автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Методические средства квалиметрии и графического представления структурв преподавании информатики

Автореферат диссертации по теме "Методические средства квалиметрии и графического представления структурв преподавании информатики"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РГБ ОД 2 2 АПР 1996

На правах рукописи

СЕРЕДА ЮРИЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

МЕТОДИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА КВАЛИМЕТРИИ И ГРАФИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ СТРУКТУР В ПРЕПОДАВАНИИ ИНФОРМАТИКИ

13.00.02 - теория и методика обучения информатике

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

МОСКВА -

1996

Работа выполнена в Московском государственном открытом педагогическом университете

Научный руководитель -

Официальные оппоненты -

доктор физико-математических наук, профессор В.В.Кузнецов

доктор технических наук, профессор С.Г.Григорьев кандидат педагогических наук, с.и.с. А.С.Лсснсвский

Ведущая организация - Институт проблем информатики РА11

Защита состоится « .» мая 1996 г. в 1 часов на заседай диссертационного совета Д113.25.04 в Московском государствен!! открытом педагогическом университете по адресу: 109004, Москва, ; Верхне-Радищевская, д.16/18

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московскс государственного открытого педагогического университета.

Автореферат разослан апреля 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-матсматичссю^ н доцент

А.И.Нижникоп

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исслепования.

Информатизация общеобразовательной школы является базовым этапом информатизации общества. Курс "Основы информатики и вычислительной техники" (ОИВТ) был введен в средних общеобразовательных учреждениях в 1985-86гг.. Методология преподавания данной дисциплины во многом предопределялась теми реальными научно-техническими достижениями, которые придают компьютеру определенные свойства и позволяют ему выполнять заданные функции, ориентированные на запросы системы образования и педагогической науки.

Стремительные темпы развития технических средств компьютеризации и программного обеспечения компьютеров, расширение сферы их применения заставляют периодически уточнять содержание понятия "компьютерная грамотность", периодически с необходимым упреждением вносить коррективы во все компоненты системы обучения данному предмету с учетом его связей с другими дисциплинами учебного процесса.

За прошедшее время выполнена огромная работа по формированию содержания и методики преподавания ОИВТ, оснащению школ современной вычислительной техникой (ВТ), накоплен большой опыт преподавания данной дисциплины. Значительный вклад в решение данных задач внесли работы Я.А.Ваграменко, С.А.Бешенкова, И.В.Роберт, А.Г.Гейна, А.А.Кузнецова, Э.И.Кузнецова, Ю.А.Первина, М.П.Лапчика и других.

Дальнейшее повышение эффективности учебного процесса по преподаванию ОИВТ, создание необходимых предпосылок для совершенствования педагогического процесса требует разработки специфичных для данного предмета научно-обоснованных методик построения специальных форм обучения и организации учебного процесса, учитывающих биофизические, биологические и психофизиологические закономерности функционирования организма человека во время обучения. Исследование подобных закономерностей и их дальнейшее использование связано с количественным моделированием процесса получения обучаемым информации и с привлечением методов визуализации учебной информации.

Недостаточная разработанность данных вопросов применительно к курсу ОИВТ определили тему исследования и обусловили актуальность работы.

Цель исследования состоит в использовании средств квалиметрии для оценки усвоения информации в процессе обучения ОИВТ и построении

эффективных педагогических программных средств, нснользующи: графическое представление структур.

Объектом исследования является применение средств квалиметрии : графического представления структур в построении процесса обученп: информатике.

Пренмет исследования: организация учебного процесса но предмет'

оивт.

Гипотеза исследования состоит в том, что использование средсп квалиметрии и графического представления структур позволит повысит] эффективность процесса обучения за счет сокращения суммарного времеш усвоения учебного материала.

Исходя из цели и гипотезы, сформулированных выше, были поставлень следующие запачи:

1. Провести анализ курса ОИВТ и определить те его разделы, в которы) методически целесообразно повышение эффективности учебного процесса з; счет использования средств квалиметрии и применения графически; структур. Разработать для данных разделов педагогические средства (ПС) методическое (МО) и прикладное программное обеспечение (ППО).

