Методика обучения магистрантов по направлению "педагогическое образование" проектированию и созданию информационных систем с использованием метода проектов

Слепухина, Наталья Васильевна

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 магистрантов по направлению "педагогическое образование" проектированию и созданию информационных систем с использованием метода проектов

Автореферат

Автор научной работы: Слепухина, Наталья Васильевна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Санкт-Петербург
Год защиты: 2013
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Методика обучения магистрантов по направлению "педагогическое образование" проектированию и созданию информационных систем с использованием метода проектов"

На правах рукописи УДК 378.016:004

Слепухина Наталья Васильевна

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ МАГИСТРАНТОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ «ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ» ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СОЗДАНИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

МЕТОДА ПРОЕКТОВ Специальность: 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (информатика, уровень профессионального образования)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

2 8 НОЯ 2013

Санкт-Петербург

2013

005539748

Работа выполнена на кафедре информатики федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет

им. А. И. Герцена»

Научный руководитель:

доктор педагогических наук, профессор, профессор кафедры информатизации образования Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена Баранова Евгения Васильевна Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук, кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой информационных систем и технологий Международного банковского института Макарова Наталья Владимировна

кандидат педагогических наук, доцент, доцент кафедры социального и естественнонаучного образования Выборгского филиала Российского государственного педагогического университета им. А. И. Герцена Костиков Алексей Николаевич Ведущая организация:

Государственное образовательное учреждение дополнительного образования (повышения квалификации) специалистов Санкт-Петербургская академия постдипломного педагогического образования

Защита состоится 21 ноября 2013 года в 11 часов на заседании Совета Д 212.199.03 по защите докторских и кандидатских диссертаций на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена» по адресу: 191186, г. Санкт-Петербург, наб. реки. Мойки, д. 48, корп. 1, ауд. 237.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке имени императрицы Марии Фёдоровны Российского государственного педагогического университета им. А.И.Герцена, 191186, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, 48, корпус 5.

2013 года.

Ученый секретарь Диссертационного совета, доктор педагогических наук, профессор

И. В. Симонова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования. Сегодня в сфере образования интенсивно осуществляется процесс информатизации, который затрагивает как содержание обучения, так и управление педагогическим процессом. Во многих образовательных учреждениях разрабатываются, используются и развиваются информационные среды. Актуален вопрос взаимодействия и интеграции информационных сред различных образовательных учреждений всех уровней образования для доступа обучающихся и преподавателей к научным и научно-педагогическим информационным ресурсам, организации взаимодействия субъектов образовательного процесса, обеспечения эффективного управления учебным процессом и для поддержания академической мобильности студентов. Для разработки и развития информационных сред образовательных учреждений необходимы специалисты, владеющие современным инструментарием и хорошо знакомые с предметной областью - сферой образования.

Анализ научно-педагогических статей (Акулова О.В., НосковаТ.Н., Радионова Н.Ф., Роберт И.В., Тряпицына А.П.), образовательных стандартов высшего профессионального обучения и Internet ресурсов по теме исследования позволил выделить следующие противоречия:

• между необходимостью создания информационных сред образовательных учреждений, в рамках процесса информатизации образования, и отсутствием подготовленных специалистов в области образования, готовых решать соответствующие задачи на профессиональном уровне;

• между потребностью в специалистах, способных сопровождать и развивать информационные среды в образовательных учреждениях и уровнем сформированности у магистров направления «Педагогическое образование» готовности исследовать управленческие процессы, проектировать, организовывать и оценивать их реализацию с использованием инновационных технологий;

• между выделенными в федеральном государственном стандарте высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по направлению подготовки 0501000 «Педагогическое образование» компетентностями выпускника и разработанными методиками обучения и учебно-методическими материалами, направленными на формирование у студентов знаний, умений и навыков.

Вопросы проектирования информационных сред и управления ими стали сегодня повседневными вопросами менеджмента в любой сфере деятельности, не исключая и образование. Важными системообразующими составляющими информационных сред являются информационные системы (ИС). Подготовка специалистов образования, готовых на практике участвовать в проектировании, создании и сопровождении информационных систем, представляется непростой задачей, учитывая сложность и многоаспектность предметной области.

Анализ научных статей, учебных материалов, Internet ресурсов (Буч Г., Востриков С.М., Голуб А.И., Избачков Ю.С., Ковязин А.Н., Коналлен Д., Максимчук P.A., Скляр А.Я., Хьюстон К.А., Энгл М.У., Янг Б.Д.) показал, что материалов, связанных с вопросами проектирования и разработки информационных систем, очень много и студентам сложно в них ориентироваться. Теоретические основы разработки ИС рассматриваются отдельно от вопросов реализации в конкретных программных средах. В сложившейся ситуации актуальными представляются задачи разработки новых подходов к подготовке специалистов в области ИС, отбора содержания обучения, отвечающего современному состоянию информатики и средств информационных технологий в условиях их быстрого развития, поиска новых форм и методов обучения. В первую очередь такую подготовку возможно и целесообразно осуществлять в рамках специализированной магистерской программы для выпускников бакалавриата, освоивших основную образовательную программу по тематике, связанной с информатикой и информационными технологиями (ИТ). Предлагаемый подход может быть использован и при обучении магистрантов направления «Педагогическое образование», не специализирующихся в области информатики и ИТ, если они интересуются современными информационными технологиями, образовательными ресурсами и готовы самостоятельно или с помощью преподавателя изучить современный язык программирования.

Цель исследования заключается в разработке методики обучения будущих магистров направления «Педагогическое образование», специализирующихся в области информатики и ИТ, проектированию и созданию информационных систем, направленной на формирование у выпускников готовности участвовать в разработке информационных систем образовательных учреждений.

Объектом исследования является подготовка магистрантов направления «Педагогическое образование», специализирующихся в области информатики и ИТ, к профессиональной деятельности по созданию и развитию информационной среды образовательного учреждения.

Предметом исследования является процесс обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» разделам информатики, связанным с проектированием и созданием информационных систем, как системообразующих составляющих информационных сред образовательных учреждений.

Гипотеза исследования: методика обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» разделам информатики, связанным с проектированием и созданием информационных систем, удовлетворяющая требованиям:

• преемственности при отборе содержания - содержание обучения базируется на компетентностях, сформированных у магистрантов в бакалавриате;

• научности и систематичности, предполагающих последовательное изучение всех этапов разработки информационной системы, как

составных частей единого процесса, направленное на формирование у будущих специалистов целостного представления о жизненном цикле ИС;

• профессиональной ориентированности, заключающейся в направленном вовлечении студентов в практическую деятельность по созданию, внедрению и сопровождению ИС, входящих в состав информационной среды образовательного учреждения;

• применение метода проектов, как ведущего метода обучения, ориентированного на формирование у студентов представления о проектировании, как универсальном методе (инструменте) решения классов задач в педагогической деятельности и деятельности по развитию информационной образовательной среды,

будет способствовать формированию готовности будущих выпускников к участию в разработке, сопровождении и развитии информационных сред образовательных учреждений, а так же готовности к самообразованию в области проектирования и создания ИС.

