Методика обучения использованию компонентов технологий СУБД студентов специальности 032200 - "Физика"

Мартынов, Георгий Валерьевич

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: Методика обучения использованию компонентов технологий СУБД студентов специальности 032200 - "Физика"

Автореферат

Автор научной работы: Мартынов, Георгий Валерьевич
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Архангельск
Год защиты: 2005
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Методика обучения использованию компонентов технологий СУБД студентов специальности 032200 - "Физика""

На правах рукописи

Мартынов Георгий Валерьевич

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ КОМПОНЕНТОВ ТЕХНОЛОГИЙ СУБД СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 032200 -

ФИЗИКА

13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (информатика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова"

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор,

действительный член Российской академии образования

Кузнецов Александр Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Нурмухамедов Геннадий Михайлович

кандидат педагогических наук, доцент Босова Людмила Леонидовна

Ведущая организация: Московский городской педагогический

университет

Защита диссертации состоится "22" декабря 2005 года в " 15 " часов на заседании диссертационного совета Д 008.008.04 в ГНУ "Институт содержания и методов обучения Российской Академии образования" по адресу: г.Москва, ул.Погодинская, 8.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ "Институт содержания и методов обучения Российской Академии образования"

Автореферат разослан " 22 " ноября 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат педагогических наук

Е.А. Седова

2оо6~4

2 МП »24

Ь УЗ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Внедрение информационных технологий в образование < -.требует подготовки, специалистов нового уровня, владёющих, основами соответствующих технологий, что, в свою очередь, делает актуальными исследования по вопросу внедрения НИТ, в частности СУБД, в учебный процесс. Это отмечено в работах Смирнова С.Г., Роберт И.В., Павловского Ю.Н., Лапчик М.П., Жданова С.А. и др.

Физика, как наука и часть образовательной сферы, не является исключением из правил и требует пересмотра условий подготовки специалистов своей области, с учетом использования соответствующих информационных технологий. Так, при использовании технологий СУБД, физик - исследователь получает возможность организации базы данных, позволяющей хранить и соответствующим образом обрабатывать данные экспериментальных и теоретических исследований, тем самым резко повысить результативность самого исследования. Учителя физики, применяя компоненты технологий СУБД в образовательном процессе, получают возможность не только создавать свои личные мини -библиотеки и учебно - методические базы данных, но и повысить интерес учеников к своей дисциплине, привлекая образовательные информационные системы для подачи материала на уроке. При создании таких баз данных учитель может ориентироваться на уже готовые программные продукты, частично или полностью модернизируя их, либо создать свою, новую базу данных. Следовательно, в подготовке студентов специальности 032200 - "Физика" к последующей профессиональной деятельности должны учитываться необходимые знания, умения и навыки по созданию баз данных и применению компонентов технологий СУБД в учебной деятельности.

Анализ учебных планов и дисциплин базовой подготовки учителей физики в педагогических ВУЗах показал, что вопросу подготовки студентов в области проектирования и использования баз данных не уделяется должного внимания. В ходе изучения существующих учебно-методических материалов авторов Гусенковой С.Б.,Голициной О.Л., Голенищева Э.П., Ребекка М.Р., Дейт К., Карташевой О.Л. и др. выяснилось, что при изучении компонентов технологий СУБД и БД авторы опираются на экономическую или сервисную модели и чаще всего акцентируют внимание на изучении непосредственно самой СУБД, а не на ее возможное йрименение в соответствующей области знаний. Подобный подход нарушает принцип отражения предметной области будущих специалистов в изучаемом материале. Таким образом, подготовка учителей физики к использованию баз данных в своей будущей профессиональной деятельности требует более тщательной разработки методики преподавания СУБД, в которой должны решаться вопросы не только

1РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ| БИБЛИОТЕКА I

. ¿чзж!

изучения конкретной СУБД, но и демонстрироваться возможности ее применения в физике. Это определяет актуальность темы исследования.

Проблемой настоящего диссертационного исследования является разрешение противоречия между необходимостью комплексного изучения возможностей СУБД в процессе подготовки учителя физики, с одной стороны, и отсутствием целенаправленных теоретических исследований и соответствующих методических разработок, с другой.

Цель исследования - разработка структуры и содержания обучения студентов специальности 032200 - "физика" компонентам технологий СУБД и их использования в последующей профессиональной деятельности.

Объект исследования - система обучения студентов специальности 032200 - физика компонентам технологий СУБД.

Предмет исследования - методика обучения студентов - физиков компонентам технологий СУБД на основе решения учебных задач физической направленности.

Гипотеза исследования - если в процессе обучения студентов -физиков базам данных целенаправленно и систематически рассматривать компоненты технологий СУБД применительно к физике, как отрасли знаний, основываясь на методе учебных проектов, то это повысит готовность будущих специалистов применять полученные знания, умения и навыки по созданию баз данных в своей профессиональной сфере деятельности.

Для достижения поставленной цели на основании выдвинутой гипотезы были сформулированы следующие задачи:

1. Проанализировать компоненты профессиональной деятельности учителя физики и рассмотреть их возможные изменения в условиях применения технологий СУБД.

2. На этой основе сформулировать новые требования к содержанию и уровню подготовки учителей физики.

3. Провести анализ современных методик преподавания баз данных.

4. Обосновать научные подходы и разработать структуру и содержание методики обучения студентов физических факультетов компонентам технологий СУБД.

5. Экспериментально проверить эффективность разработанной методики.

Для решения поставленных задач в работе использовались следующие методы исследования: изучение философско-методологической, научной, психолого-педагогической и методической литературы по проблематике исследования; изучение отечественного и зарубежного опыта по информатизации образовательных учреждений; анализ программ информатизации различного уровня, образовательных стандартов по информатике, учебных планов, программ и учебных

пособий; наблюдение за ходом учебного процесса, деятельностью учащихся; педагогический эксперимент.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в следующем:

1. выявлены и теоретически обоснованы возможности СУБД с позиций их влияния на содержание различных компонент профессиональной деятельности учителя;

2. обоснованы принципы создания методикй, использующей в качестве основной формы обучения (с учетом принципа профессиональной направленности) метод учебных проектов.

Практическая значимость исследования состоит в том, что:

1. разработаны инвариантный и вариативный блоки методической системы учебного курса "СУБД в физике", основанных на применении метода учебных проектов и постановке учебных задач "физически" значимых.

2. методика обучения курсу "СУБД в физике" на примере подготовки учителей физики, доведенная до практической реализации, позволяет повысить уровень профессиональной подготовки будущих учителей физики в области НИТ, а также позволяет использовать построенную методическую систему в педвузах.

Апробация работы осуществлялась путем докладов основных положений диссертации на научно-методических семинарах кафедры информатики, ВТ и МПИ г. Архангельска (2002-2005 гг); заседаниях секции информатики и ВТ "Ломоносовских чтений" (гЛрхангельск) по теме научного исследования (2002-2005 г.г.); заседании секции "Обучение информационным и коммуникационным технологиям в системе непрерывного образования" Всероссийской научно-практической конференции "Информационные и коммуникационные технологии в общем, профессиональном и дополнительном образовании" (г. Москва, ИИО РАО, 2005 г.); заседании секции методики преподавания информатики научно-практических конференций "Информатика 2004" (АО ИППК РО, г. Архангельск).

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Использование технологий СУБД в учебном процессе вносит изменения в компоненты профессиональной деятельности учителя физики, такие, как поиск и анализ учебно-методического ресурса, адаптация информационных систем к занятию и определению целесообразности их использования, создание баз данных необходимого характера, педагогико-эргономической экспертной оценки качества программного продукта.

2. Построенная методика, содержащая инвариантный и вариативный блоки, должна бьггь основана на принципе профессиональной направленности обучения, который позволит продемонстрировать студентам возможности компонентов технологий СУБД в физике.

3. Практическая часть курса должна быть основана на методе учебных проектов, позволяющая обучаемым пройти все этапы создания информационной системы и получить готовый, конечный продукт.

Внедрение результатов исследования в практику осуществлялась в форме педагогического эксперимента в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова".

Основные положения исследования нашли свое отражение в трех публикациях. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы, приложений.

Основное содержание работы

Во введении на основе анализа отечественной и зарубежной научно-методической литературы обоснована актуальность темы диссертационного исследования, сформулирована гипотеза исследования, определена цель, задачи, объект и предмет исследования, раскрываются методы, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, указаны основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе "Изменение в содержании компонентов профессиональной деятельности учителя при использовании технологий СУБД в образовании" рассматривается процесс информатизации образования, перспективы использования компонентов технологий СУБД в системе образования, выделяются изменения, которые претерпевают компоненты педагогической деятельности учителя физики при применении БД в учебном процессе. Основываясь на этом, формируются основные требования к методической системе подготовки учителей физики компонентам технологий СУБД.