2. Определить критерии, позволяющие объективно оценивать эффективность разработанных педагогических средств.

3. Разработать теоретические модели адаптации учащихся к информационные нагрузкам.

4. Провести педагогический эксперимент с целью выявленш закономерностей обучаемости школьников на уроках информатики.

5. Проверить в экспериментальном обучении эффективность рекомендуемое методики обучения информатике.

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:

- анализ научно-методической литературы;

- анализ содержания учебников и учебных пособий для учащихся и учителей школ;

- методы организации проведения педагогического эксперимента;

математические методы статистической обработки результатов эксперимента;

- анализ личного опыта работы в среднем образования.

Выбор экспериментальной базы основывался на необходимости привлечения к участию в эксперименте различных типов школ: общеобразовательной средней школы с педагогическим уклоном, учебно-воспитательного комплекса (УВК) „Детский сад - школа", специнтерната для детей с нарушением опорно-двигательного аппарата, что связано с

выявлением общих биофизических закономерностей обучаемости школьников в курсе ОИВТ.

Условно в исследовании можно выделить три этапа:

1 этап - подготовительный: изучение состояния проблемы по литературе и на практике; формулировка цели, задач, гипотезы исследования; разработка плана исследования; определение экспериментальной базы исследования; разработка педагогических средств. На этом этапе использовались такие методы педагогического исследования, как изучение теоретических источников, анализ реального педагогического процесса.

2 этап - формирующий: ввод в педагогический процесс изменений в соответствии с гипотезой и задачами исследования; обоснование и экспериментальное доказательство существования закономерности в области обучения информатике, описывающей вероятность выполнения группой учащихся какого-либо учебного задания к моменту времени I; разработка на основе данной закономерности методики количественной оценки эффективности учебного процесса; организация учебного процесса с использованием ПС; сбор качественных и количественных результатов экспериментов.

3 этап - заключительный: обработка данных экспериментов; обобщение полученных экспериментальных и теоретических материалов; опытно-экспериментальная работа по использованию разработанных методик в практике школьного обучения; формулировка окончательных выводов.

Новизна исслеповачия состоит в следующем:

- теоретически обосновано и экспериментально доказано существование закономерности, связанной с адаптацией учащихся к информационным нагрузкам, что позволило по-новому решить проблему построения эффективного учебного процесса на уроках информатики;

- обоснована связь полученной закономерности с биофизическими процессами, протекающими во время обучения;

- разработана обобщенная модель статистической системы, описывающая адаптацию учащихся к информационным нагрузкам;

разработаны методика количественной оценки эффективности использования педагогических средств, в основу которой положена найденная закономерность, а также методика оптимизации учебного процесса.

Практическая значимость работы:

- разработаные на основе диссертационного исследования программные средства и методические материалы могут быть использованы в процессе преподавания курса информатики в средних и высших учебных заведениях.

На защиту выносятся:

- полученная закономерность адаптации учащихся к информационным нагрузкам;

- методика количественной оценки эффективности использования различных педагогических средств в обучении;

- методика и организация эффективного учебного процесса с использованием графических структур.

Обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечивается комплексной методикой исследования, соответствием использованных методов задачам исследования, использованием математических методов обработки результатов педагогических экспериментов для анализа качества педагогической работы и воспроизводимостью результатов в условиях работы школ разного типа.

Апробация работы.

Материалы диссертационной работы и наиболее существенные выводы выполненных исследований докладывались и обсуждались:

-на 2-й Международной конференции „Актуальные проблемы фундаментальных наук" (Москва, 1994);

-на 9-й Украинской конференции по бионике (Ивано-Франковск, 1992);

- на 1-й и 2-й Всероссийских конференциях „Компьютеры и образование" (Санкт-Петербург, 1993,1994);

- на межвузовской конференции „Контроль и образовательный стандарт по физике" (Москва, МПУ, 1994);

- на Всероссийском семинаре "Новые информационные технологии в высшем образовании на базе компьютеров Макинтош" (Москва, 1996);

- на научных конференциях МПУ (1991-1994).