Для проверки сформулированной гипотезы и достижения целей исследования необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать учебно-методическую и научно-техническую литературу, связанную с использованием и разработкой информационных сред образовательных учреждений, подготовкой бакалавров и магистров направления «Педагогическое образование» в данной области;

• обосновать актуальность разработки методики обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» проектированию и созданию ИС;

• произвести отбор содержания обучения магистрантов проектированию и созданию информационных систем и демонстрационных примеров, направленных на организацию профессионально-ориентированной учебной деятельности студентов, и компетентностей, сформированных в бакалавриате;

• разработать структуру и состав электронного учебного пособия «Этапы жизненного цикла информационной системы» и контрольно-измерительные материалы;

• обосновать выбор методов обучения, в том числе и метода проектов, и средств обучения с учётом целей и отобранного учебного материала;

• апробировать разработанную методику обучения: провести педагогический эксперимент, обработать и проанализировать полученные результаты.

Для решения задач исследования применялись следующие методы:

• анализ ФГОС ВПО и основных образовательных программ российских ВУЗов подготовки магистров направления «Педагогическое образование»;

• анализ научной литературы и Internet-источников по разработке информационных сред, жизненному циклу информационных систем;

• тестирование студентов направления «Педагогическое образование»;

• разработка и проведение занятий по проектированию и созданию ИС;

• наблюдение за ходом учебного процесса, анализ результатов деятельности студентов;

• педагогический эксперимент;

• статистическая обработка результатов педагогического эксперимента.

Теоретическую н методологическую основу исследования составляют:

• исследования и научные статьи по информатизации образования (Баранова Е.В., Винницкий Ю.А., Лаптев В.В., Роберт И.В., Угринович Н.Д.);

• исследования в области создания и использования информационной среды, в том числе и образовательной информационной среды (Давлеткиреева JI.3., Кечиев Л. Н., Путилов Г. П., Тумковский С. Р., Шрейдер Ю.А.);

• исследования в области дидактики (Атанов Г.А., Бабанский Ю.К., Беспалько В.П., Голуб Б.А., Ингенкамп К., Кукушин B.C., Лернер И.Я., Новиков A.M., Сластенин В.А.);

• исследования в области методики обучения информатики (Баранова Е.В., Бочкин И.И., Лапчик М.П., Малев В.В., Макарова Н.В., Поличка А.Е., Рыжов В.Н., Симонова И.В., Швецкий М.В.)

• монографии и научные статьи, касающиеся разработки образовательных программ в рамках личносто-ореиентированного и компетентностного подходов (Алексеев H.A., Вербицкий A.A., Ларионова О.Г.);

• исследования в области использования метода проектов при обучении (Килпатрик В. X., Коллингс Е., Пахомова Н.Ю., Полат Е.С.);

• основные образовательные программы высшего профессионального образования по направлению подготовки 050100.68 «Педагогическое образование» БФУ им. И. Канта, Омского государственного педагогического университета, РГПУ им. А.И. Герцена, Российского государственного социального университета.

Логика и основные этапы исследования. Исследование проводилось с 2008 по 2013 годы и включало три этапа:

• поисковый этап (2008-2010). Осуществлялось обоснование актуальности темы исследования, анализировались учебные программы и стандарты подготовки магистров по направлению «Физико-математическое образование», определялись цели и основные содержательные линии обучения магистрантов проектированию и созданию ИС;

образование» разработке ИС и заданий для самостоятельной работы студентов, были определены методы, формы и средства обучения;

• формирующий этап (2012-2013). Производилась апробация разработанных учебно-методических материалов, обработка статистических данных, полученных во время констатирующего этапа. Были сформулированы общие выводы и заключение по проведенному исследованию.

На защиту выносятся следующие положения:

• модель содержания обучения магистрантов направления «Педагогическое образование», специализирующихся в области информатики и ИТ, учитывающая компетентности, сформированные у магистрантов в бакалавриате, направленная на организацию профессионально-ориентированной учебной деятельности и формирование готовности студентов к самообразованию в данной области;

• использование метода проектов, как ведущего метода обучения, обеспечивает последовательное вовлечение студентов в групповую деятельность по разработке информационных систем и способствует развитию профессиональных компетентностей, связанных с проектированием и созданием информационных систем;

• разработанная методика обучения, удовлетворяющая требованиям научности, систематичности, профессиональной ориентированности, обеспечивает готовность магистрантов к практической деятельности по разработке и развитию информационных систем образовательных учреждений.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

• выделены классы профессиональных задач, определяющие содержание обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» проектированию и созданию информационных систем образовательного учреждения;

• определены уровни сформированное™ у магистров педагогического образования готовности к осуществлению профессиональной деятельности в области разработки информационных систем;

• разработаны способы оценивания готовности магистрантов к решению профессиональных задач, связанных с проектированием и созданием информационных систем;

• разработана методика обучения магистрантов направления «Педагогическое образование», специализирующихся в области информатики и ИТ, направленная на вовлечение студентов в групповую проектную деятельность по созданию информационных систем.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:

• теоретически обоснована и разработана модель обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» проектированию и

созданию информационных систем с использованием метода проектов, основанная на компетентностях, сформированных у студентов в бакалавриате, ориентирующая студентов на будущую профессиональную деятельность;

• выделены виды деятельности студентов по разработке и развитию информационной образовательной среды и соотнесены с компетентностями выпускника, представленными в ФГОС ВПО и основных образовательных программах высшего профессионального образования по направлению «Педагогическое образование».

Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что:

• разработаны учебно-методические материалы (электронное учебное пособие «Жизненный цикл информационной системы», демонстрационные примеры, контрольно-измерительные материалы), готовые к использованию при обучении магистрантов направления «Педагогическое образование» проектированию и созданию ИС;

• разработана и апробирована методика обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» проектированию и разработке ИС: цель, содержание, организационные формы, методы, средства и ожидаемые результаты обучения.

Достоверность полученных результатов исследования обеспечивается теоретическим анализом проблемы исследования, выбором методов исследования, результатами экспериментальной проверки и их анализа, подтвердивших гипотезу исследования.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялись в 2008-2013 годах в процессе обучения магистрантов 1 курса проектированию и созданию информационных систем. Результаты исследований были представлены в семи публикациях и на следующих конференциях:

• XII Санкт-Петербургская международная конференция «Региональная информатика (РИ-2010)» (Санкт-Петербург, 2010г.);

• ежегодная международная научная Интернет-конференция «Новые образовательные стратегии в современном информационном пространстве» (РГПУ им. А.И. Герцена, 2011, 2012, 2013 г.);

• конференция «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 2011 г).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав (14

параграфов), заключения, библиографии и 5 приложений. Работа иллюстрирована 19 рисунками и 18 таблицами. Общий объем работы 236 страниц, из них 136 страниц - основной текст, 13 страниц - список используемой литературы из 130 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы проблемы, цели и задачи исследования, гипотеза и положения, выносимые на защиту, раскрывается научная новизна, теоретическая и практическая значимость исследования.