Информатизация общества, формирующаяся новая общественная структура - информационное общество, а, главное, резкий экспоненциальный рост объемов информации в окружающем нас мире и, как следствие, бурное развитие ПИТ - главные факторы, определяющие социальный заказ, предъявляемый системе образования. Именно они существенным образом влияют на цели и содержание образования, стимулируя изменения в методах и организационных формах обучения. Создание и совершенствование информационных ресурсов образовательного характера является одним из главных критериев эффективности самой системы.

В вопросе преподавания информатики в средней школе позитивные изменения просматриваются в сравнении базисных учебных планов общеобразовательных учреждений РФ от 1993г.(информатика не отнесена к образовательным дисциплинам федерального уровня) и 1998г(информатика прописана в инвариантной части плана, но включена как образовательный компонент в общую образовательную область "Математика"). В высших же

педагогических учебных заведениях особых изменений не наблюдается Конкретно по учительской специальности 032200 "Физика" положение информатики как дисциплины не меняется и требования к основным изучаемым разделам остаются те же, как и для специальности 032200 "Физика с дополнительной специальностью", но нет дополнительной специальности, которая могла бы взять часть нагрузки на себя.

В общей сложности, ввиду максимально возможных аудиторных часов, следуя принципу последовательности и непрерывности образования, производится равномерное распределения нагрузки. Это позволяет охватить все разделы дисциплины "Информатика" в ознакомительном порядке. В результате, выпускник имеет обобщенное представление о данных разделах и самой дисциплине.

В общеобразовательной школе методика изучения информатики достаточно подробно рассмотрена, разработаны соответствующие рекомендации, определены изучаемые вопросы. В высшей школе программы по изучению НИТ носят более вариативный характер, чем в средней общеобразовательной школе, и определяются внутренним распорядком изучаемых дисциплин ВУЗа. Основываясь на базовых учебных планах, ВУЗы самостоятельно разрабатывают курсы по предметам, которые являются базой, призванной обеспечить внедрение ИТ в профессиональную деятельность будущего специалиста. На практике, как правило, данные курсы имеют структуру, состоящую из двух блоков:

1-й - предусматривает выравнивание знаний студентов в области информатики;

2-й - формирует базовые знания студентов в области информатики и на их основе пользовательские навыки работы с современным прикладным программным обеспечением.

При этом, в процессе построения методик обучения, не соблюдается принцип профессиональной направленности, в результате этого снижается эффективность в изучении информатики. Поэтому содержимое методик необходимо сделать профессионально ориентированным, в частности, применимо к специальности 032200 - физика, к физике. С учетом того, что физика, как предмет, обладает широким набором данных, необходимых структурировано хранить и обрабатывать, то для студентов физиков при изучении информатики необходимо отдельно заострить внимание на программировании и СУБД, т. е. тех средствах, которые понадобится в последующей профессиональной деятельности.

Анализ современного состояния проблемы внедрения ИТ, как технологий обучения, применительно к специальности 032200 "Физика", с соответствующей профессиональной ориентацией, показал недостаточное внимание к компонентам технологий СУБД. Причиной этого положения могут оказаться следующие моменты:

1. Отсутствие стройной и завершенной теоретической базы построения

систем обучения на основе технологий СУБД.

2. Недостаточная проработанность методических и организационных

аспектов использования технологий СУБД в учебном процессе

3.Недоступность качественного программного оборудования.

Использование непосредственно технологий СУБД и появившихся на

их основе программных продуктов предоставит преподавателям и учащимся ряд дополнительных возможностей:

- СУБД можно использовать для автоматизированного обучения, что позволяет обучаемому рассмотреть большую по объему группу элементов;

- За счет реализации информационно-поискового механизма формируется эффективная навигация в больших банках данных;

- СУБД позволяет стратегически организовать информацию по семантическим критериям, благодаря чему возникает эффект объективной информационной среды;

- Изучение материала с помощью информационно - справочной системы, построенной на основе форм по принципу визуализации, удобно для восприятия и оказывает положительное влияние на запоминание основного материала.

СУБД, помимо создания, обработки и хранения данных, дает возможность организовать рассмотрение информации с нужной степенью детализации, что существенно упрощает анализ больших объемов данных.

Решение проблемы внедрения СУБД в учебный процесс открывает принципиально новые возможности для осуществления данного процесса. При этом, закономерно, изменение структуры профессиональной деятельности педагога как личности и специалиста, разработанной исследователями Гонноблиным Ф.Н., Щербаковой А.Н., Марковой А.К., Кочуровым В.Ф., Кузьминой Н.В. и др. на основе общих и частных профессиональных компетенциях преподавателя.

Каждый компонент педагогической деятельности учителя физики, с учетом использования компонентов технологий СУБД, претерпевает изменения.

В гностическом изменяется деятельность по поиску и анализу необходимого учебно- методического ресурса с учетом использования различных информационных систем, а так же появляется деятельность по использованию технологий СУБД как в условиях традиционного учебно-воспитательного процесса, так и в условиях изменения организационных форм и методов обучения.

Проектировочный компонент дополняется деятельностью по определению целесообразности использования информациотпгой системы в учебном процессе с учетом цели занятий, содержания изучаемого материала, возрастных особенностей учащихся, их знаний и интересов, а так же по определению типа информационной системы, наиболее соответствующей поставленным задачам. Педагог должен уметь выявить главное в содержании учебно-методической информационной системы, планировать

индивидуальную работу с учащимися при использовании СУБД, для стимулирования активности учащихся, планировать изменение модели занятия в соответствии с новыми методами обучения, связанными с использованием компонентов технологий СУБД.

Организационный компонент дополняется подготовкой информационных систем (адаптация образовательных информационных систем) к применению на различных этапах проведения занятий, факультативов, в процессе самоподготовки, при организации кружка и подготовкой компьютера к работе с иформационной системой, для максимального упрощения доступа к необходимой информации. Изменения касаются и инструктажа учеников и преподавателей по работу с соответствующей информационной системой, организацией индивидуальной, групповой, коллективной работы учащихся с информационной системой и ведение персональных баз данных (количество учащихся, успеваемость, дежурство и т.д.).

В коммуникативный компонент проникает деятельность по установлению педагогически целесообразных отношений с учащимися и педагогами в условиях организации работы с различными информационными системами, а так же шириться круг профессиональных контактов с коллегами различных учебных и научно-методических учреждений.

Конструктивный компонент дополняется умением создавать различные базы данных учебно-методического и кадрового плана, определять оптимальное соотношение учебного материала, транслируемого с помощью СУБД и традиционных методов. Педагог должен уметь конструировать проблемно-познавательные и творческие информационные системы, планировать поисковую работу по информационным системам, использовать ее как средство обучения, а так же заниматься разработкой несложных (с точки зрения программиста) баз данных и основанных на них обучающих информационных систем для ситуации, в которой находится учитель физики.

Экспертный компонент дополняется деятельностью по осуществлению педагогико-эргономической экспертной оценки качества программного продукта учебного назначения, для эффективного использования в учебном процессе, и оценивать уровень интерактивности информационной системы (возможность организации режима диалогового взаимодействия, наличие разнообразных средств веденья диалога, наличие различных уровней сложности при изложении материала).

При разработке методики подготовки учителей физики обучению компонентам технологий СУБД с демонстрацией применения этих технологий в профессиональной деятельности соблюдалось основное требование: отражение физики как дисциплины и раздела знаний в курсе создания и управления базами данных. Более того, учитывая, что будущий специалист в первую очередь- учитель физики, то показать и научить

пользоваться СУБД в процессе преподавания физики школьникам является так же одной из главных задач данной методики.

В связи с малым количеством часов, отводимых на дисциплину "Информатика", автор данного исследования предлагает разбить предлагаемую методику на две составляющие части:

1. "Инвариантная" '

Данная часть должна включать в себя основные вопросы, необходимые для развития общекультурной грамотности и соответствующей информационной образованности. Это значит, что, кроме трех классических моделей представления данных (иерархическая, сетевая и реляционная), должно быть дано представление и о других моделях- постреляционной, многомерной и объектно-ориентированной, ввиду соблюдения принципа опережающего характера образования.

Необходимо подробно остановиться на вопросе о нормализации отношений и нормальных формах представления данных, детально рассмотрев первые три нормальные формы представления данных. И по прохождении этого этапа рассматривать структуру проектирования баз данных. Рассмотрение датологического и инфологического этапов проектирования баз данных призвано помочь процессу анализа, структурирования и построения модели необходимой базы данных для лучшего усвоения студентами основных принципов работы по созданию соответствующей базы данных.

