Использование логической парадигмы программирования для обучения информатике студентов в инженерных вузах

Стоякова, Ксения Леонидовна

Темы диссертаций по педагогике » Теория и методика обучения и воспитания (по областям и уровням образования)

автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Использование логической парадигмы программирования для обучения информатике студентов в инженерных вузах

Автореферат

Автор научной работы: Стоякова, Ксения Леонидовна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Москва
Год защиты: 2008
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Использование логической парадигмы программирования для обучения информатике студентов в инженерных вузах"

На правах рукописи

□ □3448 СЬи

Стоякова Ксения Леонидовна

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОЙ ПАРАДИГМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ СТУДЕНТОВ В ИНЖЕНЕРНЫХ ВУЗАХ

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (информатика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

1 6 ОНТ 2009

Москва - 2008

003448750

Работа выполнена в Московском государственном университете технологий и управления

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор

Жужжалов Валерий Евгеньевич

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, профессор

Лукин Валерий Валентинович

кандидат педагогических наук, доцент Заславская Ольга Юрьевна

Ведущая организация: Курский государственный университет

Защита состоится «29» октября 2008 г. в 13°° часов на заседании диссертационного совета ДМ 850.007.03 при Московском городском педагогическом университете и Тульском государственном педагогическом университете им. Л.Н. Толстого по адресу: 127512, г. Москва, ул. Шереметьевская, д. 29, ауд. 311.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГПУ по адресу: 129226, Москва, 2-ой Сельскохозяйственный проезд, д. 4

Автореферат разослан «_» сентября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор педагогических наук, профессор

Гриншкун В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Информатизация общества, связанная с ней автоматизация технологических процессов, широкое использование вычислительной техники, средств связи и телекоммуникаций во всех сферах деятельности человека ставит целый комплекс задач повышения эффективности труда, что приводит к необходимости развития существующей системы подготовки специалистов в области информатики и информационных технологий.

В 1985 году в нашей стране начались серьезные работы в области создания национальной системы подготовки специалистов в области информатики. До этого времени информационно-вычислительные процессы изучались в основном в специализированных высших учебных заведениях. В настоящее время студенты практически всех высших учебных заведений изучают информатику Современный учебный курс информатики является результатом исследований, полученных в работах С.А. Бешенкова, С.Г. Григорьева, А.Г Гейна, А.П Ершова, В Е. Жужжалова, С.А. Жданова, А А. Кузнецова, Э.И. Кузнецова, А Г. Кушниренко, В В. Лаптева, М.П. Лапчика, В С. Леднева, В Л Матросова, Н.В Макаровой, И.Г. Семакина, Е.К Хеннера, М В. Швецкого и других.

Одной из основных целей вузовского курса информатики является обучение студентов решению задач сбора, преобразования, передачи и хранения информации, значимых с точки зрения последующей профессиональной деятельности Во многих случаях особый приоритет приобретает обучение программированию Постоянное совершенствование информационных технологий привело не только к появлению большого количества языковых средств кодирования алгоритмов, но и к довольно четкому формированию четырех основных способов разработки самих алгоритмов Такие способы в специализированной литературе получили название парадигм программирования Выделено четыре парадигмы: процедурная, объектно-ориентированная, логическая, и функциональная. Под такое разделение всех методов обработки информации на парадигмы попадают все известные на сегодняшний день языки программирования. Невозможно говорить о явных преимуществах какой-либо одной парадигмы перед остальными. Каждая из них, наряду с большим количеством положительных особенностей, имеет и свои отрицательные аспекты.

Несмотря на то, что вопросы обучения программированию достаточно подробно изучены в работах Н. Вирта, А.Г. Кушниренко, Н.Г. Лебедева, H.H. Непейводы, И.В Поттосина, И.Н. Скопина и др., постоянное развитие информационных и телекоммуникационных технологий требует совершенствования существующих методических систем обучения соответствующим разделам курса информатики. Действительно, мощные, современные компьютеры становятся все более дешевыми и массовыми средствами для обработки информации. Меняются приоритеты в программировании. Задача оптимизации используемых ресурсов компьютера (времени расчетов, затрат памяти и тд.) становится менее актуальной, чем оптимизация трудозатрат высококвалифицированного специалиста, разрабатывающего новые программные средства От создаваемых программ чаще всего требуется лишь корректное решение поставленных задач. В то же время программисты должны удовлетворять все более высоким профессиональным кондициям. В связи с этим необходимо изменение

приоритетов, на которые должна ориентироваться методическая система обучения информатике. Если раньше в системе подготовки программистов приоритетное место занимали разделы курса информатики, посвященные созданию эффективных алгоритмов и оценки эффективности разрабатываемых программ, то сейчас на первое место выходят разделы, связанные с выбором технологий, приводящих к минимизации трудозатрат и обеспечивающих корректность решения поставленных задач по обработке информации.

Как правило, выбор способа обработки информации определяется спецификой предметной области решаемой задачи. Важно отметить, что использование различных подходов (парадигм) к программированию существенно влияет на эффективность процесса создания компьютерных программ. Так, например, процесс разработки высокоинтеллектуальной экспертной программной системы существенно упрощается при использовании логической парадигмы. В то же время большинство компьютерных программ до сих пор разрабатывается без учета этого столь важного фактора. Необходимо отметить, что в определенной степени каждая из парадигм использовалась в качестве основы для обучения программированию

Логическая парадигма, как основа для построения учебного курса программирования, нашла отражение в ряде работ М.Н. Алексеева, С.Г. Григорьева, Е А. Ерохиной, В.Е. Жужжалова, А.А Кузнецова, В.А. Каймина, Д.П Фе-дюшина, А Г. Щеголева, Z. Scherz, О. Maler, Е. Shapiro, J.R. Ennals и других.

При использовании декларативного подхода к изучению информатики, появляются следующие особенности:

- логическая парадигма программирования рассматривается как один из новых способов обработки информации,

- в основе логических языков программирования лежит формализованная логика в отличие от императивных языков программирования, ориентированных на компьютер, т.е основной принцип состоит в том, что нужно подробно, на логически точном языке, описать условие задачи Решение ее получается в результате определенного процесса, который исполняется компьютером. В этом заключается разница между логическими языками программирования и традиционными, которые требуют описания того, как должен быть получен результат, т.е требуется описание процедуры решения задачи;

- практически полное отсутствие сложных синтаксических конструкций увеличивает скорость освоения языка программирования. Лаконичность синтаксиса логических языков программирования позволяет описать работу объекта с помощью нескольких строк текста, сконцентрировать внимание на физической сущности процесса или явления, а не на описании процедуры функционирования, этим развивая творческие способности студентов.

мания студента на физической и технической природе изучаемого объекта или явления и существующем подходе, продиктованном необходимостью детального изучения и описания формальных инструкций алгоритмического языка при решении конкретных задач

Необходимость устранения указанного противоречия и решения вытекающей из него проблемы свидетельствует об актуальности исследования.

Объект исследования - система обучения информатике студентов инженерных вузов.

Предмет исследования - обучение информатике студентов инженерных вузов, основанное на использовании логической парадигмы программирования

Цель исследования - развитие методической системы обучения информатике студентов инженерных вузов на основе использования логической парадигмы программирования.

Гипотеза исследования заключается в том, что если в процессе обучения информатике студентов инженерных вузов использовать логическую парадигму как один из способов обработки информации, предполагая описание технических и технологических объектов средствами математической логики в рамках специально разрабатываемого комплекса лабораторных работ, то при этом происходит повышение уровня понимания принципов обработки информации и улучшается качество освоения студентами инженерных дисциплин

Проблема, предмет и гипотеза исследования определяют его задачи 1 Выявить тенденции формирования методических систем обучения информатике студентов инженерных вузов, выявить специфику влияния на этот процесс существующих парадигм программирования;

2. Разработать курс информатики для студентов инженерных вузов, основанный на использовании логической парадигмы программирования и наиболее эффективного применения ее для создания компьютерных программ или систем, предназначенных для моделирования технических и технологических процессов. Сформулировать принципы отбора содержания и методики преподавания курса;

3. Разработать систему лабораторных работ по курсу информатики, предполагающую изучение существующих технологических процессов на основе использования языков логического программирования;

4 Провести экспериментальную проверку доступности и эффективности предложенного курса информатики в рамках учебного процесса вуза Теоретической основой и источниками послужили работы: - труды педагогов, психологов, в которых рассматриваются проблемы образования, его роль в развитии личности обучаемого (В.П. Беспалько, П Я. Гальперин, Б.С Гершунский, В В Краевский, И.Я Лернер, А.Г. Мордкович и другие);

-работы в области развития концепций и структуры высшего профессионального образования (И И. Данилина, Р П. Фоминых и другие);

-работы в области информатизации образования (И.Н. Антипов, ЕН. Гусь-кова, А П Ершов, В Г. Житомирский, А.А Кузнецов, В.Ф Козадой, А А. Кузьминский, Д.Е Прокудин, В В. Соболева и другие);

работы в области формирования методологии обучения информатике (С.А Бешенков, С Г. Григорьев, А.П. Ершов, В.Е. Жужжалов, А.А Кузнецов, Э И. Кузнецов, М.П. Лапчик, Н.Я Салошгина и другие).