Результаты данной работы используются в учебном процессе учителями школ г.Москвы и преподавателями ВУЗов России.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 11-ти научных публикациях, список которых приведен в конце диссертации.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего 171 наименование. Общий объем работы 152 страницы машинописного текста, 16 рисунков, 12 таблиц .

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАВОТЫ.

Во введении обоснованы актуальность, научная новизна и практическая

значимость работы; сформулированы основные положения, которые выносятся на защиту; дается краткое содержание диссертации; описываются этапы исследования.

В нерпой главе ("Аналитическое исследование научно- методической литературы") дается аналитический обзор по исследуемой проблеме, формируются основные положения исследования, задачи и пути достижения поставленной цели.

Проблемам становления курса ОИВТ, введенного в средние общеобразовательные школы в 1985-86гг., посвящены многочисленные исследования, проводящиеся в различных ВУЗах страны (МГПУ, МГОПУ, МПУ (Москва), РГПУ (Санкт-Петербург), Омском, Екатиренбургском, Шуйском педагогических университетах и др.).

Различные методические вопросы, возникающие при преподавании данного предмета, рассматриваются в работах А.П.Ершова, И.Н.Антипова, Я.А.Ваграменко, А.Г.Гейна, В.Г.Житомирского, В.А.Каймина, Э.И.Кузнецова, Ю.А.Первина, И.В.Роберт и др.

За последние годы увеличилось число диссертационных работ, посвященных различным аспектам обучения школьников курсу информатике (Л.Н.Бережной, Т.В.Добудько, Л.И.Долинер, Л.В.Замогиль-нова, Н.Г.Плужникова и др.).

Однако, анализ научно-методической литературы выявил ряд проблем, без решения которых невозможно эффективное построение курса информатики в средней школе:

1. В области педагогики не выявлены биофизические закономерности адаптации учащихся к информационным нагрузкам, на основе которых может быть реализована оптимизация педагогического процесса в области ОИВТ.

2. Несмотря на большое количество научных исследований, проведенных в области построения математических моделей в педагогике (Р.Аткинсон, Р.Буш, Ф.Мостеллер, Л.Б.Ительсон, А.П.Свиридов, Р.Э.Авчухова, В.П.Мизинцев, В.А.Сакулин, И.И.Нурминский и др.), оптимизации учебного процесса (В.П.Беспалько, И.И.Дьяченко, И.Т.Огородников, Ю.К.Бабанский, А.А.Ченцов, А.С.Границкая и др.), количественной оценки методического и программного обеспечения(И.И.Тихонов, М.И.Грабарь, А.М.Дорошкевич, И.Я.Лернер, М.И.Махмутов, П.И.Пидкасистый, В.П.Симонов, Л.Н.Бережной, И.Е.Вострокнутов, Ю.К.Кузнецов и др.), определения уровня сложности предлагаемых задач, данные вопросы остаются нерешенными и требуют доиолнительных исследований.

3. Графическая форма представления знаний обладает более высокой наглядностью по сравнению с текстово-символьной формой (Е.И.Машбиц, Б.Шнейдерман, Р.Коутс, И.Влейминк, Т.Павлидис, В.Д.Паропджанов и др.). Однако для разделов „Основы алгоритмизации", „Основы программирования" и темы „Работа с клавиатурой ЭВМ" курса ОИВТ отсутствуют эффективные педагогические средства, использующие данную диалоговую форму общения.

4. При использовании средств вычислительной техники учитель имеет возможность своевременной корректировки процесса обучения. Для эффективного построения учебного процесса необходимо широкое применение методов сетевого планирования. Однако, для их использовании требуется разработка методики оценки временных затрат на изучение определенного раздела учебного материала.

5. Люди с физическими недостатками ограничены в возможности общаться, учиться, работать и воздействовать на окружающую среду. Внедрение курса ОИВТ в средние специальные учреждения для детей с физическими отклонениями не только придает учащимся веру в свои силы, но и значительно расширяет их возможности обмениваться информацией с окружающими. Однако, в силу различных причин, вопросам разработки методического и программного обеспечения для обучения работе на персональном компьютере учащихся, страдающих детским церебральным параличом (ДЦП), в нашей стране не уделяется широкого внимания.