В связи со схожестью принципа действия языков манипулирования данными, одним из важных моментов основной части данной методики является то, что обучение компонентам технологий создания баз данных становится возможным только после прохождения студентами соответствующей подготовки по программированию. Задача же педагога состоит только в том, чтобы ознакомить с соответствующими управляющими конструкциями, так как практику по применению их студент уже должен приобрести. 2 "Вариативная"

Данная часть, являясь своеобразной надстройкой над основной, включает в себя частично ее содержание. На этом этапе предлагаемой методики студенты должны научиться создавать простые контрольно-обучающие информационные системы, подключать дополнительные программные модули и готовые программы в свою базу данных. Так же, рассмотрение этапов создания сетевых баз данных, методов их интеграции в Internet и защиты данных должно не только повысить уровень образованности студентов, но и заложить основы понимания принципов работы глобальных баз данных в сети, подготовить их к восприятию курса Web-технологий.

Чтобы не повторять курс Web-технологий, данный этап следует вводить параллельно или чуть позже.

Во второй главе "Разработка методической системы обучения созданию баз данных студентов специальности 032200 "физика"" рассматривается структура и содержание инвариантного и вариативного блоков методики обучения студентов физического факультета компонентам технологий СУБД и результаты экспериментального исследования.

Инвариантный блок содержит следующие этапы:

/.Вводный этап. Приступая к этому этапу, студент сталкивается с новой, для себя, средой (Visual FoxPro). По этому задача этого этапа адаптировать студента к новой среде и дать представление об основных управляющих конструкций языка манипулирования данными.

С учетом требований, выделенных в первой главе, изучение СУБД начинается только после прохождения курса объектно-ориентированного программирования. На этом этапе целесообразно провести параллель между изученным и изучаемым языком манипулирования данными, между основными используемыми объектами и их свойствами.

Для отработки навыка использования управляющих конструкций языка манипулирования данными и соответствующих классов объектов, студентам предлагаются следующие задания:

- Вычислите силу притяжения двух тел. Вводимые данные -массы тел и расстояние между ними. Получаемые результаты вывести в объект Label.

- Оформите движение объекта, подброшенного вертикально вверх на высоту Н. Выведите на форму значение ускорения, приобретаемое объектом при движении вверх, зная начальную скорость броска объекта.

- Оформите движение груза в системе, состоящей из одного блока.

Задачи, дающиеся на этом этапе, являются первыми из блока задач, формирующих навык работы в соответствующей СУБД.

2 .Подготовительный этап Он предназначен для введения терминологии, связанной с функциональными понятиями технологий СУБД, моделями представления данных, ключевыми понятиями реляционной базы данных и особенностями самой изучаемой среды. Кроме того, продолжается закрепление навыков, полученных на вводном этапе, отрабатывается умение проектировать таблицу данных и производить ее взаимосвязь с пользовательской формой, создавать базу данных из одной таблицы.

Подборка заданий при этом выглядит следующим образом:

1. Сформируйте таблицу коэффициентов преломления веществ.

2. Разместите на форме, в объекте Grid, данные из таблицы

коэффициентов преломления.

3. Постройте изображение тонкой линзы, ее главной оптической оси и фокусные расстояния. Поместите источник изображения на главную

iNwinhfyiyaflie

W-

«2 (1 (11 »22

рис.1 Пример формы.

4. Поместите на форму кнопки, необходимые для построения хода лучей от предмета до изображения и оптимизации работы с формой. Внесите в них необходимый программный код.

5. Измените проект таким образом, что бы выбор коэффициента преломления вещества линзы происходил через объект Grid на форме.

6. Дополните форму сообщениями о типе изображения, получаемому в ходе построения лучей, типе линзы, расстояния от изображения до линзы и фокусного расстояния.

З.Этап конструирования баз данных. Данный этап предназначен для подготовки к конструированию сложных баз данных, на основе связанных таблиц и введению принципиальных понятий, связанных с процессом конструирования баз данных, таких как - отношение таблиц БД и правила нормализации этих отношений.

Практическое закрепление теоретического материала происходит с учетом принципа метода проектов, т.е. на основе задач реализованных на подготовительном этапе при расширении границы их условий, происходит постановка задач на данном шаге.

4 Этап формирования запросов. Введение понятий отчета и запросов приводит к ознакомлению студентов с управляющими конструкциями SQL в конкретной СУБД. При этом необходимо отметить, что пострение отчета можно производить как по таблице, так и по запросу, а формирование запроса имеет свою тонкость, в зависимости от выбранной СУБД. В частности, в Visual FoxPro необходимо отметить представление View и временную таблицу - "курсор".

5 Этап создания самостоятельного приложения. Самый небольшой по времени этап, который можно отнести к "необязательным". Но, если говорить о полноценной подготовке специалистов, студентов - физиков, компонентам технологий СУБД, то данный этап становится логичным завершением инвариантного блока, позволяющий понять студентам как готовить независимое приложение.

Вариативный блок методики предусматривает свое использование только после курса изучающего основы сетевых и Web - технологий и содержит четыре этапа:

1 Подготовительный этап Его цель - повторение материала изученного в инвариантном блоке на основе метода проектов. Изложение теоретического материала носит напоминающий характер, на практике даются задания, с которыми студент может справиться самостоятельно.

Например:

Создайте базу данных, содержащую в себе вопросы и ответы по одному из разделов школьного курса физики. Тестируемый взаимодействует с базой данных через форму, в которой сохраняется результат и его личные данные. Проект должен быть оформлен таким образом, чтобы независимое приложение позволяло редактировать вопросы и ответы, а так же данные тестируемого.

2 Этап проектирования интеллектуальной базы данных На основе рассматриваемых принципах обработки информации студент учится не просто формировать запросы и отчеты, но и программно их обрабатывать, получать статистические зависимости по тем или иным данным, занесенным в базу, сохранять их для дальнейшего использования. Так же рассмотрение вопроса взаимодействия самой СУБД с другими приложениями операционной системы позволяет научить студента экспорту и импорту данных СУБД.

3 Этап модернизации локальной информационной системы в сетевую Данный этап призван кратко рассмотреть основные вопросы организации сетевых приложений и преимущества использования сетевых технологий при организации контрольно-обучающих информационных систем. При этом необходимо подробно рассмотреть вопросы клиент/сервер, использование удаленных данных и организации простого СОМ - сервера, представление информационной системы в локальной сети.

4.Включение в приложение функции работы с Internet. Несмотря на то, что в Internet традиционно используется статистическая форма представления информации, в последнее время все больше уделяется внимание динамическим приложениям, способным целенаправленно передавать по этой сети данные. Поэтому, рассмотрение вопросов отсылки электронной почты, передачу и загрузку файлов через FTP или доступа к Web через броузер, контролируемый нашей программой, а так же создание HTML - файлов на основе экранных форм, отчетов и таблиц является

вопросом актуальным и необходимым для формирования полномасштабного представления студентов о современных СУБД.

Соблюдая метод проектов, студент на каждом этапе продолжает .

работать именно с той базой, которую он начал создавать еще при выполнении первого этапа. Такой подход дает возможность пройти обучаемому все этапы построения базы данных, что позволяет ему оценить свой рост и почувствовать уверенность в своих силах. Это является немаловажным фактором того будет ли будущий специалист в своей профессиональной сфере деятельности, применять компоненты технологий СУБД для создания баз данных по необходимым ему направлениям или нет'.

В конце курса студент должен выработать представление о возможных способах реализации методических баз данных по предмету физика и понимать сложность реализации глобальной базы данных по всему курсу школьной физики, сложность отношений между таблицами такой базы и уметь преодолеть эти препятствия путем реализации частных случаев представления данных.

Для реализации данного курса предлагается использовать следующие методы обучения: метод проектов, метод демонстрационных примеров.

Отбор содержания курса "СУБД в физике" выявил ярко выраженную прикладную, практическую, направленность обучения. Поэтому основной формой обучения, используемой при построении методической системы, должны стать практические занятия. В качестве основной формы проведения практических занятий предлагается использовать учебные проекты.

Таким образом, предлагаемая методика рекомендует:

1. Проводить наиболее объемные лекционные занятия по курсу с

помощью метода демонстрационных примеров.

2. Практические занятия проводить с помощью метода учебных

проектов.

Метод демонстрационных примеров целесообразно использовать при изучении конкретной СУБД, учитывая эффективность реализации этим методом фактора наглядности. Метод учебных проектов лучше всего было бы применить на стадии создания учебных БД.

Осуществленный анализ материалов по проблеме исследования позволил теоретически обосновать целесообразность введения курса "СУБД в физике", состоящий из двух блоков, для целенаправленного "

формирования у студентов умений работать с базами данных и применять полученные навыки в своей будущей профессиональной сфере деятельности. Для практического подтверждения этого положения V

потребовалось разработать соответствующую методику обучения студентов и экспериментально ее проверить.

Эксперимент проводился в 2001-2005гг. на базе физического факультета Поморского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова города Архангельска. Общее число студентов задействованных в ходе эксперимента - 115.

Экспериментальное исследование, согласно поставленным целям, включало три этапа: констатирующий, поисковый и формирующий.