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: изучение отечественных и зарубежных научных трудов по педагогике, психологии, философии, касающихся вопросов информатизации образования, а также специализированной литературы по методам и технологиям обработки информации, обобщение опыта преподавания программирования на базе различных алгоритмических языков программирования, анализ учебных программ, пособий, диссертаций, материалов конференций, разработка педагогических программных средств, беседа, наблюдение, проведение лекционных и практических занятий со студентами, педагогический эксперимент и анализ результатов экспериментальной деятельности

Научная новизна исследования заключается в том, что'

1. Обоснована необходимость развития методической системы обучения информатике студентов инженерных вузов на основе использования логической парадигмы программирования Важная особенность предполагаемой методической системы состоит в нацеленности на обучение и адаптирование логической парадигмы программирования и в умении совмещать её использование с другими парадигмами программирования. Это позволяет будущим специалистам анализировать решаемую инженерную задачу и выбирать наиболее эффективный подход для ее решения;

2 Сформированы содержание и методика обучения информатике студентов инженерных вузов, основанные на использовании логической парадигмы программирования;

Теоретическая значимость исследования заключается в обосновании концептуальных подходов к развитию содержания обучения информатике на основе использования логической парадигмы, позволяющих сформировать у студентов способности к освоению новых видов деятельности, адекватных будущей технической специальности.

Практическая значимость исследования заключается в определении содержания и методики обучения информатике на основе логической парадигмы программирования; разработке комплекса лабораторных работ по курсу информатики, базирующемуся на использовании логической парадигмы и предназначенном для подготовки будущих инженеров

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Построение содержания обучения информатике на основе использования логической парадигмы обработки информации обеспечивает освоение студентами новых видов деятельности, адекватных их будущей профессии, позволяет на основе анализа решаемой задачи выбирать наиболее эффективный подход к ее решению, обеспечивает адаптацию обучаемых к новым методам обработки информации, формирует способность совмещать различные подходы к обработке информации при решении практических задач;

2. Для развития в рамках курса информатики, основанного на использовании логической парадигмы программирования, навыков новых видов деятельности, адекватных будущей профессии студентов, необходима реализация специального лабораторного практикума по курсу информатики.

Достоверность результатов исследования обеспечивалась практическим внедрением методической системы обучения в учебный процесс представительства ГОУ ВПО МГУТУ в г. Павловский Посад и их программно-методической поддержкой, соответствующей предмету исследования и поставленным задачам на занятиях в учреждениях системы высшего образования, всей опытно-экспериментальной работой.

Организация и этапы исследования. Работы в рамках исследования проводились с 2004 по 2007 года и могут быть условно разделены на три основных этапа.

На первом этапе (2004 г.) проводился анализ психолого-педагогичсской и методической литературы для определения степени разработанности проблемы, разработан концептуальный замысел исследования, сформулирована его гипотеза

На втором этапе (2005 г.) проводился всесторонний анализ научной и методической литературы. Разрабатывались дидактические материалы, обеспечивающие реализацию создаваемых в ходе исследования подходов и принципов Сформулированы основные подходы к формированию содержания курса информатики, основанного на выделении логической парадигмы программирования. Выявлены подходы к формированию готовности обучаемых к анализу решаемой задачи и выбору наиболее эффективных подходов к ее решению.

На третьем этапе (2006-2007 гг.) проводилась систематизация и обобщение результатов исследования. Вырабатывались рекомендации по практическому внедрению результатов в сферу образования. Сформулированы выводы, завершено оформление результатов исследования в виде диссертационной работы.

Базой опытно-экспбримснтэльнои гы явилась кафедра «Системы управления» Московского государственного университета технологий и управления, а также кафедра информатики и прикладной математики Московского городского педагогического университета.

Апробация исследования. Материалы диссертации докладывались на Международных научно-методических конференциях МГУТУ (Москва, 2005; Москва, 2006; Москва, 2007); Международной конференции «Информационные технологии в образовании ИТО - 2006» (Москва, 2006 год); Научном семинаре факультета информатики Курского государственного университета (Курск, 2006 год), семинаре кафедры информатики и прикладной математики Московского городского педагогического университета

Результаты работы внедрены в учебный процесс представительства ГОУ ВПО МГУТУ в г. Павловский Посад, что подтверждено документально.

Структура диссертации: диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность избранной темы, формулируются цель исследования, его объект, предмет, гипотеза и задачи, характеризуются методы, научная новизна и практическая значимость исследования,

приводятся основные положения, выносимые на защиту и данные об апробации результатов исследования.

Первая глава «Логическая парадигма как основа обучения информатике инженерных специальностей в вузе» состоит из трех параграфов и посвящена анализу сущности и специфики применения четырех известных парадигм программирования в курсе информатики для системы высшего профессионального образования, выделена логическая парадигма программирования, особое внимание уделено методам обучения, приемам обработки информации и тенденциям развития информатизации образования.

В § 1.1. «Тенденции развития курса информатики студентов инженерных специальностей вузов» рассматривается история развития учебного курса информатики, которая коснулась среднего звена и некоторых высших учебных заведений. Первая школа, в которой изучались бы основы программирования, была создана в Москве по инициативе С.И. Шварцбурда Эксперимент удался, и в дальнейшем подобные учебные заведения стали появляться в Ленинграде, Новосибирске и других городах.

Говоря о развитии информатики как дисциплины, нельзя не отметить педагогическую деятельность коллектива ученых под руководством академика А П. Ершова В ходе ее были выработаны многие теоретические и методические положения, которые впоследствии были использованы при создании предметов, связанных с информатикой на разных уровнях образования Изучение устройства ЭВМ и основ программирования в специализированных средних и высших учебных заведениях привели к новому этапу: внедрению факультативных курсов, в том числе и связанных с вычислительной техникой и программированием. Инициаторами этих курсов были И Н. Антипов, А А. Кузнецов, B.C. Леднев, В.М. Монахов, Ю.А. Первин и др. С течением времени к изучению подобных курсов в вузах привлекалось все большее количество студентов Параллельно с этим, возник ряд вопросов педагогического характера. Предстояло сделать выбор в содержании и методике обучения информатике Были исследованы некоторые общеобразовательные аспекты обучения программированию и вопросы взаимосвязи преподавания программирования с содержанием математических дисциплин, таких как алгебра, логика, геометрия, анализ В этой связи достаточно проследить направления исследований С.И Шварцбурда, В.М Монахова, М.П. Лапчика и других

По первоначальному определению под информатикой понимается научная дисциплина, которая занимается проблемами отбора, хранения, передачи и преобразования информации. Несмотря на то, что элементы информатики начали внедряться в образование еще в начале 60-х годов и проведенные исследования убедительно показали ее огромный общеобразовательный потенциал. На позиции разработчиков программ и учебных курсов значительное влияние в 1985 году оказала задача обеспечения всеобщей компьютерной грамотности, целью которой является подготовка специалистов, знающих возможности и сферу применения информационно-вычислительной техники, владеющих умениями использования прикладного программного обеспечения и основами программирования, имеющих навыки общения с компьютерной техникой Данная цель была поставлена перед всеми ступенями образования При этом указывалось,

что формирование компьютерной грамотности является задачей не одного учебного курса, а целого комплекса школьных и вузовских учебных предметов.

Если в изучении информатики в школах основной акцент ставился на ознакомлении обучаемых с прикладными программами и развивающими играми, то в содержании обучения студентов в самых различных вузах преобладало овладение основами программирования и алгоритмизации, изучение популярных языков программирования В разное время студенты учились программировать на процедурных языках, таких как Бейсик, Фортран, PL-1, Алгол, Паскаль, Си, объектно-ориентированных языках типа Object Pascal, Си ++ и других Изучая разные языки программирования, студенты видели, что с одной стороны решение задачи не зависит от выбора языков программирования, с другой стороны изучали богатство методов в решении одной и той же задачи, основанной на широте и многовариантности человеческого мышления

В настоящее время разработка новых аппаратных и программных средств приводит к тому, что содержание вузовских дисциплин информационного блока постоянно совершенствуется В этой связи проблема отбора содержания образования является одной из самых сложных. Ее решение рассматривалось в работах известных ученых- С А Бешенкова, С Г. Григорьева, А П Ершова, С.А Жданова, A.A. Кузнецова, А Г. Кушниренко, B.C. Леднева, М П Лапчика, В М Монахова, М В. Швецкого и других. В их исследованиях рассматриваются общедидактические принципы и методы отбора содержания обучения, критерии профессионально-педагогической направленности курса информатики.