Во второй главе ("Методика обучения информатике с использованием графической формы диалога школьника с компьютером") описываются разработанные автором для курса ОИВТ педагогические средства, предлагаются примеры задач, рассмотрены вопросы организации учебного процесса с детьми, больными церебральным параличом. В основе педагогических средств, разработанных для раздела „Основы алгоритмизации", лежит максимальное использование геометрических фигур (блоков). Методика преподавания раздела включает три темы:

1. Алгоритм и его свойства.

2. Формат записи и способы задания алгоритмов.

3. Типы алгоритмов.

Основная цель, достижение которой предусматривается при внедрении данной методики - способствовать у учащихся формированию алгоритмического подхода к решению задач. Решения задач ученики представляют в графическом виде - в виде блок-схем. Для программной поддержки данного раздела разработан пакет программных средств, при работе с которым обучающиеся наглядно представляют все изменения, происходящие в ЭВМ при выполнении каждой команды алгоритма (для

этого экран ЭВМ разделен натри части: „Блок-схема", „Память", „Экран"). Каждая ич разработанных программ включает демонстрационные примеры и контрольные чадами, после выполнения которых на экране монитора появляется информация о количестве ошибок, сделанных учеником.

Методическое обеспечение раздела „Основы программирования" включает в себя четыре темы:

1. Основы языка Бейсик.

2. Графические примитивы.

3. Операторы и функции языка Бейсик.

4. Решение задач с линейным, разветвляющимся и циклическим алгоритмами.

В этой главе приводятся примеры заданий по данным разделам, дается описание Г1ПО, разработанного для тем №2,4.

В основе ППО лежит специально разработанный графический редактор, при создании которого учтен ряд факторов, имеющих важное методологическое значение. В частности, обозначения управляющих клавиш для выполнения рисунков ряда типовых графических объектов выбраны совпадающими с начальными буквами соответствующих команд языка Бейсик; при выборе цвета используется числовая кодировка, что способствует выработке у учащихся понимания необходимости числового представления в ЭВМ любой информации; введен отсчет времени с целью дать возможность преподавателю оценить продолжительность выполнения учеником задания, введена индикация текущих координат, что позволяет ученику легко усвоить систему координат экрана; использован нестандартный выбор шрифта, что закрепляет представления учащегося о многофункциональности клавиатуры ЭВМ и т.п..

Программы для темы 4 разработаны на основе данного графического редактора. В каждой из них имеются контрольные задачи, выбор которых осуществляется случайным образом. При выполнении задания ученику требуется „нарисовать" решение, пользуясь соответствующими командами графического редактора. По окончании работы ученика с компьютером программа выдает в полную информацию о качестве выполнения данного задания. Программы разработаны для текущего и итогового конт|юля знаний и отличаются степенью сложности заданий.

В основе методики преподавания темы „Работа с клавиатурой ЭВМ" лежит поэтапное целеноправленное формирование определенных навыков, постоянный контроль действий обучаемого, сочетание игровых и тестовых упражнений. Программное обеспечение, разработанное но данной методике, состоит из 11 -ти программ - демонстрационной, 9-ти обучающих и одной контролирующей. Каждая обучающая программа включает в себя четыре

упражнения и три игры-задания. В течении всей работы за ЭВМ на экране монитора в графическом виде отображается информация о качестве работы обучаемого, скорость набора символов и процент сделанных им ошибок. В зависимости качества выполненного задания компьютер предлагает обучающемуся перейти на более сложный уровень или повторить данное задание.

Особое внимание уделяется методологии обучения информатике детей с физическими отклонениями. Основными критериями, которыми необходимо руководствоваться при отборе ПС для курса ОИВТ в школах, специализирующих на обучении детей с отклонениями в физическом развитии, на наш взгляд, являются:

- минимальное количество контактов взаимодействия обучающегося с клавиатурой;

- возможность практической реализации в будущем навыков и умений, приобретенных в процессе работы с данным педагогическим средством.