Основываясь на результатах теоретического анализа проблемы исследования, данных констатирующего эксперимента, собственного опыта работы в ВУЗе, был сделан вывод, что обучение студентов, использовать компоненты технологий СУБД в своей будущей профессиональной деятельности, должно быть связано с целенаправленным формированием соответствующих навыков и основаться на реализации построения баз данных поставленных с точки зрения физики, как науки, и методики преподавания физики. Итогом этого этапа исследования явилось выдвижение гипотезы, которая в ходе дальнейшей работы подлежала подтверждению или опровержению.

В результате проведенного поискового эксперимента была разработана методика обучения компонентам технологий СУБД студентов физического факультета, основывающаяся на двух частях: инвариантной, проводимой за счет часов отводимых на дисциплину "информатика" в государственном образовательном стандарте, и вариантной, преподавание которой осуществляется за счет дисциплин по выбору студента.

Осуществление констатирующего и поискового этапов сделали возможным проведение третьего этапа экспериментального исследования - формирующего эксперимента, предназначенного для проверки выдвинутой ранее гипотезы.

Об улучшении количественных показателей свидетельствует результат успешного решения всех пунктов поставленной задачи.

Распределение студентов (в %) по числу правильно решенных задач, вошедших в контрольные срезы, представлено в приведенной ниже диаграмме:

5 120%

6 5 4 3 2 1

коллиество задач

Данные диаграммы показывают, что студенты экспериментальной группы решили предложенный набор задач более успешно, чем студенты контрольных групп. Поскольку задачи для эксперимента были выбраны одинаковыми для всех групп, можно утверждать, что студенты экспериментальной группы более подготовлены ' к применению технологий СУБД в физике, чем студенты контрольных групп.

Об улучшении качественных показателей говорит снижение временного интервала решения каждой задачи у экспериментальной группы в сравнении с контрольной.

Л J 111"

5 4 3 2 1

номера задач

Таким образом, проведенный эксперимент не опровергнул выдвинутую нами гипотезу. А это означает, что предполагаемая методика обучения студентов использованию компонентов технологий СУБД при построении баз данных соответствующего характера с учетом профилирующей специальности, в достаточной мере доступна и может быть использована при обучении компонентам технологий СУБД студентов физического факультета.

Основные результаты работы:

1 Проанализированы основные компоненты профессиональной деятельности учителя в условиях использования новых информационных технологий, в результате этого выделены основные аспекты возможного изменения содержания профессиональной деятельности учителя физики в условиях использования компонентов технологии СУБД.

1 х

Я &

2 о « I

50 40 30 20 10 о

2 Учитывая основные аспекты влияния технологий создания БД на содержание профессиональной деятельности учителя физики, обоснованна необходимость изменения методики преподавания компонентов технологий СУБД студентам специальности 032200 - "физика".

3 Выделены требования, которым должна отвечать разрабатываемая методика, в основе которых лежат принципы профессиональной направленности обучения и метода учебных проектов.

4 Проведенный анализ современного состояния проблемы внедрения ИТ, как технологий обучения, применительно к специальности 032200 "Физика", с соответствующей профессиональной ориентацией, показал недостаточное внимание к компонентам технологий СУБД.

5 На основании выделенных ранее требований разработана методическая система учебного курса "СУБД в физике" для подготовки учителя физики. Обоснованна структура учебной дисциплины "СУБД в физике", имеющая в своем основании два блока - инвариантный и вариативный.

6 Проведенный эксперимент подтвердил выдвинутую гипотезу, т.е. предлагаемая методика обучения студентов использованию компонентов технологий СУБД при построении баз данных соответствующего характера, с учетом профилирующей специальности, в достаточной мере доступна и может быть использована при обучении компонентам технологий СУБД студентов физического факультета.

Основные результаты исследования опубликованы в следующих публикациях:

1. Мартынов Г В. О профессиональной направленности преподавания курса СУБД студентам физического факультета. //Физический всстник Поморского университета: Сборник научных трудов. Выпуск 2 / Отв. ред. Г.Д. Колосов. - Архангельск: Поморский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 2003, с 70 - 74.

2. Мартынов Г.В. Содержательно методические аспекты преподавания курса СУБД будущим педагогам физического профиля. //Физический вестник Поморского университета: Сборник научных трудов. Выпуск 3 / Отв. ред. Г.Д. Колосов. - Архангельск: Поморский государственный университет имени М.В. Ломоносова, 2004, с 122 - 131.

3. Мартынов Г.В. Особенности методики преподавания компонентов технологий СУБД студентам физического факультета. // Информационный и коммуникационный технологии в общем, профессиональном и дополнительном образовании: Ученые записки. Выпуск 17. - М.: ИИО РАО, 2005, с 125 - 130.

Издательство Института содержания и методов обучения РАО Москва, 103062, ул.Макаренко, д.5/16. Тираж 100 экз.

Р24 3 2 9

РНБ Русский фонд

2006-4 26693

Содержание диссертации автор научной статьи: кандидата педагогических наук, Мартынов, Георгий Валерьевич, 2005 год

Введение.

Глава I Изменение в содержании компонентов профессиональной деятельности учителя при использовании технологий СУБД в образовании.

§1.1 Информатизация образования, проблемы и перспективы использования компонентов технологий СУБД в системе образования.

§1.2 Изменение содержания компонентов педагогической деятельности учителя физики при применении БД в учебном процессе.

§ 1.3 Основные требования к методической системе подготовки учителей физики компонентам технологий СУБД.

Вывод по главе 1.

Глава II. Разработка методической системы обучения созданию Баз Данных студентов специальности 032200 «Физика».

§ 2.1 Структура и содержание методики обучения студентов физических факультетов компонентам технологии СУБД.

§ 2.2 Методика обучения студентов физического факультета созданию баз данных (инвариантный блок).

§ 2.3 Методика обучения студентов физического факультета созданию баз данных (вариативный блок).

§2.4 Экспериментальное исследование.

Выводы по главе 2.

Введение диссертации по педагогике, на тему "Методика обучения использованию компонентов технологий СУБД студентов специальности 032200 - "Физика""

Границы применения вычислительной техники в различных сферах человеческой деятельности с каждым годом определить все сложнее - они становятся необъятными. Это объясняется рядом объективных причин [36, 68, 82, 128]:

•S Повышение влияния интеллектуальных видов деятельности на все стороны общественной жизни;

•S использование больших объемов исчерпывающей, достоверной и современной информации;

S развитие электроники и интегральной схемотехники;

•S неоспоримые успехи в областях технического и математического обеспечения ЭВМ.

В результате современные вычислительные машины и системы достигли высочайшего уровня развития.

Повсеместное применение средств вычислительной техники и развитие автоматизированной информационной работы связанно с так называемым «информационным взрывом» [93, 120, 124], т.е. в результате лавинообразного роста количества информации, которое должно воспринимать и перерабатывать человечество. Это касается всех сфер человеческой деятельности. Информация, данные все чаще рассматриваются как стратегические национальные ресурсы, которые должны быть организованны так, чтобы ценность их была максимальной. В качестве основного средства автоматизации информационной работы, как правило, рассматривается компьютер, который «.создает не только новые условия труда, но и новую среду обитания, с выходом на громадный информационный ресурс человечества, т.е. новый тип отношения человека с миром» [1,43].

Революционный рост объемов перерабатываемой информации и накопленный опыт использования электронно-вычислительной техники в различных областях применения привели в 60 -70 - х годах XX века к необходимости пересмотреть такую традиционную отрасль переработки информации, как управление данными. Новый подход к обработке информации нашел наиболее яркое отражение в концепции баз данных [128].

С начала развития вычислительной техники образовались два основных направления ее использования [36, 68, 82]. Первое направление -применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые слишком долго или вообще невозможно производить вручную. Становление этого направления способствовало интенсивному внедрению методов численного решения сложных математических и физических задач, что повлекло за собой развитие класса языков программирования, ориентированных на удобную запись численных алгоритмов.

Второе направление - это использование средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах [128]. В широком понимании под определение автоматизированной информационной системы (АИС) попадает любая система обработки информации с помощью ЭВМ. В более узкой трактовке понятие автоматическая информационная система (большинство информационных систем являются автоматизированными, по этому для краткости будем называть их ИС) - это совокупность программно-аппаратных средств, задействованных для решения некоторой прикладной задачи [126]. Обычно объемы информации, с которыми приходится иметь дело таким системам, достаточно велики, да и сама информация может иметь сложную структуру. Отсюда и требование ИС по отношению к аппаратной нагрузке, в частности это касается объема памяти, ЭВМ большие. Поэтому, вполне закономерно, что данное направление возникло позже, так как на заре вычислительной техники компьютеры обладали ограниченными возможностями.

ИС подчиняются двум критериям оценки - по области применения (производство, образование, здравоохранение, военное дело и т.п.) и по целевой функции (управляющие, информационно-справочные, поддержки принятия решений) [126].

С появлением магнитных дисков началась история систем управления данными. В зависимости от целевой функции и области применения ИС приходится специальным образом организовывать данные, хранимые в памяти вычислительной системы и отображающие состояние объектов и их взаимосвязей в рассматриваемой предметной области. Совокупность таких данных получила название База данных (БД).