§ 1 2. «Существующие парадигмы программирования и их роль в формировании курса информатики для студентов инженерных специальностей вузов» посвящен парадигмам программирования, дается определение парадигмы и уделяется особое внимание логической парадигме программирования

Постоянное совершенствование информационных технологий привело не только к появлению большого количества языковых средств кодирования алгоритмов, но и к довольно четкому выделению четырех основных способов разработки самих алгоритмов. Такие способы в специализированной литературе получили название парадигм Условно можно выделить процедурную, объектно-ориентированную, логическую и функциональную парадигмы. Отметим, что невозможно говорить о явных преимуществах какой-либо одной парадигмы перед остальными. Как правило, выбор способа обработки информации определяется спецификой предметной области решаемой задачи. В нашем диссертационном исследовании упор был сделан на использование логической парадигмы как лаконичного, доступного и обозримого решения задачи развития методической системы обучения информатике для студентов в инженерных вузах.

Исходя из требований к знаниям и практическим навыкам учащихся, а также с учетом вышесказанного, должны быть определены цели и содержание учебного процесса и построена методическая система обучения информатике.

Большинство педагогов, работающих со студентами, используют для преподавания собственные авторские программы, содержание которых может достаточно сильно отличаться друг от друга С другой стороны, все многообразие и разрозненность учебных программ по информатике компенсируются практически повсеместным выделением во всех учебных

курсах содержательных блоков, связанных с технологиями разработки алгоритмов и принципами их кодирования на нескольких популярных языках программирования В связи с этим научные исследования, нацеленные на совершенствование методических систем обучения программированию, до сих пор остаются актуальными.

Во второй главе «Методическая система обучения информатике на основе логической парадигмы» раскрываются особенности разработки курса информатики на основе логической парадигмы программирования, обсуждаются вопросы повышения эффективности обучения при помощи методической системы, ее место в системе подготовки специалистов, описывается методическая и дидактическая поддержка, необходимая для преподавания информатики на основе логической парадигмы программирования Глава состоит из трех параграфов: §21. «Цели и содержание обучения курса информатики студентов инженерных специальностей вузов», § 2 2. «Методы, средства и формы обучения курса информатики студентов инженерных специальностей вузов» и § 2.3. выводы.

Анализ подходов к изучению информатики позволяет констатировать, что отсутствует опыт постановки курса информатики на основе логической парадигмы программирования для студентов, изучающих инженерные дисциплины При изучении такого рода дисциплин имеются лишь отдельные попытки взаимосвязано использовать методы алгоритмизации и моделирования технологических процессов.

Для построения методической системы обучения информатике студентов инженерных специальностей на основе логической парадигмы, позволяющей повысить качество подготовки студентов, необходимо рассмотреть основные положения и специфические признаки методологических подходов

В § 2 1. рассматриваются цели и содержание обучения курса информатики студентов инженерных специальностей вузов.

Построение методической системы обучения курса информатики для очной формы обучения требует выделения ее компонентов При этом в зависимости от того, какой уровень функционирования системы рассматривается, могут быть выделены разные компоненты и построены разные системы. Так, в качестве компонентов системы выбраны цель, содержание, методы, формы и средства обучения

В методической системе цель обучения является компонентом, определяющим содержание других компонентов системы и характер их взаимосвязей.

Целью обучения информатике студентов в инженерных вузах является необходимость освоения обучаемыми способов обработки информации и развития творческих способностей

Для достижения цели обучения необходимо определить содержание процесса обучения, а также методы, формы и средства, с помощью которых осуществляется достижение цели

Содержание курса определено следующими содержательными линиями'

• язык и информация,

элементы математической логики,

• компьютер - инструмент исследования моделей,

• основы языка Prolog.

Программа курса подробно приведена в тексте диссертации

§ 2.2. Рассматривает методы, средства и формы обучения курса информатики студентов инженерных специальностей вузов

Методы, средства и формы обучения вводятся для завершения построения методической системы на основе логической парадигмы. Опишем их

Методы обучения, относящиеся ко всем учебным предметам, составляют предмет исследования дидактики. В задачу методик преподавания входит разработка применения уже исследованных дидактикой общих методов исследования той или иной пауки.

Метод обучения в вузе - это упорядоченные способы взаимосвязанной деятельности преподавателя и студента, направленные на достижение поставленных целей обучения конкретной научной дисциплины

Рассмотрим основные методы обучения с точки зрения их применения к обучению информатике.

1. по способу передачи информации от преподавателя студенту - вербальные и практические,

2 по основным видам дидактических проблем, решаемых на занятии - методы приобретения знаний, методы формирования умений, методы применения знаний, методы творческой деятельности и методы проверки знаний, умений и навыков;

3. по характеру познавательной деятельности обучаемых - объяснительно-иллюстративный, или информационно-рецептивный, проблемное изложение, исследовательский.

При изучении информатики на основе логической парадигмы программирования используются следующие средства обучения:

- информационные средства (учебные пособия, учебники, наглядные пособия, в которых описаны традиционные темы, изучаемые в курсе информатики -структуры данных, операторы и выражения языка программирования, основные логические и алгоритмические конструкции, динамические структуры);

- дидактические материалы (обучающие программы, средства индивидуальной работы),

- технические средства (приборы обработки и передачи информации, организации работы с ней).

Основным программным средством, используемым при обучении курсу информатики на основе логической парадигмы программирования, является язык Prolog - язык формализованной логики, предназначенный для решения логических задач и требующий определенного стиля мышления студента.

Формы организации обучения представляют собой внешнее выражение согласованной деятельности преподавателя и студентов, осуществляемой в установленном порядке и определенном режиме. В рамках формы обучения реализуются содержание и методы обучения. В дидактике формы организации обучения трактуются как способы управления познавательной деятельностью студентов для решения определенных дидактических задач.

Основными формами организации учебного процесса в вузе являются лекции, практические занятия (семинар, лабораторная работа, лабораторный практикум), самостоятельная и научно-исследовательская работа студентов По мнению специалистов, эти классические формы обучения являются наиболее эффективными для использования.

Исходя из вышесказанного, были выбраны основные формы организации обучения информатике на основе логической парадигмы программирования

1. Лекции - наиболее устоявшаяся форма проведения занятий в вузе, предназначенная для изучения теоретического материала. Одной из основных методических целей чтения лекции в вузе является развитие познавательной активности студентов, интереса к изучаемой науке и преподаваемому учебному предмету.

Особенностью построения системы лекционных занятий является изложение материала с максимальным приближением общих положений фундаментальных естественно-научных дисциплин и научно-технических теорий к решению проблем обучения.

Содержание некоторых лекционных вопросов в соответствии с разработанной рабочей программой подробно рассмотрены на страницах диссертационного исследования.

2. Семинар - основной вид практических занятий, как по гуманитарным, так и по естественным дисциплинам, используется для углубленного изучения того или иного предмета и выработки умений и навыков

Семинарские занятия используются нами в курсе для основательной проработки наиболее важных и типичных в методическом отношении тем курса или отдельных вопросов, которые на лекциях были лишь затронуты, но не рассматривались подробно. Неотъемлемой частью данных семинарских занятий является решение задач логического анализа, которые разбираются с позиции теории, развитой в лекции. При решении задач основное внимание уделяется формированию конкретных умений и навыков, что определяет содержание деятельности студентов.

3. Лабораторный практикум позволяет интегрировать теоретико-методологические знания и практические умения, навыки студентов в процессе их учебно-исследовательской деятельности Важную роль в процессе преподавания курса информатики играет согласованное изложение теории и практики с опережающим изложением теории и последующим применением студентами теоретических положений на практике с использованием компьютера Важно так организовать лабораторные занятия, чтобы они вели студентов к углубленной самостоятельной работе, активизировали их мыслительную деятельность

В лабораторном практикуме использована фронтальная форма работы, представляющая собой одновременное выполнение общего задания всеми студентами группы, индивидуальную работу, при которой каждому студенту даются задания, разные по характеру и совместную групповую работу, при которой группы объединяются для исследования определенной модели и рациональности применения тех или иных структур данных, выполнения каких-либо алгоритмов Задачи лабораторного практикума разделены по вариантам и предназначены для решения в курсе информатики с использованием логической парадигмы программирования для студентов в инженерных вузах.

Лабораторная работа №1 «Изучение технологического процесса с помощью средств логической парадигмы»;

Лабораторная работа №2 «Изучение технологических процессов с помощью средств логической парадигмы»;

Лабораторная работа №3 «Исследование свойств элементарных динамических звеньев»

В качестве примера ниже приведено содержание лабораторной работы №2 Лабораторная работа № 2 «Изучение технологических процессов с помощью средств логической парадигмы» Цель работы: рассчитать динамические характеристики системы управления температурным режимом.