Во второй главе дается также описание основных положений, которыми необходимо руководствоваться учителю при обучении информатике учащихся, больных ДЦП , предлагается план преподавания курса для данного контингента обучаемых, перечень рекомендуемого МО и ППО.

В третьей главе ("Закономерности адаптации обучающихся к информационным нагрузкам") даются описание биофизической и статистической моделей процесса обучения.

Результаты исследования получены совместно с В.В.Кузнецовым, Л.В.Замогильновой, О.В.Кузнецовой.

Для описания информационного взаимодействия школьник;! с компьютером в соответствии с принципом простоты в биофизике может быть использована упрощенная модель функционирования нейронов одной популяции, находящихся в двух различных состояниях, интерпретации которых может быть как „участие" или „неучастие" в информационном взаимодействии, т.е. может быть использована гипотеза о пропорциональности числа возбужденных нейронов данной популяции реакции обучающегося на ннформационне воздействие. Полагая, что число возбужденных нейронов много меньше числа нейронов, находящихся в состоянии покоя, изменение количества возбужденных (участвующих в педагогическом процессе) нейронов описывается (в рамках первого приближения) соотношением:

i + м * г = Х(|), ( 1 )

где ъ - отклонение от среднего значения нормированного числа возбужденных нейронов. Модель, соответствующая уравнению (1), хо|юшо

известна в технических областях как линейная динамическая система, параметры которой оцениваются по таким детерминистическим возмущениям входа как дельта-импульс, единичный скачок и т.д.. В терминологии педагогики единичный скачок может отождествляться с педагогическим воздействием на обучающегося. Решением функции (1) является функция вида:

zi + Дг [ 1 - ехр (-р (I - 1»)) ] при t >= to,

где Д г = 7Л - zi ; z, = lim z2 (t).

Такое же соотношение получается и для группы учащихся, однако значения р в этом случае представляют собой среднее значение р для группы.

Сопоставление результатов моделирования биофизических систем с результатами экспериментальных исследований, как правило, представляет значительные трудности, во многом связанные с трудностями проведения прямых экспериментов. При сопоставлении результатов обычно используется гипотеза о пропорциональности числа элементов системы, находящихся в одном из состояний, некоторым динамическим или кинематическим параметрам, измерение которых может быть выполнено относительно просто. Данный прием может быть распространен и на другие проявления жизнедеятельности биологического объекта. Принимая гипотезу о пропорциональности числа возбужденных нейронов данной системы эффективности информационного воздействия (под эффективностью взаимодействия можно понимать вероятность адаптации человека к внешним информационным воздействиям или обучаемости), можно сопоставить результаты экспериментальных исследований обучаемости человека с уравнением (1), т.е., например, величину z(i) сопоставить с вероятностью адаптации обучающегося к информационным нагрузкам P(t).

Так как один из основных элементов процесса обучения - оценка знаний учащихся - зависит не только от качества выполнения ими учебных заданий, ко м от времени выполнения задания, то для построения статистической модели были приняты следующие предположения:

1. Выполнение (или невыполнение) учащимся задания в момент времени t (t е (0,Т)) не зависит от предшествующих моменту 1 событий (под событием понимается факт выполнения (или невыполнения) задания).

2. Вероятность выполнения (или невыполнения) задания за определенный отрезок времени Д1 возрастает пропорциональности

zi при I < to

(2)

длительности этого интервала, т.е. вероятность такого события на отрезке времени (1,1 + ДО равна у*Д1+0(А1), где 0(Д1) - величина более высокого порядка малости, ц - некоторая константа.

3. Вероятность того, что два или более учащихся выполнят задание за время (|, 1+Л1) приблизительно равна нулю, т.е. равна 0+()(Д1).

4. Учащийся приступает к выполнению задания по истечении некоторого времени 1«, необходимого для осмысления задачи.