В дальнейшем были разработаны модели представления БД, заключающие в себе логическую структуру хранимых в базе данных, и разработаны комплексы языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения и совместного использования БД многими пользователями - системы управления базами данных (СУБД).

Компьютер, программные продукты, поддерживающие его работоспособность и позволяющие с высоким качеством обрабатывать поступающую и постоянно изменяющуюся во времени информацию, все больше и больше отвоевывает место в нашей жизни. Буквально несколько десятков лет назад человек даже и не думал, что будет находится в подобной зависимости от ЭВМ, как сейчас. Практически все сферы деятельности, на сегодняшний момент времени, применяют ЭВМ и соответствующие компьютерные технологии для решения своих, жизненно важных, задач. Компьютеризация отдельных видов деятельности на начальном этапе развития ЭВМ привела к глобальной информатизации всего нашего общества на данном этапе времени. Этому способствовало несколько условий, однако самое важное условие информатизации общества - это информатизация образования, цель которой «состоит в глобальной рационализации интеллектуальной деятельности за счет использования НИТ, радикальное повышение эффективности и качества подготовки специалистов до уровня, достигнутого в развитых странах, т.е. подготовки кадров с новым типом мышления, соответствующим требованиям постиндустриального общества»[59].

В связи с этим, в 60 -е годы был поставлен вопрос о включении основ программирования и ВТ в содержание общего образования, были созданы первые учебные пособия по программированию, разработана методика обучения программированию, определены пути и средства формирования алгоритмической культуры учащихся в курсах программирования [2,6,45,47,64,92]. Разработаны психолого-педагогические основы информатизация образования [ 12,27,79,80,116,117,118].

К середине 80-х годов были разработаны в основных чертах содержание и методика преподавания основ информатики и вычислительной техники, сформулированы многие методические приемы и способы изложения основ информатики[15,49,65,66,91,92Д23,133].

Тем не менее, на сегодняшний момент времени глобальная информатизация общества и продолжающееся бурное развитие новых информационных технологий (НИТ) предъявляют новый социальный заказ к системе высшего образования, делают актуальными исследования по вопросам внедрения НИТ в учебный процесс[42,73,96,104,105,111]. СУБД, как компонент НИТ, нельзя оставлять без внимания, поэтому разработка методик преподавания компонентам технологий создания СУБД, в области необходимой бедующему специалисту, является вопросом актуальным.

На сегодняшний момент времени из плеяды продуктов НИТ СУБД занимает особое положение. Это обосновывается продолжением экспоненциального роста объемов информации и необходимостью обмена ею или ее частью между субъектами, чаще всего удаленными друг от друга на расстояние. В связи с этим требование к Базам Данных со стороны внешних пользователей предъявляется достаточно жесткое. База данных должна [86]:

1. удовлетворять актуальным информационным потребностям пользователей, обеспечивать возможность хранения и модификации больших объемов многоаспектной информации;

2. обеспечивать заданный уровень достоверности хранимой информации и ее непротиворечивость;

3. обеспечивать доступ к данным только пользователям с соответствующими полномочиями;

4. обеспечивать возможность поиска информации по произвольной группе признаков;

5. удовлетворять заданным требованиям по производительности при обработке запросов;

6. иметь возможность реорганизации и расширения при изменении границ предметной области;

7. обеспечивать выдачу информации пользователям в различной форме;

8. обеспечивать простоту и удобство обращения внешних пользователей за информацией;

9. обеспечивать возможность одновременного обслуживания большого числа внешних пользователей.

Для максимального удовлетворения требований к эффективности Базы Данных используют СУБД, что приводит к необходимости решения вопроса о централизованном управлении данными, концепция которого имеет рад положительных признаков:

1. Минимальная избыточность хранимых данных;

2. Непротиворечивость хранимых данных;

3. Многоаспектное использование данных;

4. Комплексная оптимизация данных;

5. Возможность стандартизации представления и обмена данными;

6. Возможность обеспечения санкционированного доступа к хранимым данным.

Соблюдение этих условий дает возможности для создания мощных локальных и глобальных корпоративных систем, позволяющих хранить и обрабатывать соответствующие данные. Это в свою очередь дает сильный толчок к все большему распространению СУБД и его проникновению во все сферы деятельности человека. Образовательная сфера не является исключением из правил.

Таким образом, в связи с бурным ростом НИТ и внедрением его в образовательную сферу, возникает острая необходимость подготовки специалиста, умеющего эффективно использовать в своей будущей профессиональной деятельности новые информационные технологии и в частности СУБД.

Вместе с тем, анализ учебных планов и дисциплин базовой подготовки учителей физики в педагогических вузах и университетах показал, что вопросами подготовки студентов в области проектирования и использования баз данных не уделяется должного внимания.

Так министерством образования РФ принят следующий образовательный стандарт высшего профессионального образования по специальности 032200 (Физика), дисциплина - информатика: понятие информации, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации; технические и программные средства реализации информационных процессов; модели решения функциональных и вычислительных задач; алгоритмизация и программирование; языки программирования высокого уровня; базы данных', программное обеспечение и технологии программирования; локальные и глобальные сети ЭВМ; основы защиты информации и сведений, составляющий государственную тайну, методы защиты информации; компьютерный практикум.

Эти курсы являются базой, призванной обеспечить внедрение информационных технологий в профессиональную деятельность будущего специалиста. На практике, как правило, данные курсы имеют блочную структуру: первый блок предусматривает выравнивание знаний студентов в области информатики и формирование информационной культуры; второй -формирование базовых знаний студентов в области информатики и на их основе пользовательских навыков работы с современным прикладным программным обеспечением [53]. Такое положение вещей приводит к поверхностным знаниям выпускников в области НИТ, в частности СУБД. При этом условие подготовки студентов - специфика предметной области будущих специалистов должна находить свое отражение в решении конкретных учебных задач на лабораторных занятиях - большей частью нарушается, т.к. имеется пробел в наличии соответствующих методик преподавания. Вследствие этого большинство студентов не понимают необходимости изучения информатики и НИТ, будущие учителя физики не исключение.

На изучение данной дисциплины - «информатика» - отводится 161 час, где только половина является аудиторными. Оставшиеся часы отводятся на самостоятельное изучение и работу.

В стандартах министерства образования РФ нашли свое место и БД, но количество часов, которые можно отвести для их изучения, исходя из общего списка знаний и навыков, которыми должен обладать учитель физики по окончанию вуза, ничтожно мало и не соответствует профессиональной потребности будущих специалистов, тем более, в свете все более возрастающих возможностях и значительной роли, в жизни современного общества, новых информационных технологий.

Решение данной проблемы видится в изучении СУБД на дисциплинах по выбору и за счет национально - регионального (вузовского) компонента. С увеличением времени отводимого на изучение баз данных появится возможность изучить данную область на профессиональном уровне, а не ознакомительном, как было ранее. Подготовка студентов к использованию БД в своей будущей, профессиональной деятельности на высоком уровне требует более тщательную разработку методики преподавания СУБД, т.к. проведенный анализ подготовки учителей в области СУБД в педагогических вузах показывает, что содержание этой подготовки не достаточно систематизировано, имеет ряд пробелов и во многом не соответствует перспективам использования баз данных в образовании. В ходе изучения существующих учебно-методических материалов авторов Гусенковой С.Б., Хатаевой Р.С., Голицыной O.JL, Голенищева Э.П., Райордан P.M., Дейт К., Карташевой О.Л. и др.[28,29,31,36,40,51,52,68,86,102,120,124,125] выяснилось, что при изучении компонентов технологий СУБД и БД авторы опираются на экономическую или сервисную модели и чаще всего акцентируют внимание на изучении непосредственно самой СУБД, а не на ее возможное применение в соответствующей области знаний. Подобный подход нарушает принцип отражения предметной области будущих специалистов в изучаемом материале. Таким образом, подготовка учителей физики к использованию баз данных в своей будущей профессиональной деятельности требует более тщательной разработки методики преподавания СУБД. Это определяет актуальность темы исследования

Цель исследования — разработка структуры и содержания обучения студентов специальности 032200 - «физика» компонентам технологий СУБД и их использования в последующей профессиональной деятельности.

Объект исследования - система обучения студентов специальности 032200 - физика компонентам технологий СУБД.

Гипотеза исследования — если в процессе обучения студентов -физиков базам данных целенаправленно и систематически рассматривать компоненты технологий СУБД применительно к физике, как отрасли знаний, основываясь на методе учебных проектов, то это повысит готовность будущих специалистов применять полученные знания, умения и навыки по созданию баз данных в своей профессиональной сфере деятельности.

Для достижения поставленной цели на основании выдвинутой гипотезы были сформулированы следующие задачи:

2. На этой основе сформулировать новые требования к содержанию и уровню подготовки учителей физики.

3. Провести анализ современных методик преподавания баз данных.