Теоретическая часть Автоматизация технологического процесса предварительной сушки макарон. К задачам, возникающим при управлении макаронным производством, относятся задачи: бестарного хранения муки; замеса, уплотнения и формования теста; операций разделки, резки, укладки сырых макарон; сушки макарон; конечных операций приготовления макарон (накопления, стабилизации, фасовки, транспортирования и складирования)

Процесс сушки макарон является самым длительным и наиболее ответственным Сушка макарон сопровождается сложным комплексом явлений тепло-и массообмена, определяющим во многом качество продукции. В процессе сушки по мере удаления влаги изменяются структурно-механические свойства макарон Они приобретают свойства упругого и хрупкого тела, теряя свойства пластичности

Качество работы системы управления здесь определяет режим сушки В целях сокращения продолжительности сушки макарон и обеспечения в то же время их прочности, процесс разбивается на два периода: предварительной и окончательной сушки Предварительная сушка характеризуется интенсивным удалением влаги из сырых макарон при сохранении пластичности (до влажности около 20 %). Окончательная сушка представляет собой период медленного удаления влаги из макарон, приобретающих при этом свойства упругого материала.

Автоматические поточные линии для производства макарон состоят из ряда отдельных технологических агрегатов, транспортных механизмов и обеспечивают высокую степень механизации и автоматизации всех стадий производства готовой продукции высокого качества Сушка макарон часто осуществляется в подвесном состоянии на металлических стержнях - бастунах. Система управления периодом предварительной сушки, осуществляемой в составе автоматической поточной линии Б6-ЛМВ, приведена на рис. 1.

Предварительная сушка конструктивно представляет собой герметизированный и теплоизолированный тоннель I, разделенный перекрытием на два этажа, образующих две зоны сушки. В первой (нижней) зоне находится один гребенчатый транспортер II во второй (верхней) - два транспортера В нижней части сушилки размещен транспортер V для возврата порожних бастунов. Для подогрева сушильного воздуха используются водяные калориферы III из ребристых труб, трубопроводы, насосы и регулировочная арматура

Горячая вода (80-90°С) подается в систему подогрева первой зоны непосредственно от централизованной сети теплоснабжения. В систему подогрева второй зоны помимо горячей воды частично подается отработанная теплая вода из первой зоны при помощи насоса.

Вентилирование в первой зоне осуществляется при помощи вентиляторов IV, которые расположены попарно. Два вентилятора при входе макарон в сушилку засасывают воздух из помещения, подают теплый воздух в нижнюю зону.

Четыре пары вентиляторов обеспечивают рециркуляцию сушильного воздуха с продувкой его через калориферы. Часть влажного воздуха выходит из зоны в помещение Система вентиляции зон сушилки обеспечивает частичную рециркуляцию сушильного воздуха: влажный воздух частично выбрасывается в помещение и частично смешивается с более сухим, поступающим из помещения.

Заданные параметры сушки, т е. температура и относительная влажность сушильного воздуха, поддерживаются автоматически. Система управления обеспечивает контроль температуры и влажности воздуха в нижней и верхней зонах предварительной сушилки (2-3, 3-2, 5-2, 26-8, 30-2), контроль давления и температуры горячей воды по зонам сушилки (8-1, 24-2, 25-1); регулирование температуры и относительной влажности воздуха по зонам предварительной сушки (3-2, 5-2, 27-2, 30-2), контроль положения регулирующих органов (4-2, 6-2, 28-2, 31-2); световую сигнализацию рабочего и аварийного режимов работы сушилки.

'си 1 н а"

нН = = = =17<8) 7Г

Рис. 1. Схема системы управления периодом сушки макарон

Задание

Расчет динамических характеристик системы управления температурным режимом. О качестве управления технологическими процессами принято судить по виду динамических характеристик замкнутых систем управления, к которым относятся как частотные, так и временные характеристики этих систем

Чтобы определить указанные характеристики необходимо вначале построить математическую модель управляемого объекта, для чего на его вход подается единичное ступенчатое воздействие 1(7), а на выходе снимается кривая разгона /?(/) (переходная характеристика объекта), представленная на рис. 2.

На основании кривой разгона можно определить передаточную функцию объекта по каналу управления температурой. Для этого в точке перегиба кривой разгона проводят касательную и определяют длины отрезков Z" и Г, отсекаемые этой касательной от временной оси и от пунктирной линии соответственно.

Кроме того, по кривой разгона определяют также значение коэффициента передачи объекта по формуле Коб =lim h(t).

со

В рассматриваемом случае было установлено, что 7- = 130 с; г = 40 с; Кш, =3 (1)

На основании полученных значений параметров кривой разгона было определено искомое выражение для передаточной функции объекта для канала управления температурой

= (2) 1 + Is

Порядок выполнения работы:

1. Рассмотреть технологический процесс предварительной сушки макарон.

2. Открыть лабораторную работу № 2. Ввести необходимые данные для построения графика кривой разгона

3. Снять показания с графика кривой разгона для объекта управления.

4. На основании полученных экспериментально значений определить искомое выражение для передаточной функции объекта по каналу управления температурой.

5. Выразить экспоненциальную составляющую процесса. Пример.

РАВНО(ТДЗО);

РАВНО(ТАУ,40);

РАВНО(К,3);

PABHO(W,умножение, К, дробь). умножение(Арг1, Арг2, АргЗ, Арг4) Apr 1 х Арг2+АргЗ=Арг4

передаточная функция^,\У)<-умножение(Т,8,1,знаменатель),

умножение(-ТАУ,8,0,аргумент),

ехропеп1а(аргумент,числитель),

умножение(дробь,знаменатель,0,числитель),

умножение(дробь,К,0, W);

е(х)=1+(1/х)+(1/х2)+(1/х3)+(1/х4)

умножение(г,х,у,1)

ab+c=d

(а=1 b+c=d) сложение (с=0 ab=d) умножение (с=0 d/b) деление (а=1 b-d=c) вычитание l/xn=l/x„.i:x 1/х„=у

1/х„=дел (х,у,п) дел(х,у, 1 )<-деление( 1 ,х,у); дел(х,у,п)<-дел(х,у 1 ,к), выч(п, 1 ,к), деление(у 1 ,х,у); exponenta(e,x,n)<- exponenta( 1 ,х,0); exponenta(el ,х,к), вычитание(п, 1 ,к), дел (х,у,к), сложение(е1,у,е);

Список контрольных вопросов

1. Дать определение технологического процесса.

2. Какую характеристику называют передаточной функцией объекта?

3. Какие параметры определяются по кривой разгона?

4. Как получают кривую разгона?

5. Что такое объект управления?

Содержание отчета

1. Отчет должен содержать схему автоматизации заданного технологического процесса

2 Задание для исследования.

3. Результаты исследования, полученные частотные характеристики.

Таким образом, методическая система обучения курса информатики на основе логической парадигмы программирования, направленная на совершенствование содержания и качества обучения студентов в инженерных вузах, характеризуется широким спектром знаний по информатике и информационным технологиям, а также изучением элементов логики.

Третья глава «Использование логической парадигмы для обучения информатике» состоит из двух параграфов и посвящена рассмотрению логической парадигмы в качестве основы создания лабораторных комплексов курса информатики для обучения студентов в инженерных вузах. В данной главе демонстрируется интенсификация обучения информатике на основе логической парадигмы программирования, выявляется комплекс проблем, связанных с внедрением логической парадигмы в учебный процесс

В § 3.1. Представлен комплекс лабораторных работ по курсу информатики для студентов инженерных специальностей вузов.

В § 3.2. отражены результаты педагогического эксперимента

Оценка верности выдвинутой гипотезы осуществлялась с помощью педагогического эксперимента. Описанный курс информатики для студентов инженерных вузов проходил экспериментальную проверку на базе представительства ГОУ МГУТУ г. Павловский Посад.

Были сформулированы следующие цели эксперимента'

1. Проверка соответствия новых компонент содержания курса информатики подготовленности обучающихся.

2. Оценка полноты охвата практических проблем, возникающих в процессе разработки курса информатики для студентов инженерных вузов.

3. Проверка эффективности методики реализации курса

В результате эксперимента выявлено повышение мотивации к обучению не только информатике, но и по другим профессиональным дисциплинам, а также повышение уровня понимания принципов обработки информации и улучшение качества освоения студентами инженерных дисциплин.

Оценка эксперимента проводилась на основе разработанной системы заданий, которая позволила количественно оценить правомерность выдвинутой гипотезы

Для оценки заданий использовалась применяемая при построении заданий методика В П Беспалько [12]. Согласно этой методики, все задания делятся на четыре уровня"

1. Репродуктивный с опорой;

2. Репродуктивный без опоры;

3 Продуктивный с опорой;

4 Продуктивный без опоры.

В эксперименте формировались задания всех четырех уровней. Результаты оценивались по числу правильно выполненных заданий по отношению к общему числу заданий

Результаты эксперимента. Эффективность введения новых компонент в содержание курса информатики следует из таблицы. В ней приведены данные для экспериментальных и контрольных групп учащихся.

