т им. А.И. Герцена. СПб.: 1997. -10 с. - Деп. в ВИНИИТИ, № 878 - В/97.

81. Монахова Л.Ю. Идентификация понятий научный тезаурус, личностный тезаурус и тезаумент в области педагогической информатики // Регион, конф. "Современные технологии обучения". СПб. 1997. - С. 249 - 250.

82. Москаленко П.Г. Структурная модель науки как дидактическое описание формирования системных знаний школьников. Новые исследования в педагогических науках. -М.: Педагогика, 1991. Вып. 2(58).

83. Найн А.Я. Педагогические инновации и научный эксперимент ' // Педагогика, № 5, 1996, С. 10-19.

84. Национальный доклад РФ. Политика в области образования и новые информационные технологии. Международный конгресс ЮНЕСКО "Образование и информатика" Москва, 1-5 июля 1996г. // Информатика и образование, № 4, 1996. С. 1-9.

85. Носов Н.П. Математика и информатика. 4.1, 2. М.: МАСИ, 1995.

86. Организация и проведение педагогического эксперимента в учебных заведениях профтехобразования: Методическое пособие / Под ред. А.П. Беляевой. -Л. 1992.

87. Педагогика школы / Под ред. Г.И. Щукиной. М. : Наука, 1977 .

88. Представления и использование знаний / Пер. с япон. Под ред. X. Уэно, М. Исидзука. М.: Мир, 1989.

89. Проблемы методологии педагогики и методики исследования. / Под ред. Данилова М.А. и Болдырева Н.И. М. : Наука, 1971.

90. Пугачев B.C. Введение в терминологическую базу компьютерной технологии обучения. М.: Знание, 19 93.

91. Пустильник И.Г. Формирование у учащихся научных понятий //Понятийный аппарат педагогики и образования. -Екатеринбург. 1995. Вып.1. -С. 26-31.

92. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. М.: Наука, 1968.

93. Пшеничная Л.Э. Тезаурус в документальной ИПС. Киев: j Наук, думка, 1977.i I

94. Родионова Н.Ф. Педагогическое образование: расширение поля диалога // Актуальные проблемы непрерывного педагогического образования. СПб.: Образование, 1996. - Вып.3. С. 3 - 15. :

95. Романенко В.Н. Принципы общей теории технологий. СПб. 1994.

96. ЮЗ.Рузавин Г.И. Методы научного исследования. М. : Наука, 1974 .

97. Сазонов Б. Концептуальные основы разработки современных информационных технологий формирования, содержания по базовой информатике. М.: Знание, 1994.

98. Сазонов Б. О современной концепции преподавания и информационных технологий в обучении. М.: Знание, 1992.10 6.Сергиевский В., Полещук О. Размышления о фундаментальном блоке инженерного образования // Alma Mater, № 4, 1996, С. 11-16.

99. Словарь по киберненике. / под. Ред. B.C. Михалевича. Из. 2-е. Киев: Выща школа, 1989.

100. Советов Б.Я. Информационная технология. М. : Наука, 1994 .

101. Советов Б.Я. Региональная научная программа "Новые информационные технологии непрерывного образования" // Актуальные проблемы непрерывного педагогического образования. СПб.: Образование, 1996. - Вып. 3. - С. 43 - 56.

102. ИО.Соловов A.B. Информационные технологии обучения в профессиональном образовании // Информатика и образование, № 1, 1996, С. 13-19.

103. Соломоник А. Семиотика и лингвистика. -М.: Молодая гвардия, 1995.

104. Суворина Е.А. Теория и технологии образования. Тверь. 1992.

105. Суханов А. Концепция фундаментализации высшего образования и ее отражение в ГОСах // Высшее образование в России, № 3, 1996, С. 17 - 24.

106. Тангян С.А. Грамотность в компьютерный век // Педагогика 1995. №1. С. 8-12.

107. Тезаурус научно-технических терминов / Под общ. редакцией ДТН Ю.И. Шемакина., -М.: Мир, 1977.11 б.Теория и практика педагогического эксперимента / Под ред. А.И. Пискунова и Г.В. Воробьева. М. : Педагогика, 1079.

108. Толковый словарь по вычислительной технике. Вашингтон: "Русская редакция" ТОО "Channel Trading Ltd.", 1995.

109. Тумалева Е.А. Использование новых информационных технологий в процессе обучения студентов в РГПУ им. А.И. Герцена // Дистационное образование: проблемы и перспективы. -СПб.: Образование, 1996. С. 62-69.

110. Тумалева Е.А. Этапы становления и развития педагогической информационной деятельности // Актуальные проблемы непрерывного педагогического образования. СПб.: Образование, 1996. - Вып. 3. - С. 154 - 162.

111. Усова A.B. Формирование у школьников научных понятий в процессе обучения. М.: Педагогика, 1986.

112. Федоров Б. И. и др. Логика компьютерного диалога. М.: Педагогика, 1994.

113. Формирование научных понятий в процессе обучения // Библиографический список литературы. Челябинск: ЧГПИ, 1994. - Вып. 2.12 3.Христочевский С.А. Информатизация образования // Информатика и образование, № 1, 1994, С. 13-19.

114. Шуткин Л. В. Паттерновое моделирование гипертекстов.// НТИ, сер. 2, № 9, 1995. С. 20-26.129.1Дуткин Л.В. Паттерновые модели данных. // НТИ, сер. 2, №11, 1995. -С. 11-16.

115. Энциклопедия кибернетики. Т.2. Киев: Выща школа, 1975.

116. Юркевич А.В. Обучение студентов теории вероятностей на основе логико-методических моделей. Автореф. дис. .к-да пед. наук. Минск, 1983.

117. Юсуфбекова Н.Р. Тенденции и законы инновационных процессов в образовании: Новые исследования в педагогических науках. -М.: Педагогика, 1991. Вып 2(58).

118. Янушкевич Ф. Технология обучения в системе высшего образования /Пер. с польского О.В. Долженко. -М. : Наука, 1986.

119. Яцко В.А. Лингвистические аспекты предмета информатики // НТИ, серия 1, № 2, 1996. С. 1-8.

120. Kozzybski A. Science and Sanity: An Introduction to Non-Aristotelian Systems and General Semantics, 1933.

121. Hayakawa S. Language in Thought and Action. London, Allen & Unwin, 1965.137.0gden C., Richards I. The Meaning of Meaning. L., 1923.

122. Roget P. Thesaurus of English Words and Phrases. Introduction (Survey of the History of English Synonymy), Webster's New Dictionary of Synonyms, USA, Merrian Co, 1978.