5. Экспериментально проверить эффективность разработанной методики.

Для решения поставленных задач в работе использовались следующие методы исследования: изучение философско-методологической, научной, психолого-педагогической и методической литературы по проблематике исследования; изучение отечественного и зарубежного опыта по информатизации образовательных учреждений; анализ ' программ информатизации различного уровня, образовательных стандартов по информатике, учебных планов, программ и учебных пособий; наблюдение за ходом учебного процесса, деятельностью учащихся; педагогический эксперимент.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается в следующем:

2. обоснованы принципы создания методики, использующей в качестве основной формы обучения (с учетом принципа профессиональной направленности) метод учебных проектов.

Практическая значимость исследования состоит в том, что:

1. разработаны инвариантный и вариативный блоки методической системы учебного курса «СУБД в физике», основанных на применении метода учебных проектов и постановке учебных задач «физически» значимых.

2. методика обучения курсу «СУБД в физике» на примере подготовки учителей физики, доведенная до практической реализации, позволяет повысить уровень профессиональной подготовки будущих учителей физики в области НИТ, а также позволяет использовать построенную методическую систему в педвузах.

Апробация работы осуществлялась путем докладов основных положений диссертации на научно-методических семинарах кафедры информатики, ВТ и МПИ г. Архангельска (2002-2005 гг); заседаниях секции информатики и ВТ "Ломоносовских чтений" (г.Архангельск) по теме научного исследования (2002-2005 г.г.); заседании секции «Обучение информационным и коммуникационным технологиям в системе непрерывного образования» Всероссийской научно-практической конференции «Информационные и коммуникационные технологии в общем, профессиональном и дополнительном образовании» (г. Москва, ИИО РАО, 2005 г.); заседании секции методики преподавания информатики научно-практических конференций «Информатика 2004» (АО ИППК РО, г. Архангельск).

На защиту выносятся следующие основные положения:

2. Построенная методика, содержащая инвариантный и вариативный блоки, должна быть основана на принципе профессиональной направленности обучения, который позволит продемонстрировать студентам возможности компонентов технологий СУБД в физике.

Внедрение результатов исследования в практику осуществлялась в форме педагогического эксперимента в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Поморский государственный университет им. М.В. Ломоносова».

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

Выводы по главе 2.

1. При разработке методики преподавания компонентов технологий СУБД студентам специальности учитель физики, необходимо учитывать общие психолого-дидактические и методические положения, лежащие в основе метода проекта и принципа непрерывности образовательного процесса, содержательные возможности компонентов технологий СУБД при реализации физических задач, программ и действующих учебников по физике в школьном курсе.

2. Разработанная методика применения компонентов технологий СУБД при реализации физических задач включает в себя два блока: инвариантный блок и вариативный блок.

3. Работа с инвариантным блоком предназначена для того, чтобы студенты осознали и усвоили принципы представления физической информации в базе данных, и формирования умения использовать базы данных в своей будущей профессиональной деятельности, создавать независимые приложения.

4. Работа с вариативным блоком позволяет студентам организовывать простейшие информационные системы, как локального так и распределенного по сети характера. Кроме этого, в следствии распространения глобальной сети в нашей жизни, данный блок позволяет понять принципы публикации базы данных в Intrnet, для обмена опытом с другими преподавателями.

5. Эксперимент показал, что обучаемые по данной методике студенты стали более тщательно анализировать текст задачи, осознанно использовать физические данные при проектировании базы данных, осуществлять поиск данных по базе с точки зрения значимости для физики, лучше проектировать физические задачи с применением компонентов технологий СУБД.

Заключение

Осуществленное исследование было направленно на совершенствование методической системы подготовки будущих учителей физики использованию технологий СУБД в своей профессиональной сфере деятельности.

Существенное проникновение продуктов НИТ в нашу жизнь, где сфера образования не является исключением, приводит к частичному пересмотру содержания основных компонент профессиональной деятельности педагога. СУБД, как один из важнейших продуктов НИТ, привлекает пристальное внимание исследователей по вопросу его использования в педагогических целях. К сожалению исследования в этом вопросе, в своей массе, проводятся на основе экономических и статистических моделях, что часто вызывает нарушение принципа отражения предметной области будущего специалиста в изучаемом предмете.

Компоненты технологий создания СУБД имеют громадный педагогический потенциал, позволяющий не только поднять на качественно новый уровень сам процесс образования, но и облегчить номенклатурную работу учителя.

Применимо к учителю физики - появляется возможность создания собственной методической и статистической базы данных, облегчающей поиск, хранение и переработку соответствующей информации. Физику — ученому, умение пользоваться СУБД в своей сфере позволяет не только накапливать, обрабатывать и хранить соответствующие данные, но и использовать их для построения моделей каких либо процессов.

Учитывая основные аспекты влияния технологий создания БД на содержание профессиональной деятельности учителя физики, обоснованна необходимость изменения методики преподавания компонентов технологий СУБД студентам специальности 032200 - «физика», выделены требования, которым должна отвечать разрабатываемая методика, в основе которых лежат принципы профессиональной направленности обучения и метода учебных проектов.

На основании выделенных ранее требований разработана методическая система учебного курса "СУБД в физике" для подготовки учителя физики. Обоснованна структура учебной дисциплины "СУБД в физике", имеющая в своем основании два блока - инвариантный и вариативный:

1 .Инвариантный блок - включающий в себя основные вопросы, необходимые для развития общекультурной грамотности и соответствующей информационной образованности.

2.Вариативный блок - включающий в себя часть инвариантного блока и некоторые дополнительные обучающие моменты, подготавливающие будущих учителей физики к свой профессиональной деятельности с активным использованием компонентов технологий СУБД.

Основываясь на методе проектов и принципе отражения предметной области будущего специалиста, мы тем самым добиваемся продуктивного процесса работы студентов, которые начинают понимать возможности СУБД, применимо к образованию и, в частности, успешному преподаванию физики. Более того, будущие физики - теоретики приобретают навыки, так необходимые им для ускорения процесса обработки данных и их хранении.

Для отражения принципа последовательности в обучении, изучение каждого блока начиналось только после прохождения той или иной дисциплины, чьи принципы находили частичное применение в соответствующем блоке.

Эффективность предложенной методики определялась по тому влиянию, которое оказывает ее внедрение практику преподавания в вузе на успешность решения задач физики при применении компонентов технологий СУБД. Основанием для вывода о повышении эффективности обучения студентов экспериментального курса решению соответствующих задач физики с помощью компонентов технологий СУБД являлись количественные и качественные показатели, основанные на сравнительном анализе решения поставленных задач. Это дает основание сделать вывод, что выдвинутая нами гипотеза в начале исследования не опровергается полученными экспериментальными данными и делает ее состоятельной к применению в процессе обучения студентов физиков компонентам технологий СУБД.

Список литературы диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Мартынов, Георгий Валерьевич, Архангельск

1. Абдеев Р.Ф. Философия информационной цивилизации. — М.: Владос, 1994.-336 с.

2. Абрамов С.А., Зима Е.В. Начала информатики. М.: Наука. Гл. ред. Физ. - мат. Литер., 1989. - 256 с.

3. Акишев А.А., Салтанова Н.Н. Информационные технологии и ПЭВМ: Экспериментальная программа для V-XI классов // ИНФО. №8 - 1997. -с. 29-35.

4. Алдушонков В.М. Влияние компьютерных технологий обучения на сформирование познавательной самостоятельности студентов. Дисс. к.п.н: 13.00.08.-Брянск, 2001. 191 с.

5. Александров Г.Н. Программированное обучение и новые информационные технологии обучения. //ИНФО. 1993. -№5, с.7-25.

6. Антипов И.Н. Основы информатики и вычислительной техники: Методическое пособие для преподователей техникумов. М.: Высшая школа, 1991. 144 с.

7. Аршинский JI. В. Методы обработки нестрогих высказываний. Иркутск, 1998. 40 с.

8. Апатова Н.В. Информационные технологии в школьном образовании. -М.: ИОСО РАО, 1994. 228 с.

9. Аткинсон М., Бансилон Ф., ДеВитт Д. и др. Манифест систем объектно-ориентированных баз данных // СУБД. 1995. №4.

10. Атабаев А. Интенсификация лабораторно практических занятий по физике с применением ВТ в вузе: Автореферат дисс. кан. пед. наук,-Томск,. 1991.

11. Айламазян А.К., Стась Е.В. Информатика и теория развития. М.:Наука, 1992.

12. Балл Г.А. Теория учебных задач. — М.: Педагогика, 1990. 184 с.

13. Бабанский Ю.К. Интенсификация процесса обучения. -М., 1987. 80 с.

14. Бардовский Г.А. Развивающие возможности аудиовизуальных средств обучения. // Педагогика. -1996. -№4.

15. Бешенков С., Кузнецов Э. Основы компьютерного подхода к решению задач. Факультативный курс по информатике. // Информатика и образование. №6. - 1987. - с. 43-44.