Уровень знаний Экспериментальная группа Контрольная группа

1-й уровень 0,91 0,65

2-й уровень 0,89 0,75

3-й уровень 0,91 0,79

4-й уровень 0,90 0,75

Как показывают данные таблицы, экспериментальная работа подтвердила устойчивость наблюдаемых результатов и основные гипотетические положения, сформулированные во введении к диссертационному исследованию

Подготовка в высшей школе должна предусматривать овладение специалистом фундаментальными знаниями теории и практики - информатики и информационных технологий. Широкое применение персональных компьютеров, средств коммуникаций, облегченный доступ к базам данных и базам знаний, использование интеллектуальных технологий и систем обеспечивают реальные возможности для выполнения аналитических, прогнозных функций, подготовки управленческих решений в современном технологическом режиме обработки информации.

В заключении отражены основные результаты диссертационной работы, позволяющие сделать следующие общие выводы:

1. Построение содержания обучения информатике на основе использования логической парадигмы обработки информации обеспечило освоение студентами новых видов деятельности, адекватных их будущей профессии и адаптацию обучаемых к новым методам обработки информации.

2. Разработан курс информатики для студентов инженерных вузов, основанный на использовании логической парадигмы программирования.

3. В рамках курса информатики разработан специальный лабораторный практикум для студентов инженерных вузов, изучающий существующие технологические процессы на основе использования языков логического программирования.

4 Обоснована необходимость совершенствования методической системы обучения информатике студентов инженерных вузов на основе использования логической парадигмы программирования Особенность методической системы состоит в нацеленности на обучение и адаптирование логической парадигмы программирования и умение совмещать ее использование с другими парадигмами программирования, что позволяет студентам выбирать наиболее эффективный подход для решения задачи

5 Для выявления интеграционных связей между элементами методической системы обучения был использован системный метод, который характеризуется высоким уровнем обобщенности с опорой на ряд диалектических принципов:

- взаимосвязь и развитие,

- зависимость и независимость;

- качественное различие части и целого

Дальнейшее исследование этого вопроса может быть направлено иа более глубокое изучение принципов и условий обучения инженерным специальностям.

Основные результаты исследования нашли отражение в следующих публикациях автора

Статьи в сборниках научных трудов, рекомендованных ВАК РФ:

1 Педагогическая информатика. Основы индивидуального подхода к обучению преподавателей и студентов. // Вестник РУДН Серия «Информатизация образования» Москва, 2006, №1 (3). - С 114-117. (в соавт. Жужжалов В Е -50%)

Статьи в других изданиях:

2 Дидактические особенности обучения программированию на основе логического подхода. Инновационные технологии обучения в условиях глобализации рынка образовательных услуг Сб. научных трудов XIII Международной научно-методической конференции. Выпуск 11 том 1. - Москва, 2007. - С 338340. (в соавт Жужжалов В Е , Самойленко П.И. - 80%)

3 Информатизация процесса обучения как основа новых образовательных технологий // Роль государственных образовательных стандартов в условиях реализации Болонской декларации. Сб. научных трудов XI Международной российско-итальянской научно-методической конференции. Выпуск 9 том 3. -М.: МГУТУ, 2005. - С 293-301 (в соавт Жужжалов В.Е , Ибраев P.P., Гончаров А В , Бесфамильная ЕМ, - 60%)

4 Проблемы науки и образования в 3-ем тысячелетии // Роль государственных образовательных стандартов в условиях реализации Болонской декларации. Сб научных трудов XI Международной российско-итальянской научно-методической конференции. Выпуск 9 том 1. - М.' МГУТУ, 2005 - С. 83-88 (в соавт Жужжалов В Е., Маклаков В В , Бесфамильная ЕМ, - 70%).

5. Интеграция в системах управления информационными технологиями // Роль государственных образовательных стандартов в условиях реализации Болонской декларации. Сб научных трудов XI Международной российско-итальянской научно-методической конференции Выпуск 9 том 1 — М.: МГУТУ, 2005 - С. 177-184 (в соавт Жужжалов В Е , Бесфамильная ЕМ, - 80%).

6 Инновационный и образовательный циклы в России // Управление качеством обучения в системе непрерывного профессионального образования (в контексте Болонской декларации). Сб. научных трудов XII Международной научно-методической конференции. Выпуск 10 том 3. - М.: МГУТУ, 2006. - С. 115-119. (в соавт Жужжалов В.Е -50%).

Принято к исполнению 24/09/2008 Исполнено 24/09/2008

Заказ №3206 Тираж ЮОэкз.

ООО «СМСА» ИНН 7725533680 Москва, 2й Кожевнический пер., 12 +7 (495) 604-41-54 www.cherrypie.ru

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Стоякова, Ксения Леонидовна, 2008 год

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛОГИЧЕСКАЯ ПАРАДИГМА КАК ОСНОВА ОБУЧЕНИЯ < ИНФОРМАТИКЕ ИНЖЕНЕРНЫХ

СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ В ВУЗЕ

§1.1. Тенденции развития курса информатики студентов 14 инженерных специальностей вузов

§1.2. Существующие парадигмы программирования и их роль в 17 формировании курса информатики для студентов инженерных специальностей вузов

§ 1.3. Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ НА ОСНОВЕ ЛОГИЧЕСКОЙ ПАРАДИГМЫ

§2.1. Цели и содержание обучения курса информатики 55 студентов инженерных специальностей вузов

§2.2. Методы, средства и формы обучения курса информатики 73 студентов инженерных специальностей вузов

§2.3. Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛОГИЧЕСКОЙ ПАРАДИГМЫ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ

§3.1. Комплекс лабораторных работ по курсу информатики

§3.2. Результаты педагогического эксперимента

Введение диссертации по педагогике, на тему "Использование логической парадигмы программирования для обучения информатике студентов в инженерных вузах"

В 1985 году в нашей стране начались серьезные работы в области создания национальной системы подготовки специалистов в области информатики. До этого времени информационно-вычислительные процессы изучались в основном в специализированных высших учебных заведениях. В настоящее время студенты практически всех высших учебных заведений изучают информатику. Современный учебный курс информатики является результатом исследований, полученных в работах С.А. Бешенкова [13], С.Г. Григорьева [33], А.Г. Гейна [13], А.П. Ершова [49], В.Е. Жужжалова [51], А.А. Кузнецова [73], Э.И. Кузнецова [74], М.П. Лапчика [84] и других.

Одной из основных целей вузовского курса информатики является обучение студентов решению задач сбора, преобразования, передачи и хранения информации, значимых с точки зрения последующей профессиональной деятельности. Во многих случаях особый приоритет приобретает обучение программированию. Постоянное совершенствование информационных технологий привело не только к появлению большого количества языковых средств кодирования алгоритмов, но и к довольно четкому формированию четырех основных способов разработки самих алгоритмов. Такие способы в специализированной литературе получили название парадигм программирования. Выделено четыре парадигмы: процедурная, объектно-ориентированная, логическая, и функциональная. Под такое разделение всех методов обработки информации на парадигмы попадают все известные на сегодняшний день языки программирования.

Невозможно говорить о явных преимуществах какой-либо одной парадигмы перед остальными. Каждая из них, наряду с большим количеством положительных особенностей, имеет и свои отрицательные аспекты.

Несмотря на то, что вопросы обучения программированию достаточно подробно изучены в многочисленных работах. Постоянное развитие информационных и телекоммуникационных технологий требует совершенствования существующих методических систем обучения соответствующим разделам курса информатики. Действительно, мощные, современные компьютеры становятся все более дешевыми и массовыми средствами для обработки информации. Меняются приоритеты в программировании. Задача оптимизации используемых ресурсов компьютера (времени расчетов, затрат памяти и т.д.) становится менее актуальной, чем оптимизация трудозатрат высококвалифицированного специалиста, разрабатывающего новые программные средства. От создаваемых программ чаще всего требуется лишь корректное решение поставленных задач. В то же время программисты должны удовлетворять все более высоким профессиональным кондициям. В связи с этим необходимо изменение приоритетов, на которые должна ориентироваться методическая система обучения информатике. Если раньше в системе подготовки программистов приоритетное место занимали разделы курса информатики, посвященные созданию эффективных алгоритмов и оценки эффективности разрабатываемых программ, то сейчас на первое место выходят разделы, связанные с выбором технологий, приводящих к минимизации трудозатрат и обеспечивающих корректность решения поставленных задач по обработке информации.

Логическая парадигма, как основа для построения учебного курса программирования, нашла отражение в ряде работ М.Н. Алексеева [1], С.Г. Григорьева [32], [34], В.Е. Жужжалова [53], А.А. Кузнецова [73], В.А. Каймина [76], Е. Shapiro [134] и других.