В первой главе «Информационная система - системообразующая составляющая информационной образовательной среды» рассмотрены цели, задачи и составные части информационной среды образовательного учреждения, представлена характеристика информационной системы, как системообразующей составляющей информационной среды, проанализированы этапы жизненного цикла информационной системы и выявлены проблемы, возникающие при разработке ИС и при обучении студентов проектированию и созданию ИС. Основная цель обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» разделам информатики, связанных с разработкой ИС, заключается в подготовке специалистов образования, готовых на практике участвовать в разработке, сопровождении, развитии и управлении информационными средами учебных учреждений.

В первом параграфе «Информационная среда образовательного учреждения» проанализированы определения информационной образовательной среды, представленные в работах Марченко Е.К., Роберт И.В., Шрейдера Ю.А., и выделены составляющие информационной образовательной среды: условия возникновения и развития процессов учебного информационного взаимодействия; теоретические и практические материалы по конкретным предметам; средства хранения и передачи данных; аппаратно-программное и организационно-методическое обеспечение; кадровые ресурсы. В организационно-методическую составляющую входит информационная система управления образовательным процессом, которая отвечает за организацию и управление информационной образовательной средой.

Во втором параграфе «Определение, составные части и существенные признаки информационной системы» рассмотрены различные подходы к классификации ИС (Беляев П.С., Грекул В.И., Денищенко Г.Н., Ефремов О.В., Избачков Ю.С., Коровкина Н.Л., Петров В.Н.) с целью уточнения предмета и структуры содержания обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» проектированию и созданию информационных систем. Выделены существенные признаки, характеризующие ИС: степень автоматизации информационных процессов; тип хранимых данных; характер обработки данных; сфера применения ИС; масштаб ИС; организация архитектуры; организация хранения данных. Определён класс информационных систем, которые будут использованы при обучении магистратов, - автоматизированные информационные системы управления образовательным процессом, основанные на клиент-серверной архитектуре и предназначенные для хранения структурированных данных.

Анализ научной литературы (Беляев П.С., Братищенко В.В., Гайдамакин H.A., Ефремов О.В., Титоренко Г.А.) и закона РФ «Об информации, информатизации и защите информации» позволил выделить составные части ИС, которые необходимо включить в содержание обучения: пользовательский интерфейс; алгоритмы обработки информации; база данных и система управления базами данных (СУБД); комплекс технических средств, предназначенных для работы информационной системы (компьютеры, сервера, корпоративная сеть); обучение операторов ИС и сопровождение системы.

В третьем параграфе «Модели жизненного цикла информационной системы» рассмотрены основные модели жизненного цикла программного обеспечения и обоснована целесообразность использования поэтапной модели ЖЦ с промежуточным контролем, как основы для формирования содержания обучения. На основе анализа стандартов, регламентирующих жизненный цикл (ЖЦ) программного обеспечения и процессы ЖЦ, научной и учебной литературы по разработке ИС, личного опыта автора по созданию ИС выделены основные этапы жизненного цикла, как системообразующие составляющие содержания обучения: разработка требований, проектирование, реализация, тестирование, внедрение и сопровождение.

Описание этапов ЖЦ и проблем, с которыми сталкиваются разработчики, приводится в четвёртом параграфе «Этапы жизненного цикла информационной системы - системообразующие компоненты содержания обучения».

Разработка требований к ИС происходит на первом этапе ЖЦ ИС. Задача формирования требований к ИС является одной из трудно формализуемых, наиболее дорогих и тяжелых для исправления в случае ошибки. Ошибки, допущенные на стадии сбора требований, составляют от 40 до 60% всех дефектов проекта (Davis, 1993; Leff ing well, 1997). Этап формирования требований содержательно зависит от предметной области, не может быть однозначно задан в виде последовательности инструкций для его реализации, что делает обучение данному этапу довольно сложной задачей.

На основе анализа результатов исследований и научных статей Б. Мэйплса, Веццрова А. М., Вигерса К. И., Виснадула Б. Д., Гагариной Л. Г., Грекула В. И., Денищенко Г. Н., Кокоревой Е. В., Коровкиной Н. Л.,' Лэндгрейва Т, Макконнелла С., Рудакова А. В., Соммервилла И., Уилсона С. Ф. были выделены основные при формировании требований подэтапы, которые включаются в содержание обучения:

• анализ предметной области, на основе которого осуществляется формирование перечня требований;

• классификация требований, позволяющая выделить спецификации ИС, которые необходимо реализовать в первой версии программного продукта;

• проверка требований на наличие противоречий, предусматривающая вовлечение представителей всех классов будущих пользователей.

Логическая проработка функциональной и системной архитектуры ИС, в соответствии с которой система будет строиться в ходе следующего этапа ЖЦ, осуществляется на этапе проектирования системы. Довольно часто разработчики программного обеспечения не уделяют должного внимания проектированию системы, что приводит к большому количеству ошибок на ранних этапах проекта. От 40 до 80% бюджета типичного проекта ПО расходуется на исправление дефектов, которые появились в нем до написания программного кода. Результат проектирования - набор из 30-50 диаграмм различных типов:

• статических, представляющих структуру системы, её составляющие и их взаимосвязь;

• динамических, описывающих поведение системы в ключевых точках.

Формирование у студентов целостной картины жизненного цикла не

требует рассмотрения такого количества диаграмм. Анализ результатов исследований Буча Г., Рамбо Д., Энгла М.У., Якобсона И., Янга Б.Д. и др., личный опыт автора проектирования профессиональных ИС позволили выделить следующие диаграммы, которые следует включить в содержание обучения:

• диаграмма прецедентов, позволяющая отобразить в модели функции системы, их взаимодействие с классами пользователей;

• диаграмма классов - логическая модель базовой архитектуры системы, отражающая статическую структуру системы и связи между её элементами;

• диаграмма состояний - динамическая модель поведения системы и её компонентов при переходе из одного состояния в другое.

На этапе реализации ИС на основе проекта информационной системы создается и тестируется готовый программный продукт. Согласно Рудакову A.B. на этапе разработки ИС выполняются следующие виды деятельности: создание графического интерфейса пользователя, написание программного кода, тестирование, разработка справочной системы, создание версий ИС.

Основные трудности, с которыми сталкиваются начинающие разработчики, - создание интуитивно непонятных пользовательских графических интерфейсов; отсутствие единого стандарта оформления программного кода в группе разработчиков, что снижает информативность кода для других участников рабочей группы. Для развития у студентов готовности к профессиональной деятельности в области разработки ИС в содержание обучения этапу реализации следует включить следующие разделы: анализ графических интерфейсов различных ИС управления ВУЗом; принципы оформления программного кода; содержание и принципы написания программной документации.