16. Беляева И.Н. Перспективы и возможности курса информатики на современном этапе II Информатика и образование, 1996. №4.

17. Белкин E.JI. Дидактические основы управления познавательной деятельностью в условиях применения технических средств обучения. -Ярославль, 1982. 41 с.

18. Блонский П.П. Развитие мышления школьника // Избранные психологические произведения. М.: Просвещение, 1964. - 143-282с.

19. Боренко Т.А. Теоретическая модель системы методической подготовки учителя информатики. Автореф. дисс. д.п.н. -Спб., 1998.

20. Буняев М.И. Подготовка учителя — решение проблемы информатизации. // ИНФО, 1988. №4.

21. Бурсиан Э.В. Физика. 100 задач для решения на компьютере. Санкт -Петербург: Изд. Дом "МиМ", 1997. 252с

22. Васильева О.Ф. Новые информационные технологии как средство оптимизации профориентации учащихся. Дисс. к.п.н. -М, 1995

23. Вихрев В.В., Федосеева А.А., Христочевский С.А Практическое внедрение информационных технологий на основе метода проектов // Педагогическая информатика -1993. -№1.

24. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных / Пер. с англ. М.: Мир, 1989.

25. Выготский JI.C. История развития высших психических функций. Проблемы развития психики // Собр.соч.: В 6 т. Т. 3. М.: Педагогика, 1983.-368с.

26. Гавриленкова И.В. Компьютер как средство передачи и обработки информации при обучении физике. Преподавание физики в высшей школе.// Научно-методический журнал. — м.: МПГУ, 2002. №23.

27. Гальперин Г.Я. Основные результаты исследований по проблеме «Формирование умственных действий и понятий». М.: Наука, 1965.

28. Голенищев Э.П., Клименко И.В. Информационное обеспечение систем управления. Ростов н/Д: «Феникс», 2003 352 с.

29. Голицына. O.JI. Базы данных.//Учебное пособие. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003.-352 с.

30. Гоноблин Ф.Н. Книга об учителе. М.: Просвещение, 1965. - 260 с.

31. Гусенкова. С.Б. Экспериментальное учебное пособие по ACCESS// Москва, 2000 79 с.

32. Гейн А.Г. Изучение информационного моделирования как средство реализации межпредметных связей информатики с дисциплинами естественно научного цикла. Дисс. д.п н. -М., 2000.

33. Гершунский Б.С. Компьютеризация в сфере образования: проблемы и перспективы. -М., 1987. 264 с.

34. Гриценко В.И., Паньшин Б.Н. Информационная технология: вопросы развития и применения. -Киев, 1988. 272 с.

35. Грофф Дж., Вайнберг П. SQL: полное руководство / Пер. с англ. 2-е изд. К.: BHV, 2001.-407 с.

36. Дейт К. Введение в системы баз данных. М., Наука 1980. 665 с.

37. Дикая АА. Активизация познавательной деятельности учащихся средствами новых информационных технологий. Дисс.к.п.н. 13.00.01 -Челябинск, 1998. -190с.

38. Диго С.М. Проектирование и использование баз данных: Учебник. М.:

39. Финансы и статистика, 1995.

40. Доулинг К. Социально-психологические аспекты взаимодействия с компьютерными обучающими средами.//ИНФО. 1997. -№8, с. 103-108.

41. Дунаев С.Б. Доступ к базам данных и техника работы в сети. Практические приемы современного программирования. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999.-215 с.

42. Жалдак М.И. Система подготовки учителя к использованию информационных технологий в учебном процессе. // дисс. д.п.н., 13.00.02, Москва, 1998.

43. Жданов С.А. Применение информационных технологий в учебном процессе пединститута и педагогических исследованиях.: Дис. .канд.пед.наук в форме научного доклада./ МПГУ. Москва, 1992.

44. Загвязинский В.И. Методология и методика дидактических исследований. М.: Педагогика, 1982. - 160 с.

45. Зайцева Ж.Н. Солдаткин В.И. Генезис виртуальной образовательной среды на основе интенсификации информационных процессов современного общества // Информационные технологии. М., 2000, №3 с. 44-48.

46. Звенигородский Г.А. Сравнительный анализ языков программирования используемых в школьном учебном процессе //Проблемы шк. Информатики : Сб.науч.тр. / Под ред. А.П. Ершова. -Новосибирск, 1986.

47. Зиндер Е.З. Проектирование баз данных: новые требования, новые подходы // СУБД. 1996. №3.

48. Изучение ОИВТ в средней школе: опыт и перспективы // Сост. В.М. Монахав и др., М.: Просвещение, 1987. 198 с.

49. Казаков В.Г., Дорожкин Л.Л. Лекционная мультимедиа аудитория. // Информатика и образование. 1995. -№4, с. 105-110.

50. Касаткин В.М. Информатика, алгоритмы, ЭВМ : Пособие для учителя. — М.: Просвещение, 1991.- 191 с.

51. Каменнова М. Управление электронными документами: технологии и решения // Открытые системы. 1995. №4.

52. Карпова Т.С. Базы данных: модели , разработка, реализация. СПб.: Питер, 2001.-630 с.

53. Карташева. О.В. Методика дистанционного обучения студентов экономических специальностей информатике, на примере темы: «Базы данных». // дисс. канд. пед. наук, 13.00.02, Ярославль, 2004.

54. Карпенко. А.В. Информатика и информационно-комуникативные технологии в профессиональной подготовке будущих педагогов //Сб. науч. трудов Издательство МГПИ, под ред. Г.Г. Матаева., 2002. - том 1. — с. 12-19.

55. Каратыгин С.А., Тихонов А.Ф., Тихонова JI.H. Visual FoxPro 6 -М.: ЗАО «БИНОМ», 2000. -784 с.

56. Кочуров В.Ф. Прогнозное моделирование системы педагогических умений в ее динамике. Дисс.канд. пед. наук, JL, 1986.

57. Колин К.К. Вызовы XXI века и проблемы образования: Лекция доклад. М.: Иссл. центр проблем подготовки качества специалистов, 2000.

58. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года.

59. Колин К.К Образование на пороге XXI го века // Сб. н. тр. «Социальная информатика - 98». М.: Социально-технологический институт. 1998.

60. Концепция информатизации высшего образования / Лобанов B.C., Иванников А.Д., Богатырь Б.Н. // Высшее образование. 1994. №1, с. 30 -52.

61. Когаловский М.Р. Абстракции и модели в системах баз данных // Открытые системы. 1998. №4-5.

62. Кузьмина Н.В. Профессионализм педагогической деятельности. Спб., 1993.

63. Кузьмина Н.В. Профессионализм личности преподавателя и мастера производственного обучения. М., 1990.

64. Кузьмина Н.В. Профессионализм деятельности преподавателя и мастера производственного обучения. М., 1990.

65. Кузнецов Э.И. Научно-методические основы курсов программирования: Метод. Пособие. М.: Изд-во МГПИ, 1975.

66. Кузнецов А.А. Развитие методической системы обучения информатике в средней школе. Дисс. на.д-ра пед. наук в форме научного доклада. /АПН СССР НИИ СиМО-Москва: 1991.

67. Кузнецов А., Долматов В. Методическая система обучения ОИВТ: структура и функции, состояние и перспективы.// Информатика и образование. 1989. -№1. - с. 3-8.

68. Кузнецов С.Д. Основы современных баз данных // www.citforum.ru. 2002.

69. Кириллов В.В. Основы проектирования реляционных баз данных: Учеб. пособ: http//www.citmgu.ru.

70. Ким Вон. Технология объектно ориентированных баз данных // Открытые системы. 1994. №4.

71. Ключенко А.Н. Условия эффективного внедрения в педагогическую практику информационных технологий обучения. Дисс. к.п.н. 13.00.01. -М., 2002.

72. Кручинина Г.А. Дидактические основы формирования готовности будущего учителя к использованию новых информационных технологий, //дисс. д.п.н., Москва, 1996.

73. Кесс Ю.Ю. Анализ и синтез фреймовых моделей АСУ. М. 1976. 180с

74. Лапчик М.П. Реализация компонентов информатики и НИТО в учебных планах педагогических вузов // Информатика и образование. 1996. -№6.-с. 1-5.

75. Лавина Т.А. Содержание подготовки студентов педвузов ^ ттриметт°:1Г"2. современных информационных технологий в будущей профессиональной деятельности. Дисс.канд. пед. наук. М., 1989.

76. Лалов Б.Ц. Дидактические основы использования автоматизированных средств обучения. Дисс.к.п п.: 13.00.01 -М., 1982.

77. Лапчик М.П. и др. Методика преподавания информатики: Учеб. Пособие для пед. Вузов М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 624 с.

78. Лапчик М.П. Реализация компонентов информатики и НИТО в учебных планах педагогических вузов // Информатика и образование. 1996. -№6.-с. 1-5.