При использовании декларативного подхода к изучению информатики, появляются следующие особенности:

- логическая парадигма программирования рассматривается как один из новых способов обработки информации; в основе логических языков программирования лежит формализованная логика в отличие от императивных языков программирования, ориентированных на компьютер, т.е. основной принцип состоит в том, что нужно подробно, на логически точном языке, описать условие задачи. Решение ее получается в результате определенного процесса, который исполняется компьютером. В этом заключается разница между логическими языками программирования и традиционными, которые требуют описания того, как должен быть получен результат, т.е. требуется описание процедуры решения задачи;

- изучение логической парадигмы обработки информации дает новое понимание при изучении профессиональных дисциплин подготовки инженера, способствуя тем самым развитию у студентов иного стиля мышления, предполагающего отказ от императивных стереотипов; практически полное отсутствие сложных синтаксических конструкций увеличивает скорость освоения языка программирования. Лаконичность синтаксиса логических языков программирования позволяет описать работу объекта с помощью нескольких строк текста, сконцентрировать внимание на физической сущности процесса или явления, а не на описании процедуры функционирования, этим развивая творческие способности студентов.

Проблема исследования основана на противоречии между потребностью развития у будущих специалистов широкого кругозора в области новых способов обработки информации, формирования у обучаемого умения сконцентрировать внимание на логически точной постановке задачи, сосредоточении внимания студента на физической и технической природе изучаемого объекта или явления и существующем подходе, продиктованном необходимостью детального изучения и описания формальных инструкций алгоритмического языка при решении конкретных задач.

Объект исследования — система обучения информатике студентов инженерных вузов.

Предмет исследования — обучение информатике студентов инженерных вузов, основанное на использовании логической парадигмы программирования.

Цель исследования — развитие методической системы обучения информатике студентов инженерных вузов на основе использования логической парадигмы программирования.

Проблема, предмет и гипотеза исследования определяют его задачи:

1. Выявить тенденции формирования методических систем обучения информатике студентов инженерных вузов, выявить специфику влияния на этот процесс существующих парадигм программирования;

2. Разработать курс информатики для студентов инженерных вузов, основанный на использовании логической парадигмы программирования и наиболее эффективного применения её для создания компьютерных программ или систем, предназначенных для моделирования технических и технологических процессов. Сформулировать принципы отбора содержания и методики преподавания курса;

4. Провести экспериментальную проверку доступности и эффективности предложенного курса информатики в рамках учебного процесса вуза.

Теоретической основой и источниками послужили работы:

- труды педагогов, психологов, в которых рассматриваются проблемы образования, его роль в развитии личности обучаемого (В.П. Беспалько [12], П.Я. Гальперин [38], Б.С. Гершунский [36], В.В. Краевский [71], И.Я. Лернер [85], А.Г. Мордкович [92] и другие);

- работы в области развития концепций и структуры высшего профессионального образования (И.И. Данилина [46], Р.П. Фоминых [129] и другие);

- работы в области информатизации образования (И.Н. Антипов[5], Е.Н. Гуськова [39], А.П. Ершов [50], В.Г. Житомирский [59], А.А. Кузнецов

73], В.Ф. Козадой [77], А.А. Кузьминский [79], Д.Е. Прокудин [105], В.В. Соболева [113] и другие);

- работы в области формирования методологии обучения информатике (С.А. Бешенков [13], С.Г. Григорьев [34], А.П. Ершов [49], В.Е. Жужжалов [56], А.А. Кузнецов [73], Э.И. Кузнецов [74], М.П. Лапчик [84], Н.Я. Салошгина [111] и другие).

Научная новизна исследования заключается в том, что:

1. Обоснована необходимость развития методической системы обучения информатике студентов инженерных вузов на основе использования логической парадигмы программирования. Важная особенность предполагаемой методической системы состоит в нацеленности на обучение и адаптирование логической парадигмы программирования и в умении совмещать её использование с другими парадигмами программирования. Это позволяет будущим специалистам анализировать решаемую инженерную задачу и выбирать наиболее эффективный подход для ее решения;

2. Сформированы содержание и методика обучения информатике студентов инженерных вузов, основанные на использовании логической парадигмы программирования;

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Построение содержания обучения информатике на основе использования логической парадигмы обработки информации обеспечивает освоение студентами новых видов деятельности, адекватных их будущей профессии, позволяет на основе анализа решаемой задачи выбирать наиболее эффективный подход к ее решению; обеспечивает адаптацию обучаемых к новым методам обработки информации, формирует способность совмещать различные подходы к обработке информации при решении практических задач;

Достоверность результатов исследования обеспечивалась практическим внедрением методической системы обучения в учебный процесс представительства ГОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления» в г. Павловский Посад и их программно-методической поддержкой, соответствующей предмету исследования и поставленным задачам на занятиях в учреждениях системы высшего образования, всей опытно-экспериментальной работой.

На первом этапе (2004 г.) проводился анализ психолого-педагогической и методической литературы для определения степени разработанности проблемы, разработан концептуальный замысел исследования, сформулирована его гипотеза.

На втором этапе (2005 г.) проводился всесторонний анализ научной и методической литературы. Разрабатывались дидактические материалы, обеспечивающие реализацию создаваемых в ходе исследования подходов и принципов. Сформулированы основные подходы к формированию содержания курса информатики, основанного на выделении логической парадигмы программирования. Выявлены подходы к формированию готовности обучаемых к анализу решаемой задачи и выбору наиболее эффективных подходов к ее решению.

Базой опытно-экспериментальной работы явилась кафедра «Системы управления» Московского государственного университета технологий и управления, а также кафедра информатики и прикладной математики Московского городского педагогического университета.

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

4. Обоснована необходимость совершенствования методической системы обучения информатике студентов инженерных вузов на основе использования логической парадигмы программирования. Особенность методической системы состоит в нацеленности на обучение и адаптирование логической парадигмы программирования и умение совмещать ее использование с другими парадигмами программирования, что позволяет студентам выбирать наиболее эффективный подход для решения задачи.

5. Для выявления интеграционных связей между элементами методической системы обучения был использован системный метод, который характеризуется высоким уровнем обобщенности с опорой на ряд диалектических принципов:

- взаимосвязь и развитие;

- зависимость и независимость;

- качественное различие части и целого.

Дальнейшее исследование этого вопроса может быть направлено на более глубокое изучение принципов и условий обучения инженерным специальностям.

115

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Стоякова, Ксения Леонидовна, Москва

1. Алексеев М.Н. Совершенствование методики построения образовательного сайта (на примере телекоммуникационного программно-методического комплекса по информатике, основанного на системе логического программирования): Дис. . канд. пед. наук. М., 2001.

2. Альпидовский А.Д. Информатика: Конспект лекций для студ. очн. обуч.Ч.2 Волжск. Гос .акад. водного транспорта. Н.- Новгород, 1997. -41с.: ил., табл.

3. Альпидовский А.Д. Информатика: Конспект лекций для студ. очн. обуч.Ч.1: Волжск, гос. акад. водн. трансп. Н.Новгород, 1997. - 68 е.: табл.

4. Андросова Е.Г. Методические и содержательные аспекты построения курса программирования на основе объектно-ориентированного подхода (для физико-математических специальностей педагогических вузов): Дис. . канд. пед. наук. М., 1996.

5. Антипов И.Н., Заварыкин В.М., Кузнецов Э.И. Подготовка кадров в условиях компьютеризации // Советская педагогика. 1986. №3. С. 10-15.

6. Асланянц В.Р. «Системы искусственного интеллекта на прологе». Практикум. Владимир, гос. ун-т, 1998.

7. Автоматизация в промышленности. Ежемесячный научно-технический и производственный журнал. Май, 2003, с. 13-14.

8. Автоматизация в промышленности. Ежемесячный научно-технический и производственный журнал. Май, 2003, с. 5-10.

9. Бакушев С.В. Элементарный задачник по программированию для устного решения: Учеб. пособие/ Пензенск. гос. архит.-строит. акад. Пенза, 1999. - 100 е.: ил., табл.

10. Бакушин А.А. «Опыт построения оптимальной системы обучения информатике в техническом колледже». Дис. . канд. пед. наук. М, 1999.

11. Беспалько В.П. Слагаемые педагогической технологии. М.: Педагогика, 1989.

12. Бешенков С.А., Гейн А.Г., Григорьев С.Г. Информатика и информационные технологии. Екатеринбург: Уральский рабочий, 1995.

13. Братко И. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта: Пер с англ.-М.: Мир, 1990.-560 е., ил.

14. Будникова Н.А. «Приложения логического программирования». Учебн. пособие Петрозаводск: Петрозавод. гос. ун-т, 2002.

15. Бурков В.Н., Горгидзе И.А., Ловецкий С.Е. Прикладные задачи теории графов. Тбилиси: Мецниереба, 1974.

16. Бурков В.Н., Квон О.Ф., Цитович Л.А. Модели и методы мультипроектного управления. — Репринт. М.: Институт проблем управления, 1997.

17. Бестенс Д.-Э., Ван дер Берг В.-М., Вуд Д. Нейронные сети и финансовые рынки. М.: ТВП, 1997.

18. Борщев В.Б. Пролог Основные идеи и конструкции. -Прикладная математика, 1986, вып. 2, с. 49-76.