Тестирование - очень важный и трудоемкий этап (от 30 до 60% общей трудоёмкости) процесса разработки программного обеспечения, так как он позволяет выявить подавляющее большинство ошибок, допущенных при составлении программ. Полная проверка ИС предполагает включение в тесты исчерпывающих наборов исходных данных, вариантов их обработки и большое количество тестеров. Анализ научной литературы, включая монографии и статьи Буча Г., Вендрова A.M., Майерса Г., Рамбо Дж., Соммервилла И., Степанченко И.В., Якобсона А. позволил выделить лекционный материал, связанный с изучением данного этапа: определение термина «тестирование»; принципы тестирования; структурное тестирование, как метод тестирования используемый при отладке программы разработчиками; функциональное тестирование, как метод проверки системы тестерами; нисходящее и

восходящее тестирование - методы, используемые программистами при сборке ИС из модулей; принципы формирования тестов.

На этапе внедрения и сопровождения устанавливается и вводится в действие ИС, затем осуществляется техническая поддержка пользователей, исправление ошибок, расширение функциональных возможностей ИС. В условиях учебной деятельности этот этап ЖЦ ИС сложно смоделировать. Целесообразно организовать групповую деятельность студентов, в рамках которой они будут меняться ролями, выступая в качестве разработчиков и пользователей ИС. Студенты-разработчики должны установить созданную ИС на компьютеры учебной аудитории, обучить студентов-пользователей, представить руководство пользователя и программиста и проанализировать проблемы, которые возникнут у пользователей во время работы с программой, основываясь на результатах внедрения сформировать план по дальнейшему улучшению ИС.

На этапе внедрения и сопровождения разработчики могут столкнуться с трудностями, на которые следует обратить внимание магистрантов при обучении: нежелание сотрудников знакомиться со всеми возможностями ИС; низкий уровень компьютерной грамотности у пользователей; внесение пользователем некорректной или неполной информации; увеличение времени, необходимого на выполнение пользователем основных операций во время внедрения ИС. 1

Во второй главе «Методика обучения магистрантов «Педагогического направления» проектированию и созданию информационных систем» представлена характеристика разработанной методики: цель, содержание, методы, формы, средства и ожидаемые результаты обучения. Разработанная методика основана на детальном изучении студентами всех этапов жизненного цикла ИС, ориентирована на овладение выпускниками теоретическими знаниями в области проектирования и создания ИС в сочетании с практическими навыками. Концептуальные основы методики компетентностный подход и личностно-ориентированное обучение предполагают выстраивание студентами индивидуального образовательного маршрута, применение активных методов обучения, в том числе и метода проектов на заключительном этапе обучения.

В первом параграфе «Концептуальная основа, цели и ожидаемые результаты обучения» выделены следующие группы профессиональных задач, которые определяют содержание обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» проектированию и созданию ИС:

• готовность проектировать и разрабатывать информационные системы, в том числе ИС управления образовательным процессом и учреждением, используя современные средства проектирования;

• готовность осуществлять взаимодействие с заказчиками на различных этапах создания информационной системы;

• готовность обучать пользователей ИС;

• готовность оценивать и внедрять ИС, связанные с образовательным процессом;

• готовность обучать проектированию и созданию И С образовательных учреждений различных типов;

• готовность к самообразованию в условиях быстрых темпов развития средств информационных технологий.

В параграфе для категории педагогических целей, предложенных Б. Блумом, выделены ожидаемые результаты обучения (таблица 1), на основе которых выявляется уровень сформированное™ у магистрантов перечисленных выше профессиональных компетентностей.

Таблица 1. Ожидаемые результаты обучения магистрантов

Категория целей Ожидаемые результаты обучения (готовность к видам деятельности)

Знание • воспроизводить определения ИС; • описывать этапы жизненного цикла ИС, диаграммы классов, диаграммы вариантов использования, диаграммы состояний; • формулировать правила нормализации базы данных (БД).

Понимание • систематизировать процессы, протекающие на каждом этапе жизненного цикла ИС; • выявлять проблемы, которые могут возникнуть на каждом этапе жизненного цикла ИС; • интерпретировать UML-диаграммы; • понимать принципы работы ИС на основе клиент-серверной технологии.

Применение • создавать ИС по готовым UML-диаграммам и описанию предметной области; • разрабатывать базы данных на основе СУБД InterBase/Firebird; • применять принципы построения графического интерфейса пользователя при создании клиентских приложений; • следовать принципам оформления программного кода при создании программы.

Анализ • анализировать поставленную задачу и предметную область разрабатываемой ИС; • определять список требований к ИС; • строить UML-диаграммы.

Синтез • формулировать техническое задание на основе списка требований; • разрабатывать ИС управления образовательным процессом; • организовать работу в группе над проектом.

Оценка • представлять проект ИС; • оценивать, обсуждать существующие ИС и ещё нереализованные ИС.

Во втором параграфе «Дидактические принципы отбора содержания обучения: научности, наглядности, систематичности,

практикоориентированности» уточнены ведущие дидактические принципы, которые являются концептуальной основой для отбора содержания обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» проектированию и созданию ИС: принцип научности, принцип наглядности, принцип систематичности и последовательности, связь теории с практикой.

Согласно принципу научности, на основе анализа предметной области, представленного в первой главе, были выделены следующие разделы, необходимые для освоения:

• реляционные базы данных;

• современные стандарты, регламентирующие жизненный цикл ИС и процесс разработки программного обеспечения;

• формирование требований к ИС;

• проектирование ИС с помощью CASE-средств (StarUML);

• основы работы с СУБД (InterBase/Firebird);

• принципы работы ИС на основе клиент-серверной архитектуры;

• стандарты оформления графического интерфейса пользователя и исходного кода программы;

• создание клиентских приложений к базе данных (среда программирования Delphi7);

• способы тестирования разработанной ИС Представленные разделы объединены в пять учебных блоков. Наглядность обучения обеспечивается за счёт разработанного

электронного пособия «Жизненный цикл информационной системы» и отобранных демонстрационных примеров. Содержание пособия структурировано и разбито на темы, реализована удобная навигация по разделам теоретического материала, способствующая быстрому поиску необходимой информации. В качестве демонстрационных примеров используются реальные ИС управления образовательным учреждением, которые иллюстрируют профессиональный подход к созданию графического интерфейса пользователя, демонстрируют сложность логической организации хранения данных и взаимодействия различных групп пользователей ИС. Демонстрация действующих ИС поможет сформировать у магистрантов представление о том, как должна быть организована ИС образовательного учреждения.

Для отбора содержания обучения, ориентированного на непрерывную модель подготовки бакалавров и магистрантов педагогического образования были проанализированы учебные и рабочие планы бакалавриата по направлению «Педагогическое образование» в области информатики и ИТ. Анализ показал, что ряд тем, связанных с проектированием и созданием ИС, рассматривается в дисциплинах бакалавриата (таблица 2). Для успешного освоения студентами предлагаемого учебного материала, целесообразно повторить основные понятия выделенных тем (таблице 2).

Таблица 2. Связь учебных блоков подготовки магистрантов и дисциплин

бакалавриата

№ Учебные блоки подготовки магистрантов Дисциплины бакалавриата Темы дисциплин бакалавриата

1 Введение в информационные системы Введение в информатику Информационные технологии Информационные процессы; понятие «информационная система»; области применения ИС.