В этом случае вероятность выполнения группой учащихся какого-либо учебного задания в зависимости от продолжительности времени описывается соотношением:

В 1991-95гг. с учащимися школ г.Москвы проводился педагогический эксперимент с целью сопоставления построенных моделей с результатами обучаемости школьников. В ходе педагогического эксперимента учащимся предлагалось выполнить задание, результаты которого оценивались по принципу „зачет" - „незачет". По окончании эксперимента подсчитывалось значение соотношения Р(1)=Ы„ / N0, где Ы„ - число учащихся, выполнивших задание к моменту времени II, N0 - количество учащихся группы. Вычисляемое соотношение есть вероятность выполнения конкретного задания к моменту времени И. Вероятность выполнения задания к моменту времени ^ < I можно считать приближенно равной вычисленному значению, то есть Р(Е, <=|)=М„ / N0. Исследования показали, что для каждой группы существует свой латентный период осмысления задания Ю и параметр р, характеризующий интенсивность выполнения данного задания данной группой обучающихся. Величина 1/р может быть истолковано как время, в течении которого возможно решение конкретной учебной задачи.

Для согласования эмпирических данных с теоретической моделью использовался критерий согласия Колмогорова-Смирнова. Коэффициенты >1, Ю формулы (3) рассчитывались по методу наименьших квадратов.

Так как у большинства учащихся, больших ДЦП, была нарушена координация движения рук, при анализе результатов выполнения задания учитывалось время, которое данные учащиеся затрачивали на написание ответа. Для этого учащимся трех школ предлагали написать определенный текст и затем измеряли скорость письма. У учеников

общеобразовательных школ она составила в среднем 1.5 бит/секунду , у больных ДЦП - от 1 до 0,06 бит/секунду (бит - один символ).

1- ехр (- р * (1 - ю), если I >= 1о

0, если 1 < 1о

(3)

После выполнения данного задания для данных учеников пересчитывалось время выполнения ими контрольного задания с учетом его индивидуальной скорости письма. Полученные данные (среднее время выполнения задания в трех группах составила 12,7 - 13,9 минут) позволяют сделать вывод о соизмеримости уровней адаптации к информационным нагрузкам здоровых учащихся и учеников с нарушенной опорно-двигателыюй системой.

Экспериментальная проверка соотношения (3) проводилась на широком контингенте учащихся разного уровня обучения при овладении элементарных и целостных упражнений, возможным исходом которых могли быть два состояния: правильное и неправильное выполнение. Критерием освоения являлась вероятность выполнения задания, т.е. определялось отношение числа испытуемых, выполнивших упражнение, к общему числу испытуемых. На рисунке 1 представлены обобщенные результаты проведенных экспериментов при обучении информатике, а также при обучении двигательным упражнениям в области спорта (Кузнецов В.В., Белоковский В.В., Попов Г.И., 1980).

р(и)

Рис.1. Зависимость вероятности адаптации обучающихся к информационным нагрузкам от безразмерного времени и= ц ю).

1 - график функции (3);

2 - результаты экспериментальных исследований;

3 - 95%-ый доверительный интервал (» соответствии

с критерием Колмогорова-Смирнова).

По оси абцисс отложено безразмерное время II = р*(|-1о), по оси ординат - вероятность выполнения задания Р(и) в соответствии с формулой (3). Расположение всех точек вдоль экспоненциальной кривой и их принадлежность к 95%-ому доверительному интервалу позволяет говорить о существовании закономерности не только в области обучения информатике.

В четвертой главе ("Оценка эффективности использования разработанных педагогических средств и оптимизация учебного процесса") представлена методика определения эффективности использования в учебном процессе ПС, результаты педагогических экспериментов, подтверждающих эффективность предлагаемой методики, а также методика оптимизации учебного процесса, основанная на найденной закономерности.

Отсутствие единого подхода многих специалистов к определению объекта оценки успеваемости, единых и общепринятых критериев, недостаточная детализация соответствующих положений в конструктивных документах, отсутствие единых в своей концептуальной основе методических рекомендаций, попытки оценивания отметкой не только учебных знаний и умений учащихся, но и их участие во внеурочной работе по предмету, поведения и прилежания на уроке, - все это вместе не способствуют эффективному влиянию оценки успеваемости на успешное овладение знаниями.