19. Берж К. Теория графов и ее применения: Пер. с фр. М.: Изд-во иностр. лит., 1962.

20. Брусиловский П. Языки для обучения основам программирования //Информатика и образование. 1990. №2. С. 3-9.

21. Блай Уитби. Искусственный интеллект. Реальна ли матрица. М.: «Фаир-Пресс», 2004. 224 с.

22. Власов С.А. Дургарян И.С. Принципы интеллектуализации средств имитационного моделирования для производств повышенного риска. В кн. Идентификация и моделирование производств повышенного риска. Вып. 2. -М.: Институт проблем управления, 1993, с. 5-13.

23. Власов С.А. Малый С.А., Томашевская B.C., Тропкина А.И. Интегрированное проектирование металлургических комплексов. М.: Металлургия, 1983.

24. Волкова В.Н. Автоматизация морфологического моделирования: Учебно-метод. пособие/ СПб. гос. технич. ун-т. СПб.: Изд-во СП6ГТУД998. 28 е.: ил.

25. Ваулинский Е.С., Власов С.А., Волочек Н.Г. Интегрированное проектирование автоматизированных технологических комплексов непрерывно-дискретного типа. -М.: Институт проблем управления, 1981.

26. Воропаев В.И. Управление проектами в России. М.: Алане,1995.

27. Вендров A.M. CASE-технология. Современные методы и средства проектирования информационных систем. — М.: Финансы и статистика, 1998.

28. Вудкок Д. Современные информационные технологии совместной работы. — М.: Microsoft Press, 1999.

29. Григорьев С., Морозов М. Давайте попробуем Пролог//Информатика и образование. 1987. №4. С. 14-17.

30. Григорьев С.Г., Морозова Е.В. Информатика и информационные технологии: Сборник задач. СПб.: ЛБЛ-Балтика, 1996.

31. Григорьев С.Г. Реализация системы логического программирования для ЭВМ с ограниченными ресурсами и ее использование в образовании, медицине, технике. М.: Школа-Пресс, 1992. 72 с.

32. Головлева С.В. Методика обучения функциональному программированию будущих учителей информатики (на базе языка LOGO): Дис. . канд. пед. наук. М., 2000.

33. Гершунский Б.С. Компьютеризация в сфере образования: проблемы и перспективы. М.: Педагогика, 1987.

34. Глушков В.И. Основы безбумажной информатики. 2-е изд., испр. М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1987.

35. Гальперин П.Я. Психология мышления и учение и поэтапном формировании умственных действий // Исследование мышления в советской психологии. М., 1966. С. 236-277.

36. Гуськова Е.Н. «Методика применения инструментальных средств для создания учебных компьютерных курсов в системе базовой подготовки по информатике студентов педвузов» Дис. канд. пед. наук. — М., 1997.

37. ГОСТ 34.03-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы: Автоматизированные системы: Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1991.

38. ГОСТ 34.601-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы: Автоматизированные системы: Стадии создания. М.: Изд-во стандартов, 1991.

39. Дудников Е.Е., Цодиков Ю.М. Типовые задачи оперативного управления непрерывным производством. — М.: Энергия, 1979,

40. Дородницин А.А. Информатика: предмет и задачи // Вестн. АН СССР. 1983. Вып. 2. С. 86-89.

41. Дейкстра Э. Дисциплина программирования. Пер. с англ. М.: Мир, 1978.

42. Дал У., Дейкстра Э., Хоар К. Структурное программирование. Пер. с англ. М.: Мир, 1975.

43. Данилина И.И. «Обучение информатиков в условиях профильной дифференциации» (экологическая направленность). Дис. . канд. пед. наук. Екатеринбург, 1998.

44. Добрынин В.Ю. «Технологии компонентного программирования». Учебн. пособие. — С.-Петерб. гос. ун-т., 2004.

45. Дооре Дж., Рейблейн А.Р., Вадера С. Пер. с англ. и предисловиеч

46. А.Н. Волкова. М.: Финансы и статистика, 1990.

47. Ершов А.П. Информатика: предмет и понятие // Кибернетика. Становление информатики. М.: Наука, 1986.

48. Ершов А.П. Школьная информатика в СССР: от грамотности к культуре //Информатика и образование. 1987. №6. С. 3-11.

49. Жужжалов В.Е. Интеграция парадигм программирования в курсе информатики. Москва, Информатика и образование, N10, 2004, стр.32.36.

50. Жужжалов В.Е. Использование объектно-ориентированной парадигмы при изучении языков программирования (научно-методическое издание) Москва, ИСМО РАО, 2002 г. 4 печ. л.

51. Жужжалов В.Е. Логическая парадигма программирования в курсе информатики (научно-методическое издание) Москва, ИСМО РАО, 2003 г. 2печ. л.

52. Жужжалов В.Е. Сборник задач для решения в курсе информатики основанного на использовании различных парадигм обработки информации (научно-методическое издание) Москва, ИСМО РАО, 2003 г. 1,5 печ. л.

53. Жужжалов В.Е. Методика использования процедурной парадигмы при изучении языков программирования (научно-методическое издание) Москва, ИСМО РАО, 2001 г. 9 печ. л.

54. Жужжалов В.Е. Специфика обучения программированию при подготовке студентов-информатиков. Вестник МГЛУ, серия Информатизация образования N1(2), 2004 г.

55. Жужжалов В.Е. Методология разработки учебных программ на основе процедурной парадигмы программирования. Вестник МГПУ, серия Информатизация образования N1(2), 2004 г.

56. Жужжалов В.Е. Методы и организационные формы обучения программированию в вузе. Москва, Вестник РУДН серия дистанционное образование N1 2004, стр.21-30.

57. Житомирский В.Г. Вычислительная техника в системе народного образования школы и вуза. Свердловск, 1990. С. 5-14.

58. Ильинский Н.И., Козинцев И.Б., Язык Пролог и методы его реализации / В кн. Искусственный интеллект: В 3-х кн. Кн.З. Программные и аппаратные средства: Справочник/Под ред. В.Н. Захарова, В.Ф. Хорошевского.- М.: Радио и связь, 1990. с. 33-47.

59. Ицкович Э.Л., Соркин Л.Р. Оперативное управление непрерывным производством: задачи, методы, модели. — М.: Наука, 1989.

60. Ивлев Д.В. «Многомерная битовая логическая модель представления информации в базах данных». Дис. . канд. техн. наук.

61. Информационные технологии управления. Учебное пособие для вузов/Под редакцией проф. Г.А. Титоренко. 2-е изд., доп. - М.: Юнити-Дана, 2003.-439 с.

62. Информационное общество: Сб. — М.: ООО «Издательство ACT», 2004. 507 с.

63. Каган М.С. Системный подход и гуманитарное знание. Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. 384 с.

64. Капра Фритьоф. Паутина жизни. Новое научное понимание живых систем. М.: «София», 2003. 336 с.

65. Капра Фритьоф. Дао физики. М.: «София», 2002. 352 с.

66. Кнут Д. Искусство программирования для ЭВМ. В 2-х тт. М.: Мир, 1976. Т. 1:

67. Кобринский Я., Кузнецов А. Особенности пакетов прикладных программ // Информатика и образование. 1986. №3. С. 18-21.

68. Краевский В.В. Нормативное представление о формировании содержания образования // Теоретические основы содержания общего среднего образования / Под ред. В.В. Краевского, И.Я. Лернера. М.: Педагогика, 1983. С. 202-211.

69. Клоксин У., Меллиш К. Программирование на языке Пролог. -М.: Мир, 1987. 336 с.

70. Кузнецов А.А. Развитие методической системы обучения информатики в средней школе: Автореф. Дис. д-ра пед. наук. М., 1988.

71. Кузнецов Э.И. Общеобразовательные и профессионально-прикладные аспекты изучения информатики и вычислительной техники в педагогическом институте: Дис. . д-ра пед. наук. М., 1990.

72. Ковальский Р. Логика в решении проблем: Пер. с англ.-М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. -280 с.

73. Каймин В.А., Щеголев А.Г., Ерохина Е.А., Федюшин Д.П. Основы информатики и вычислительной техники. Учебн. пособ. для 10-11 классов ср. шк./М.: Просвещение, 1989. 272 е.: ил.

74. Козадой В.Ф., Чмутов С.В. Эксперимент по обучению языку micro-Prolog // В кн. Бюллетень Экспертные системы и Пролог в учебном процессе (краткое изложение докладов).-Йошкар-Ола.-1989. с. 51-52.

75. Кондратьев Н.В., Руденко В.П., Феодоритова Е.В. Мобильная реализация языка программирования Микро-Пролог // в кн. Информатика и вычислительная техника. Тезисы докладов Всес. семинара. М.: Наука, 1986, с. 38.

76. Кузьминский А.А., Щепкин А.В. Разработка деловых игр по управлению проектами. Препринт. М.: Институт проблем управления, 1994.