2 Проектирование и создание баз данных Системы управления базами данных Понятие «база данных»; виды БД (реляционная, иерархическая, сетевая); знакомство с принципами работы с БД; написание запросов к БД с помощью языка SQL.

3 Разработка клиентских приложений к базе данных Алгоритмы и методы программирования Объектно-ориентированное программирование Парадигмы программирования; структура программы написанной на языке Object Pascal; среда программирования Delphi 7; принципы работы с БД в программе; динамические и статические запросы на выборку, добавление, изменение и удаление данных из БД; запросы с параметром; механизм связи таблиц один-ко-многим.

4 Средства (технологии) проектирования информационных систем Технологии проектирования ИС Теоретические основы построения модели; введение в язык UML

В соответствии с принципом связи теории с практикой отобраны следующие демонстрационные примеры, основанные на реально функционирующих ИС:

• интегрированная информационная система управления образовательным процессом РГПУ им. А.И. Герцена - пример использования ИС в управлении образовательным учреждением;

• графические интерфейсы пользователей ИС «Деканат» (составная часть интегрированной информационной системы РГПУ им. А.И. Герцена), «1С: Университет» — примеры организации пользовательского интерфейса;

• техническое задание, руководство пользователя, описание алгоритмов сбора статистических данных, используемых в ИС «Инклюзивное образование» (составная часть интегрированной информационной

системы РГПУ им. А.И. Герцена) - пример сопроводительной документации к ИС.

На основе выделенных дидактических принципов и сформулированных целей обучения магистрантов проектированию и созданию информационных систем в третьем параграфе «Модель содержание обучения проектированию и созданию информационных систем, обеспечивающая преемственность обучения и направленное вовлечение магистрантов в практическую деятельность» была разработана модель содержания обучения в виде совокупности пяти учебных блоков.

Блок «Введение в информационные системы» знакомит студентов с общими требованиями к ИС, с моделями жизненного цикла ИС. На этом этапе актуализируются знания студентов, полученные в бакалавриате, формируется целостное представление о понятии жизненного цикла ИС. Рассматриваемый на данном этапе материал служит основой для последующего формирования у студентов навыков проектирования и создания ИС. Содержание учебного блока «Введение в информационные системы» включает следующие темы: проблемы разработки современных ИС; понятие «жизненный цикл ИС»; каскадная модель жизненного цикла; поэтапная модель жизненного цикла с промежуточным контролем; спиральная модель жизненного цикла; стандарты, связанные с проектирование и создание ИС.

Блок «Проектирование и создание баз данных» является ключевым, формирует у студентов как теоретические знания в области проектирования БД, так и практические навыки работы с соответствующим инструментарием. Содержательно блок основывается на дисциплине бакалавриата «Системы управления базами данных», в рамках которой у студентов формируются базовые знания о типах данных, структуре и механизмах работы с таблицами в локальных реляционных базах данных, навыки создания и использования БД. В блоке «Проектирование и создание баз данных» изучаются темы: нормализация модели базы данных; СУБД РкеЬегё и область его применения; создание баз данных с помощью программного средства ШЕхргеБв; создание и использование триггеров, хранимых процедур; использование функций агрегирования и суммирования в БрЬ-запросах.

Блок «Разработка клиентских приложений к базе данных» связан с этапом реализации ИС. На этом этапе студенты на основе проекта информационной системы разрабатывают готовый программный продукт и тестируют его. Третий учебный блок развивает готовность магистрантов к коллективной разработке клиентских приложений. Содержание блока «Разработка клиентских приложений к базе данных» состоит из следующих тем: клиент-серверная архитектура ИС; компоненты библиотеки 1ВХ; механизм транзакций; стандарт оформления исходного кода программы; графический интерфейс пользователя; работа с ВЬОВ-полями.

Блок «Средства проектирования информационных систем» расширяет представление студентов о возможностях использования иМЬ-диаграмм при проектировании ИС, с которыми магистранты познакомились при изучении в бакалавриате дисциплины «Технологии проектирования ИС». Изучение

данного учебного блока должно расширить представления магистров о возможностях и особенностях использования средств проектирования ИС. Полученные умения создавать иМЬ-диаграмм с помощью программного средства Б1агиМЬ студенты смогут применить при самостоятельном выполнении учебного проекта. В содержание блока «Средства проектирования информационных систем» входят следующие темы: САБЕ-средства; язык иМЬ; диаграмма вариантов использования, как способ отображения требований к функционалу проектируемой ИС; диаграмма классов, как модель организации БД; диаграмма состояний, как модель функционирования ИС; графический редактор 81агиМЬ.

Назначение блока «Этапы жизненного цикла ИС» - сформировать у студентов целостное представление о сущности, принципах и методах реализации, взаимосвязях всех этапов жизненного цикла ИС. В предыдущих учебных блоках рассматриваются основные понятия, связанные с этапами жизненного цикла ИС, изучаются современные средства проектирования и создания ИС. Содержание обучения данного блока должно способствовать систематизации знаний студентов об этапах проектирования и разработки ИС, как составляющих единого, целостного процесса. В блоке «Этапы жизненного цикла ИС» рассматриваются следующие темы: формирование требований к ИС, сложности взаимодействия с заказчиком, методы исследования предметной области; проектирование ИС, использование иМЬ на этапе проектирования ИС; реализация ИС; тестирование ИС. Различные методы тестирования ИС; создание версии ИС; руководство пользователя и программиста; обучение пользователей; сложности внедрения ИС в организации-заказчика.

Содержание обучения построено так, что студенты сначала осваивают средства проектирования и создания ИС, а затем, овладев инструментарием, последовательно изучают этапы жизненного цикла и разрабатывают проект ИС. Выполняя задания после каждой темы, магистранты создают первый проект информационной системы и получают опыт работы с графическими средствами проектирования систем, системой управления базами данных и визуальной средой программирования. Первые четыре учебных блока знакомят студентов с принципами функционирования реляционной ИС на основе клиент-серверной архитектуры, формируют у магистрантов готовность создавать базы данных и клиентские приложения по подробному описанию структуры БД и требований к информационной системы. Последний учебный блок содержит теоретический материал о жизненном цикле ИС в целом, от момента зарождения идеи о необходимости создания системы до ввода её в эксплуатацию и подготовки новых версий программного обеспечения. Такая модель содержания обучения даёт возможность акцентировать внимание студентов на процессах, протекающих на каждом этапе жизненного цикла ИС, и сформировать у них целостное представление о ЖЦ ИС.

В четвёртом параграфе «Характеристика методов обучения в соответствии с целями и содержанием учебных блоков» выделены для каждого учебного блока методы обучения.

Основным методом обучения блоку «Введение в информационные системы» является объяснительно-иллюстративный метод, позволяющий представить студентам предмет изучения - жизненный цикл информационной системы, познакомить с основными определениями, необходимыми для дальнейшего изучения разделов информатики, связанных с проектированием и созданием информационных систем. Изложение материала сопровождается демонстрационными примерами информационных систем, схематичным представлением моделей жизненного цикла ИС.