Для решения данной проблемы использовались параметры р и №. В соответствии с результатами, представленными в главе 3, параметр р представляет интенсивность выполнения задания группой учащихся, 1/р -минимальное время, в течении которого возможно решение конкретного учебного задания для конкретной категории обучающихся. Тогда время 1ср=Ю+1/р является средним временем, необходимым для решения данной задачи.

Возможность оценить среднее время решения учебной задачи позволяет скорректировать процесс выставления оценки учителем за контрольные и самостоятельные задачи. Так, если на контрольную работу отводится время То и ученику предлагаются М задач, среднее время выполнения каждой из которых известно, то оценка за выполнение всей работы может быть вычислена по формуле:

О = ¡п1

Т1 +Я

........ * 5

То

где То - время, которое отводится на выполнение контрольной работы; Т1 = Хюрл, ¡=1,т (т - количество правильно решенных задач) ; Я - время, затрачиваемое учащимся на выбор задач из банка данных.

Значимость этой формулы в том, что вычисления по ней легко реализуются в любой контролирующей или обучающей программе на ЭВМ.

Регистрация параметра ю позволяет разрешить проблему оценки сложности однотипных задач, предлагаемых в процессе обучения. Очевидно, что сложность задания не характеризуется общим временем его выполнения, однако можно предположить, что сложность задания влияет на время осмысления задачи.

Кроме этого, сравнение величин ю, р, К:р позволяет судить об эффективности той или иной методики в процессе обучения. Предположим, что в процессе педагогического эксперимента учащиеся контрольной и экспериментальной групп обучались по различным методикам. По завершении эксперимента учащимся данных групп предлагается выполнить одинаковое контрольное задание, в процессе выполнения которого фиксируется время выполнения задания каждым обучающимся. Сравнение значений величин р, ю, 1ср позволяет судить, какая из методик оказалась более эффективной - если в экспериментальной группе время па обдумывание задачи и среднее время выполнения задачи меньше, чем в контрольной, то можно утверждать, что методика обучения в экспериментальной группе является более эффективной.

Проведенные в различных общеобразовательных учебных заведениях педагогические эксперименты показали эффективность использования разработанных ПС в сравнении с традиционной методикой.

Использование значений (о и р решает также проблему оптимизации учебного процесса. В главе 4 представлены сетевые планы преподавания разделов „Основы алгоритмизации" и „Основы программирования" курса информатики. Сетевые планы отражают три варианта организации процесса обучения:

- с использованием традиционной методики преподавания;

- с использованием методического обеспечения, представленного в главе 2;

- с использованием разработанного методического и программного обеспечения.

Анализ значений затраченного времени в сетевых планах позволил сделать вывод, что при использовании разработанных ПС временные затраты на обучение сокращаются не менее чем на 10% по сравнению с традиционной методикой преподавания.

В пятой главе ("Обсуждение полученных результатов и практические рекомендауии") предлагается план преподавания курса информатики для учащихся общеобразовательных школ, а также для школ, где учатся дети с нарушениями опорно-двигательного аппарата.

Проведенные исследования подтвердили эффективность использования разработанных ПС в учебном процессе и показали необходимость учета найденной закономерности при планировании и оптимизации учебногс процесса. В соответствии с результатами исследования был разработан календарно-тематический план преподавания разделов „Основы алгоритмизации" (рассчитан на 16 учебных часов), „Основы программирования" (36 учебных часов) и темы „Работа с клавиатурой ЭВМ" (20 учебных часов).

Преподавателям ОИВТ школ, где учатся дети с отклонениями и физическом развитии, рекомендуется максимально использовать различные печатные материалы, что позволит вести преподавание различных раздело! аналогично (по временным характеристикам) программе, принятой для средней школы.

На начальном этапе преподавания целесообразно предусмотреть дополнительное время для повышения эффективности работы учащихся зг клавиатурой ЭВМ.