79. Ломов Б.Ф. Системность в психологии. — М.: Издательство «Институт практической психологии», Воронеж: НПО «МОДЭК», 1996. 384 с.

80. Машбиц Е.И. Психологические основы управления учебной деятельностью. Киев: Вища шк., 1987. 223 с.

81. Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения. М.: Педагогика, 1988. -191 с.

82. Маркова А.К. Психология труда учителя. М.: Просвещение, 1993.-192с.

83. Мартин Дж. Планирование развития автоматизированных систем. М.: Финансы и статистика, 1984.

84. Матюшкин A.M. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. М.: Педагогика, 1972. - 208с.

85. Митина Л. М. Психология профессионального развития учителя. -М.: Издательство Флинта, Московский психолого-социальный институт, 1998.-200 с.

86. Меллинг В.П. Корпоративные информационные архитектуры: и все-таки они меняются // СУБД. 1995. №2.

87. Менахем Базиян и др. Использование Visual FoxPro 6. Специальное издание.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 928 с.

88. Мозолин В.П. Теоретические основы создания учебной информационной среды телекоммуникационного обучения: Дис.д-ра пед. наук: 13.00.01. -М. 2002.-434 с.

89. Мухидинов М.М. Содержание и методика базовой информационной подготовки будущих учителей физиков. Дисс. к.п.н. М.: МПГУ, 1998.

90. Ниматулаев М.М. Подготовка учителей информатики в педвузе к использованию WEB технологий в профессиональной деятельности. Дисс.канд. пед. наук. -М., 2002.

91. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: Учебное пособие. / Под ред. Е.С. Полат и др. — М.: Издательский центр «Академия», 2000.

92. Основы информатики и вычислительной техники. Учебное пособие для учащихся / Под ред. А.П. Ершова М.: Просвещение, 1988. - 207 с.

93. Основы информатики и вычислительной техники. Учебное пособие для учащихся. В 2-х частях / Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. М.: Просвещение, 1985. -90 е., 1986. - 143 с.

94. Озкарахан Э. Машины баз данных и управление базами данных: Пер с англ. М., Мир, 1989.

95. Панюкова С.В. Теоретические основы разработки и использования средств информационных и коммуникационных технологий в личностно ориентированном обучении (на примере общепрофессиональных дисциплин технических вузов) дисс. д.п.н. -М., 1998.

96. Панюкова С.В. Концепция реализации личностно-ориентированного обучения при использовании информационных и коммуникационных технологий. -М.: Изд-во ИОСО РАО, 1998.

97. Павловский Ю.Н. Имитационные системы и модели. — М.: Знание, 1990. -48 с.

98. Пахомова Н.Ю. Метод проектов в преподавании информатики. // ИНФО 1996. №1-2.

99. Попов А.А. Программирование в среде СУБД FoxPro 2.0. Построение систем обработки данных. -М.: Радио и связь, 1994. — 352 с.

100. Полат Е.С. Новые педагогические технологии. -М, 1997.

101. Полат Е.С. Проблемы использования компьютеров в системе образования. // ИНФО, №3, 1987.

102. Развитие логического мышления в процессе автоматизированного проектирования / Сост. С.Р.Удалов. Омск: ОГПИ, 1992. - 40с.

103. Райордан. P.M. Основы реляционных баз данных. // пер. с англ. М.: Издательско - торговый дом «Русская редакция», 2001. — 384 с.

104. ЮЗ.Ракитов А.И. Философия компьютерной революции. М., Политиздат.1991.-287с.

105. Роберт И.В. Виртуальная реальность // Информатика и образование. -1993.-№5.-с. 53-56.

106. Роберт И.В. НИТ в обучении: дидактические проблемы, перспективы использования // Информатика и образование. 1991. - №4 - с. 18-25.

107. Роберт И.В.Концепция внедрения средств новых информационных технологий в учебный процесс общеобразовательной школы // НИИ ШОТСО АПН СССР. М., 1990. - 28 с.

108. Рубашкин В.Ш. Представление и анализ смысла в интеллектуальных информационных системах. -М., 1989. 190 с.

109. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии: В 2 т. Т. 1. М.: Педагогика, 1989. - 488с.

110. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии: В 2 т. Т. 2. М.: Педагогика, 1989. - 328с.

111. Смирнов А.А. Проблемы психологии памяти. -М., 1966.

112. Ш.Смирнов С.П. Суета вокруг компьютера // Знание сила. 1991. №10 с. 51-54.

113. Софронова Н.В. Теоретические и технологические основы обеспечения учебного процесса программно-методическими средствами: (на примере общеобразовательной области «информатика»): Дис. д-ра. пед. наук: 13.00.01. Чебоксары, 1999. - 332 с.

114. Сухомлинский В.А. О воспитании. -М., 1975 т.1 стр. 110. 130 - 1.2

115. Сергеева Т. Новые информационные технологии и содержание обучения // Информатика и образование. 1991. - №1. - с 3-10

116. Семакин И.Г., Вараскин Г.С. Структурированный конспект базового курса информатики. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000.

117. Талызина Н.Ф. Теоретические проблемы программированного обучения. М.: Изд. МГУ, 1969. 133 с.

118. Талызина Н.Ф. Формирование познавательной деятельности у учащихся. М.: 1983. - 343 с.

119. Тихомиров О.К Психологические проблемы компьютеризации // Вопросы философии. 1986. №3.м-с. 149-151.

120. Угринович Н.Д., Босова Л.Л., Михайлова Н.И. Практикум по информатике и информационным технологиям. Учебное пособие для общеобразовательных учебных заведений. -М., 2002. 400с.

121. Ульман Дж. Основы систем баз данных. М., Финансы и статистика, 1983.

122. Фаронов В.В., Шумаков П.В. Delphi 4.Руководство разработчика баз данных. М.: Нолидж, 1999. 240 с.

123. Филимонова Е.В. информационные технологии как средство активизации самостоятельной работы студентов ССУЗов. Дисс.к.п.н. -М., 2001.

124. Фролов Г.Д., Кузнецов Э.И. Элементы информатики. М.: Высшая школа, 1989.-304 с.

125. Хаббард Дж. Автоматизированное проектирование баз данных. М., Мир, 1984.

126. Хатаева.Р.С. Информационная подготовка студентов педвузов специальности 032200 физика (с дополнительной специальностью).//Москва, 2004 - 169 с.

127. Хомоненко А.Д., Цыганков В.М., Мальцев М.Г. Базы данных: Учебник для высших учебных заведений / Под ред. проф. А.Д. Хомоненко. 3-е изд. СПб.: КОРОНА принт, 2003. 672 с.

128. Хуторской А.В. Современная дидактика. Учебник для вузов. // СПб: Питер, 2001.-318с.

129. Четвериков В.Н. и др. Базы и банки данных: Учеб. для вузов по спец. «АСУ» /В.Н. Четвериков, Г.И. Ревунков, Э.Н. Самохвалов; Под ред. В.Н. Четверикова. М., Высш. шк., 1987.

130. Шадриков В. Д. Проблемы системогинеза профессиональной деятельности. М. 1982.

131. Шпеник М., Следж О. Руководство администратора баз данных Microsoft SQL Server 2000 / Пер. с англ. М.: Вильяме, 2001. 928 с.

132. Шляго А.Н. Содержание и педагогические функции курса информатики // Информатика и образование, 1996. №2.132.1Полохович В.Ф. Дидактические основы информационных технологий обучения в образовательных учреждениях. Дисс.д.п.н. Екатеринбург, 1995.

133. Щенников В.В., Савин А.Ю. Нетрадиционный взгляд на информатику // Информатика и образование. — 1994. №2 - с. 31-33.

134. Codd E.F. Extending the Database Relational Model To Capture More Meaning // ACM Trans. Database Syst. 1979. №4.

135. Codd E.F., Codd S.B., Salley C.T. Providing OLAP to User-Analyst: An IT Mandate. E.F. // Codd&Associates. 1993. 267p.

136. Hammer M., Champy J. Reengineering the Corporation. A Manifesto for Business Revolutions. // HarperBusiness. 1993. 114p.

137. Hartrog R.J.M. Computer assisted learning: from process control paradigm to information resource paradigm. /J/ of microcomputer applications. -Academic press/ 1989/Vol. 12, №1.

138. Heim M. The Metaphysics of Virtual Reality. New York: Oxford University Press, 1990.- 121p.

139. Sowa J.F., Zachman J.A. Extending and Formalizing the Framework for Information System Architecture // IBM System Journal. 1992. Vol. 31. No. 3.

140. Sarah E. Hatchinson, Stacey C. Sawyer. Laboratory Manual for use with Computers The User Perspective. Boston: Homewood., 1990. - 102p.

141. Tomas D. Old rituals for new space: rites de passage and William Gibson's cultural model of cyberspace // Cyberspace: First Steps, Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1991.- 198p.

142. Williams R. Computing in schools. Edinburgh: Holmes McDougall Ltd., 1990.-234p.