При обучении магистрантов блокам «Проектирование и создание баз данных» и «Разработка клиентских приложений к базе данных» ведущим методом является репродуктивный метод, способствующий формированию готовности к разработке баз данных, созданию клиентских приложений. Неоднократное воспроизведение студентами способов деятельности по нормализации и созданию базы данных, составлению запросов на выборку, добавление, редактирование и удаление информации из БД, организации доступа к БД через клиентские приложения позволяет не только применять, но и углублять лежащие в их основе знания.

Ведущим методом при обучении блоку «Средства проектирования информационных систем» является частично-поисковый. Возможности различных CASE-средств проектирования ИС студенты изучают самостоятельно в процессе подготовки докладов. В учебном блоке «Средства проектирования информационных систем» магистранты на основе примеров диалогов с заказчиком и потенциальными пользователями, формируют список требований и строят UML-диаграммы проектируемой системы.

В разработанной методике метод проектов занимает центральное место при обучении студентов учебному блоку «Этапы жизненного цикла ИС». В процессе обучения студенты совместно с преподавателем разбирают и анализируют процессы, протекающие на каждом этапе жизненного цикла. Затем студенты-разработчики представляют отчёт преподавателю-заказчику о результатах проведённой работы на каждом этапе жизненного цикла зачётного проекта. Выбор темы, предметной области, сложности зачётного проекта ИС осуществляется в зависимости от индивидуальных особенностей студентов (опыта программирования и работы со средствами проектирования и создания информационной системы) и их будущей профессиональной деятельности. Разрабатывая свой проект, магистранты овладевают опытом проектной деятельности. Учебное проектирование направлено, в первую очередь, на овладение студентами способами и приёмами самостоятельного решения учебно-профессиональной задачи - проектирование, создание и внедрение ИС в образовательное учреждение.

Анализ результатов исследований по методу проекта Килпатрика В. X., Коллингса Е., Кукушина B.C., Пахомовой Н.Ю., Полата Е.С., представленный в пятом параграфе «Метод проектов, как способ формирования у магистрантов готовности к групповой проектной деятельности в области разработки информационных систем», позволил сделать следующий вывод: жизненный цикл учебного проекта схож с жизненным циклом информационной

Фя.-та прл.»етирпгшнп* | / Рефлексивная фаза ] [ Техн о логу ч еааи фаза ^

и ФорхнроЕЗкаг требоьзша * Прсе штрсыви« ИС ¡1С S -Ч Тестирован пе ш

V. 1 J

веод ь пгштотакию

I Л_А

Рисунок 1. Связь жизненного цикла проекта и жизненного цикла ИС (ЖЦ ИС).

системы (рис. 1), что позволяет эффективно использовать метод проектов при обучении проектированию и созданию ИС, в особенности на завершающем этапе, предполагающем самостоятельную поэтапную разработку студентами проекта ИС.

Групповая работа студентов над проектом способствует формированию готовности работать в команде. Группа студентов выбирает ответственного за организацию работы на каждом этапе ЖЦ информационной системы, который будет представлять отчёты о проделанной работе, проводить презентацию проекта и поможет оценить преподавателю активность участников рабочей группы в проектировании и создании ИС.

На основе анализа содержания обучения были выделены основные виды деятельности студентов в процессе проектирования и создания ИС:

• организация работы в группе, составление отчетов и презентаций;

• исследование предметной области и существующих ИС;

• формирование списка требований и представление его заказчику;

• создание модели ИС, состоящей из описания системы и диаграмм вариантов использования, классов, состояний;

• создание БД;

• создание графического интерфейса программы;

• создание программного кода;

• тестирование ИС;

• создание руководства пользователя и руководство программиста;

• участие в обсуждении путей дальнейшего развития созданной ИС.

Анализ результатов педагогического эксперимента позволил оценить

сравнительную сложность и трудоёмкость выделенных видов учебной деятельности студентов и разработать шкалу баллов для оценки результатов выполнения работы группой студентов.

На основе анализа работ Гаськова Н.В., Генике Е.А., Гречин Б.С., Иванова Е.О., Лаврентьев Г.В., Малев В.В., Сластенин В.А., Харламов И.Ф., Чернявская А.П. в шестом параграфе «Методы и формы выявления уровня сформированности у магистрантов профессиональных компетентностей, связанных с разработкой информационных систем образовательных учреждений» разработана система контрольных заданий для выявления уровня

сформированности у магистрантов профессиональных компетентностей, связанных с проектированием и созданием ИС:

• изучение теоретического материала учебных блоков «Введение в информационные системы», «Проектирование и создание баз данных», «Средства проектирования информационных систем» предполагает получение знаний студентами через электронное учебное пособие в «готовом» виде. Поэтому для проверки уровня усвоения и понимания учебного материала целесообразно использовать тестовые задания. Данный вид учебной деятельности наименее трудоёмкий, поэтому за решения теста, состоящего из 10 вопросов, магистрант может получить максимум 10 баллов;

• практическая деятельность по проектированию и созданию базы данных и клиентского приложения предполагает выполнение магистрантами по шагам предложенной в электронном учебном пособии системы практических заданий. Результат выполнения практических заданий -ИС «Учёт успеваемости студентов» и её модель, представленная в виде набора иМЬ-диаграмм;

• контроль за освоением студентами новых СА8Е-средств проектирования ИС происходит через подготовку докладов. Данный вид деятельности предполагает самостоятельный поиск новой информации и её интерпретацию оценивается выше, чем изучение теоретического материала электронного учебного пособия и пошаговое выполнение практических заданий;

• формирование у студентов целостного представления о жизненном цикле информационной системы предусматривает участие студента во всех этапах создания учебного проекта ИС в составе группы. На данном этапе магистранты самостоятельно исследуют предметную область, предложенную преподавателем, разрабатывают техническое задание на разработку ИС, модель системы, создают базу данных и клиентское приложение, тестируют созданную ИС и разрабатывают руководства пользователя и программиста. Создание учебного проекта предполагает самостоятельную учебную деятельность студентов для получения работоспособной ИС, поэтому учебный проект оценивается в 80 баллов.

В таблице 3 представлены формы контроля и максимальный балл. Баллы определялись по итогам анализа результатов педагогического эксперимента.

Таблица 3. Формы контроля и максимальный балл.