77. Карпова Н.Н. «Исследование и реализация функционально-логической парадигмы программирования с использованием формализа направленных отношений». Дис. . канд. физ.-мат. наук. М., 1998.

78. Курьян А.Г., Суриков В.В. «Язык Пролог в системах искусственного интеллекта». Минск, БелНИИНТИИ, 1989.

79. Корпоративные системы. №21 (107) от 4 ноября 2004.

80. Линькова В.П. «Развитие методической системы обучения на основе информационного и информационно-логического моделирования». Дис. . д-рапед. наук. М., 1999.

81. Лапчик М.П. Информатика и технология: компоненты педагогического образования // Информатика и образование. 1992. №1. С. 36.

82. Лернер И.Я. Дидактические основы методов обучения. М.: М.: Педагогика, 1981.

83. Ляудис В.Я., Тихомиров O.K. Психология и практика автоматизированного обучения//Вопросы психологии. 1983. №6. С. 16-27.

84. Лингер Р., Миллс X., Уитт Б. Теория и практика структурного программирования. М.: Мир, 1982.

85. Майерс Г. Надежность программного обеспечения. М.: Мир,1980.

86. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения. М.: Педагогика, 1988.

87. Мейер Б., Бодуэн К. Методы программирования. Пер. с фр. В 2-х тт. М.: Мир, 1982. Т. 2.

88. Монахов В.М. Тенденции развития содержания общего среднего образования//Сов. педагогика. 1990. №2. С. 17-21.

89. Мордкович А.Г. Профессионально-педагогическая направленность специальной подготовки учителя математики в педагогическом институте: Автореф. дис. д-ра пед. наук. М., 1986.

90. Модели, методы и программные средства для построения интегрированных экспертных систем. Дис. . д-ра техн. наук.

91. Межпредметная интеграция в учебном процессе технических вузов. 2001.

92. Моисеев Н.Н. Математика ставит эксперимент. М.: Наука,1979.

93. Муравский И.Г. Программирование и решение задач в системе Turbo Basic: Учебное пособие/Омский гос. аграрный ун-т. Омск: Изд-во ОмГАУ,1999. - 88 е.: ил.

94. Медведев А.А. «Основы логического программирования»: пособие: (для специальности 032100 математика); М-во образования РФ, Курган: Кург. гос. ун-т 2004.

95. Новак Л.Г. Методы создания гетерогенного представления локальных данных в системах виртуальной интеграции на платформе XML. Дис. . канд. физ.-мат. наук.

96. Нейлор Т. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем. М.: Мир, 1975.

97. Нейрокомпьютеры: разработка, применение, №1, 2000, с. 83-88.

98. О'Брайен Т., Подж С., Уайт Дж. Microsoft Access 97: разработка приложений. Пер. с англ. — СПб.: БХВ Санкт-Петербург, 1999. — 640 е.,

99. Огородников И.Т. Педагогика школы. М.: Просвещение, 1978.

100. Оре О. Теория графов. М.: Наука, 1968.

101. Прокудин Д.Е. «Методические основы курса: «Новые информационные технологии в образовании» для педагогических вузов». Дис. . канд. пед. наук. СПб., 1998.

102. Пратт Т. Языки программирования: разработка и реализация. М.: Мир, 1979.

103. Педагогика высшей школы. М.: Педагогика, 1974.

104. Рожков И.М., Власов С.А., Мулько Г.Н. Математические модели для выбора рациональной технологии и управления качеством стали. М.: Металлургия, 1990.

105. Рыжова Н.И. Методика преподавания раздела «Архитектура ЭВМ» с использованием программирования на языках низкого уровня: Дис. . канд. пед. наук. СПб., 1994.

106. Садердинов А.А., Трайнев В.А. Построение комплексных программно-технических проектов интегрированных системорганизационного управления. М.: СИНТЭГ, 2000.

107. Салошгина Н.Я. Реализация линии алгоритмизации в курсе «Языки и методы программирования» физико-математических специальностей педагогических вузов. Дис. . канд. пед. наук. М., 1999.

108. Семененко В.А. Информатика: Сб.задач и упражн. для практ., самостоят, и письменных работ слушателей подгот. отделения/ Моск. гос. индустр. ин-т. М.,1999. - 129 е.: ил.

109. Соболева В.В. Введение в интегрированную систему EUREKA: Учеб. пособие- для препод, и студ./Красноярская гос. технол. акад. -Красноярск, 1997. 68 е.: ил.

110. Синева Н.Ф. Создание реляционных баз данных в МС Access: Учеб. пособие/Саратовск. гос. техн. ун-т. Саратов, 1998. - 37 е.: табл.

111. Система "человек и автомат"/ АН СССР. Науч. совет по кибернетике. Ин-т автом. и телемехан.(техн. кибернетики). АПН РСФСР. Инт психологии. М.: Наук, 1965. - 254 е.: ил.

112. Системы управления базами данных и знаний /Под ред. А.Н. Наумова. -М.: Финансы и статистика, 1991.

113. Современные технологии автоматизации. Журнал. № 4, 2000, с. 86-88. Изд. «СТА-ПРЕСС».

114. Современные технологии автоматизации. Журнал. № 1, 2003, с. 54-59. Изд. «СТА-ПРЕСС».

115. Современные технологии автоматизации. Журнал. № 1, 2003, с. 6-13. Изд. «СТА-ПРЕСС».

116. Современные технологии автоматизации. Журнал. № 2, 2003, с. 38-44. Изд. «СТА-ПРЕСС».122. «Социальная информатика» курс лекций для студентов изучающих курс «Социальная информатика» - М.: МГСУ, 2005.

117. Тихомиров O.K. Информатика и новые проблемы психологической науки // Вопросы философии. 1986. №7. С. 39-52.

118. Трахтенгерц Э.Л. Компьютерная поддержка принятия решений.-М.: СИНТЭГ, 1998.

119. Управление проектами. Зарубежный опыт. Научный редактор В.Д. Шапиро. С-Петербург, изд. «Два Три», 1993.

120. Управление проектами. Под редакцией X. Решке и X. Шелле. Пер. с англ. М.: Алане, 1993.

121. Управление проектами. Под общей редакцией В.Д. Шапиро. С-Петербург, изд. «Два Три», 1996.

122. Фролов Г.Д., Кузнецов Э.И. Элементы информатики: Учебн. пособие для пед. ин-тов. М.: Высшая школа, 1989.

123. Фоминых Р. П. Профессиональная направленность обучения физике в техническом вузе.: Автореф. дис. канд. пед. наук.- Челябинск, 1986.- 16 с.

124. Флорес Ф., Уиноград Т. Компьютеры и познание.

125. Хамов Г.Г. Методическая система обучения алгебре и теории чисел в педвузе с точки зрения профессионально-педагогического подхода. СПб.: РГПУ, 1993.

126. Хьюз Дж., Митчом Дж. Структурный подход к программированию М.: Мир, 1980.

127. Хохлова М.Н. Теория эволюционного моделирования. М.: ФГУП «ЦНИИАВТОМИНФОРМ», 2004. 68 с. с ил.,

128. Шапиро и Стерлинг. «Искусство программирования на языке Пролог». Пер. с англ. Сопрунова С.Ф., Шабанова Ю.Г. под редакцией Дадаева Ю.Г. М.: «Мир», 1990.

129. Шеер Август-Вильгельм. «Бизнес-процессы. Основные понятия. Теория. Методы». Издание 2-е, переработанное и дополненное. Пер. с англ. М.: АОЗТ «Просветитель», 1999.

130. Шеер Август-Вильгельм. «Моделирование бизнес-процессов». Издание 2-е, переработанное и дополненное. Пер. с англ. — М.: «Серебряные нити», 2000.

131. Шек В.М. Петровичев Е.И. Локальные вычислительные сети: Учеб. пос. 4.1/ Моск. гос. горный ун-т. М.,1998. - 99 е.: ил., табл.

132. Шерр А. Анализ вычислительных систем с разделением времени. An analysis of time-shared computer systems: Пер. с англ. Э.С.Ковалева, В.И. Рыбаченкова/ А. Шерр; Под ред. А.Н. Мямлина, В.К.Смирнова. М.: Мир, 1970. -135 е.: ил., табл.

133. Шумова Л.В. Декларативный подход в функциональном программировании. Реализация на языке PC-LISP: Учеб. пособ./ Магнитогорск, гос. технич. ун-т им. Г.И.Носова. Магнитогорск, 1999. - 65 е.: ил.

134. Ященко Е.Н. Основы алгоритмизации и примеры разработки алгоритмов: Учеб. пособ. для студ. техн. вузов региона; Дальневост. гос. техн. рыбохоз. ун-т. Владивосток, 1999. - 96 е.: ил.

135. CAD/CAM/CAE системы в инновационных проектах: Всероссийск. науч. конференция, 12-14 мая 1998 г.: Тезисы докладов/ Ижевск, гос. техн. ун-т. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ,1998. 52 е.: табл.