В выводах сформулированы основные выводы и результаты работы.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Для разделов „Основы алгоритмизации", „Основы программирования" и „Работа за клавиатурой ЭВМ" курса ОИВТ разработано методическое и программное обеспечение, в котором используется графическая форма взаимодействия школьника с компьютером Разработаны поурочные планы преподавания данных разделов.

2. В результате проведенных педагогических экспериментов выявлена закономерность адаптации обучающихся к информационным нагрузкам на уроках ОИВТ, заключающаяся в том, что в области обучения информатике имеет место экспоненциальная зависимость вероятности выполнения учебных задач от их времени решения.

3. Разработаны статическая и нейронная модели обучения , описывающие адаптационные аспекты обучающихся. Проведенный педагогический эксперимент показал хорошую согласованность теоретических моделей с эмпирическими данными.,

4. На основе найденной закономерности:

- предложена методика оценки знаний учащихся, в основе которой лежат такие показатели, как среднее время, необходимое для решения конкретной учебной задачи и время, необходимое для осмысления задачи;

- разработана методика оценки эффективности педагогических средств и учебного процесса в целом;

- разработана методика ранжирования учебных задач в зависимости от величины времени, необходимого для осмысления решения конкретной задачи.

5. Показано, что уровни адаптации к информационным нагрузкам учащихся средних школ и учащихся интерната для детей с нарушениями опорно-двигателыгого аппарата являются одинаковыми.

6. Проведены педагогические эксперименты, результаты которых показали эффективность использования в учебном процессе разработанных педагогических средств по сравнению с традиционной методикой. Для оценки времени использовалась методика, основанная на найденной закономерности.

7. Разработана методика построения сетевых планов обучения, в рамках которой определяется минимальное (критическое) время, требуемое на изучение определенного раздела учебного материала. Разработаны сетевые планы преподавания разделов „Основы алгоритмизации" и „Основы программирования".

8. Показано, что использование графического способа диалога школьника с компьютером позволяет сократить временные затраты на обучение в рамках сетевого планирования не менее чем на 10% по сравнению с традиционной методикой обучения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Моделирование движения человека и его адаптация к информационным и физическим нагрузкам// Труды 2-й Международной научной конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук". - М.:Техносфера-Информ, 1994.-Т.2(1).-С.А24-А26.

2. Свойства адаптационной активности обучающихся при управляемых воздействиях//9-я Украинская конференция по бионике: Тез. докл. - Ивано-Франковск: ИК АН, 1992.-С.52-53

3. Новые формы взаимодействия обучающегося с компьютером// 1-я Всероссийская конференция "Компьютеры в образовании". Тез. докл. - С.Петербург: РУЦИО, 1993. С.29

4. Адаптационные аспекты информатизации образования// 1-я Всероссийская конференция "Компьютеры в образовании". Тез. докл. - С.-Петербург: РУЦИО, 1993. С. 28

5. Методика оценки знаний учащихся// Стандарты в физике. М.: МПУ, 1994.-С.106-108

6. Сетевое планирование учебного процесса// 2-я Всероссийская конференция "Компьютеры в образовании". Тез. докл. - С.-Петербург: АОЗТ "Текст", 1994. С.92

7. Оценка эффективности использования педагогических средств в курсе ОИВТ. - М„ 1992,-Юс.- Депонировано в НИИВШ 21.07.№273-92

8. Обучение машинописи слепым методом. М.:ВНТИЦентр, МГУ, 1993, №5093000014

9. Обучение программированию с использованием графического диалога// Алгоритмы и программы. М.:ВНТЙЦентр, 1992, №1-2.С.2

10. Графическое представление алгоритмов//Алгоритмы и программы. М.: ВНТИЦентр, 1992, Ш-2.С.2

11. Адаптационные аспекты обучаемости учащихся средней школы при использовании компьютеров Macintosh и IBM// Всероссийский семинар "Новые информационные технолргии в высшем образовании на базе компьютеров Макинтош". Тез. докл.- Москва, 1996. С.60-61

Размножено на ротапринте l-iU экз., зак. 13Ь Типография "РОТолС", „¡ясницкая, 35.