Форма контроля Баллы

Тест по теоретическому материалу из 1,2 и 3 учебных блоков 10

Тест по языку SQL 10

Тест по разделу «Средства проектирования ИС» 10

Доклад на тему «Средства проектирования ИС» 20

Практические задания по созданию ИС «Учёт успеваемости студентов» 15

Диаграммы к ИС «Успеваемость студентов» 15

Зачётный проект 80

Дополнительные практические задания по созданию ИС 15

В седьмом параграфе «Характеристика средств обучения проектированию it созданию информационных систем» представлена система средств обучения проектированию и созданию ИС, которая состоит из следующих компонентов:

• программно-методическое обеспечение курса включает программные средства для поддержки обучения - электронное учебное пособие «Жизненный цикл информационной системы», унифицированных язык визуального моделирования (UML), инструментальные программные средства разработки информационных систем (графический редактор UML-диаграмм StarUML, СУБД Firebirb 2.5, менеджер баз данных IBExpert, система визуального программирования Delphi 7);

• демонстрационные примеры;

• учебное, демонстрационное оборудование (компьютеры, проектор);

• электронная почта - средство консультации студентов вне ВУЗа.

В качестве средств обучения важную роль играют демонстрационные примеры функционирующих информационных систем управления образовательным процессом, такие как ИС «Деканат», «Абитуриент», «Нагрузка», «Выпускник», «Учебные и рабочие планы», примеры UML-диаграмм различной сложности (от диаграмм к ИС «Учёт успеваемости студентов», которую разрабатывают студенты до UML-диаграмм, описывающих функционирование отдельных режимов профессиональных ИС), примеры SQL-запросов на добавление, редактирование и удаление информации, а так же примеры SQL-запросов на выборку данных с использованием агрегирующих функций, в результате выполнения которых предоставляется информация из разных таблиц базы данных. Отобранные демонстрационные примеры используются при обучении не только для сокращения времени восприятия и осмысления изучаемого теоретического материала, но и как источник новых знаний. Например, магистранты создают учебный проект ИС «Учёт успеваемости студентов» и на примере программного кода ИС «Деканат» видят, как ещё можно использовать изученные ранее конструкции языка программирования и визуальные компоненты среды программирования.

Электронное учебное пособие «Жизненный цикл информационной системы» знакомит студентов со средствами разработки ИС и этапами жизненного цикла информационной системы. В каждом разделе электронного учебного пособия кратко изложен теоретический материал, а в конце раздела для формирования у магистрантов опыта использования теоретического материала на практике есть задания, результатом выполнения которых будет информационная система «Учёт успеваемости студентов». Учебное пособие состоит из пяти разделов: введение в информационные системы,

проектирование и создание баз данных, разработка клиентских приложений к базе данных, средства проектирования информационных систем, этапы жизненного цикла информационной системы.

В третьей главе «Педагогический эксперимент» представлены содержание и основные результаты педагогического эксперимента, проведённого для апробации разработанной методики обучения магистрантов направления «Педагогическое образование», специализирующихся в области информатики и ИТ, и проверки выдвинутой гипотезы.

На поисковом этапе педагогического эксперимента проводилось тестирование бакалавров четвёртого курса и магистрантов первого курса направления «Физико-математическое образование» факультета математики РГПУ им. А.И. Герцена. Анализ результатов поискового этапа педагогического эксперимента позволил сделать следующие выводы:

• на уровне 1 курса магистратуры существенного приращения в представлении студентов об информационных средах образовательных учреждений по сравнению с бакалаврами 4 курса не происходит;

• у студентов отсутствует целостное представление об этапах создания программного обеспечения, а, следовательно, подготовка не позволит большинству из них в будущей профессиональной деятельности участвовать в разработке и развитии информационных сред образовательных учреждений;

• в содержание обучения магистрантов направления «Педагогическое образование», специализирующихся в области информатики и ИТ, необходимо включить последовательное рассмотрение этапов разработки информационных систем, как системообразующих частей единого процесса создания системы.

Поисковый этап педагогического эксперимента показал, что целесообразно строить содержание обучения магистрантов направления «Педагогическое образование», специализирующихся в области информатики и ИТ, проектированию и созданию информационных систем, основываясь на компетентностях, сформированных у студентов в бакалавриате, актуализировать их и целенаправленно развивать.

Констатирующий этап педагогического эксперимента проводился с 2009 по 2013 год с участием магистрантов 1 курса, обучавшихся по магистерской программе «Информационных технологии в физико-математическом образовании». В 2009/2010, 2010/2011 учебных годах студенты самостоятельно изучали теоретический материал, представленный в электронном учебном пособии «Жизненный цикл информационной системы», после чего проводилось тестирование. Затем магистрантам необходимо было выполнить практические задания, разработанные в виде системы лабораторных работ. Каждый студент на завершающем этапе обучения получал тему и список требований для самостоятельной разработки ИС. Итоговая аттестация по дисциплине включала тестирование по теоретическому материалу и представление разработанных магистрантами ИС. Результаты обучения в

рамках констатирующего этапа педагогического эксперимента выявили следующие проблемы:

• студенты слабо мотивированы на самостоятельное изучение теоретического материала;

• у магистрантов возникали сложности при использовании теоретических знаний для выполнения лабораторных работ и зачётного проекта;

• при проектировании базы данных студенты не пользовались диаграммой классов и принципами нормализации базы данных;

• студенты испытывали затруднения при создании SQL-запросов с параметрами на выборку данных, при использовании внешних ключей, генераторов и триггеров;

• при создании клиентского приложения студенты не использовали принципы организации пользовательского интерфейса, представленные в электронном пособии.

При обучении студентов в 2011/2012, 2012/2013 учебных годах подход к обучению и учебно-методическому пособию был переработан. В каждый теоретический раздел электронного пособия «Жизненный цикл информационной системы» были добавлены практические задания, выполняя которые студенты постепенно создавали ИС. Таким образом, в процессе обучения магистранты осваивают теоретический материал (этапы проектирования, разработки и тестирования ИС), осознанно его применяют и получают практические навыки работы с такими средствами проектирования и разработки ИС, как язык UML и редактор UML-диаграмм StarUML, СУБД Firebird 2.5, менеджер создания баз данных IBExpert, компоненты библиотеки IBX среды программирования Delphi. На заключительном этапе обучения студенты объединялись в рабочие группы по 4-6 человек и разрабатывали информационную систему, используя полученные теоретические и практические навыки. При выполнении зачётного проекта группой магистрантов, каждый участник группы выбирал те виды деятельности по проектированию и разработке ИС, которые ему были понятней и интересней. Предложенный подход позволяет реализовать личностно-ориентированное обучение, а так же вовлечь студентов в практическую деятельность по созданию, внедрению и сопровождению информационной системы образовательного учреждения.

Результаты констатирующего этапа педагогического эксперимента показали, что каждая тема должна сопровождаться практическими заданиями, развивающими у студентов готовность на практике применять полученные знания.

На формирующем этапе педагогического эксперимента проведён анализ результатов обучения четырёх групп студентов факультета математики РГПУ им. А.И. Герцена, обучавшихся по магистерской программе «Информационные технологии в физико-математическом образовании» в 2009/2010, 2010/2011, 2011/2012, 2012/2013 учебных годах. Результаты обучения первых двух групп

магистрантов, изучавших теоретический материал и выполнявших затем систему лабораторных работ, были ниже баллов, полученных студентами третьей и четвёртой группы, которые после каждой темы выполняли практические задания и разрабатывали проект ИС в составе рабочей группы.

Результаты педагогического эксперимента показали, что последовательное изучение этапов жизненного цикла ИС, направленное вовлечение студентов в практическую деятельность по разработке ИС образовательных учреждений, использование метода проектов при обучении магистрантов направления «Педагогическое образование» способствует формированию готовности будущих выпускников к участию в разработке, сопровождении, развитии и управлении информационными средами образовательных учреждений, а так же готовности к самообразованию в области проектирования и создания ИС.

В заключении подведены итоги и намечены перспективы для дальнейшей работы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Данная работа посвящена изучению проблемы формирования у магистрантов целостного представления об этапах жизненного цикла информационной системы, как составной части информационной образовательной среды. В диссертации представлен новый подход к обучению магистрантов направления «Педагогическое образование»,

специализирующихся в области информатики и ИТ, проектированию и созданию информационных систем в сфере образования, направленный на подготовку будущих специалистов к решению следующих профессиональных задач:

• проектирование, разработка, сопровождение и развитие информационных систем, в том числе ИС управления образовательным процессом и учреждением, используя современные средства проектирования;

• взаимодействие с заказчиками на различных этапах создания ИС;

• обучение пользователей ИС;

• оценивание и внедрение различных ИС, связанных с образовательным процессом;

• обучение проектированию и созданию ИС в различных образовательных учреждениях;

• осуществление самообразования в условиях быстрых темпов развития средств информационных технологий.

Анализ научной литературы, касающейся этапов жизненного цикла ИС, и личный опыт автора позволили разработать содержание обучения разделам информатики, связанным с проектированием и созданием информационных систем, опираясь на компетентности, сформированные у студентов в бакалавриате.

В разработанной методике центральным методом обучения является метод проектов, использование которого способствует формированию у магистрантов

готовности к групповой проектной деятельности, как в области информатики, так и в области педагогики, развитию у студентов познавательных навыков, формированию критического мышления, готовности самостоятельно конструировать свои знания, разрабатывать и развивать информационную среду образовательного учреждения.

Педагогический эксперимент подтвердил гипотезу исследования и позволил выделить направления развития исследования:

• использование модели активного обучения для других составляющих подготовки студентов в области информационных технологий (например, при обучении в бакалавриате алгоритмам и методам программирования, языкам объектно-ориентированного программирования, системам управления базами данных и т.д.);

• совершенствование разработанной методики и отбор содержания, форм, методов и средств обучения студентов разработке и развитию всех составляющих информационной среды образовательного учреждения.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях автора:

1. Маслова Н. В. Методика обучения студентов проектированию и разработке информационных систем с использованием метода проектов /Н.В.Маслова// Письма в Эмиссия. Оффлайн (The Emissia.Offline Letters) (электронный журнал). - Декабрь 2010, ART 1486. URL: http;//www.emissia.org/offline/2010/1486.htm (0,5 п.л.) - ISSN 1997-8588. - Гос. per. 0421000031. - [дата обращения: 20.09.2013];

2. Маслова Н.В. Формирование специальных компетенции магистров педагогического образования, профиль «Информатика», в области создания информационных систем /Н.В.Маслова// Вестник Томского государственного педагогического университета. - 2012. № 7(122). -С. 190-195 (0,64 п.л.) - ISBN 1609-624Х;

3. Маслова Н.В. Применение метода проектов при обучении магистрантов педагогического образования жизненному циклу информационной системы /Н.В.Маслова// Вестник Волжского университета имени В.Н. Татищева. - 2012. № 4 (И) - С. 91-98. (0,62 п.л.) - ISSN 2076-7919;

4. Баранова Е.В., Елизарова И.К., Демидов MB., Маслова Н.В. Электронная система управления индивидуальными образовательными маршрутами студентов// Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012614695 от 25 мая 2012;

5. Маслова Н.В. Инструментальные средства проектирования информационных систем./ Н.В.Маслова// Новые образовательные стратегии в современном информационном пространстве: Сборник научных статей. -СПб.: Изд-во «Лема», 2011 - С. 179-183 (0,27 п.л.) - ISBN 978-5-98709-2934;

6. Маслова Н.В. Метод проектов как средство обучения студентов созданию информационных систем / Н.В.Маслова// Новые образовательные стратегии в современном информационном пространстве: Сборник научных статей. -

СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2013 (февраль) - С. 148-153 (0,29 п.л.) - ISBN 978-5-98709-601-7;

7. Маслова Н.В. Методика обучения студентов созданию графического интерфейса информационных систем / Н.В.Маслова// Новые образовательные стратегии в современном информационном пространстве: Сборник научных статей. - СПб.: Изд-во «Лема», 2012 - С. 136-140 (0,29 п.л.) - ISBN 978-5-98709-452-5;

8. Маслова Н.В. Программный инструмент моделирования StarUML как средство обучения студентов проектированию информационных систем/ Н.В.Маслова//Некоторые актуальные проблемы современной математики и математического образования. Герценовские чтения - 2011. - СПб.: ООО «ПаркКом», 2011 - С. 189-193 (0,31 п.л.)-ISBN978-5-98175-035-9.

Подписано в печать 01.10.2013. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,47. Тираж 110 экз.

Отпечатано в издательстве «Свое издательство» 199004, Санкт-Петербург, ул. Репина, 41 Тел. +7 (812)966-16-91 E-mail: editor@isvoe.ru http://isvoe.ni

Текст диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Слепухина, Наталья Васильевна, Санкт-Петербург

04201453839

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет

им. А. И. Герцена»

На правах рукописи УДК 378.016:004

Слепухина Наталья Васильевна

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ МАГИСТРАНТОВ ПО НАПРАВЛЕНИЮ «ПЕДАГОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ» ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СОЗДАНИЮ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ПРОЕКТОВ

Специальность: 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (информатика, уровень профессионального образования)

Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Научный руководитель доктор педагогических наук,

профессор Е.В.Баранова

Санкт-Петербург 2013

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение...........................................................................................................................4

Глава 1. Информационная система — системообразующая составляющая информационной образовательной среды..............................................................13

1.1 Информационная среда образовательного учреждения 13

1.2 Определение, составные части и существенные признаки информационной системы 16

1.3 Модели жизненного цикла информационной системы 24

1.4 Этапы жизненного цикла информационной системы - системообразующие компоненты содержания обучения 32

1.4.1 Этап разработки требований к ИС 33

1.4.2 Этап проектирования ИС 40

1.4.3 Этап реализации ИС 48

1.4.4 Этап тестирования 54

1.4.5 Этап внедрения и сопровождения ИС 59 Вывод по первой главе 63

Глава 2. Методика обучения магистрантов «Педагогического образования» проектированию и созданию информационных систем......................................65

2.1 Концептуальная основа, цели и ожидаемые результаты обучения 65

2.2 Дидактические принципы отбора содержания обучения: научности, наглядности, систематичности, практикоориентированности 67

2.3 Модель содержание обучения проектированию и созданию информационных систем, обеспечивающая преемственность обучения и направленное вовлечение магистрантов в практическую деятельность 77

2.4 Характеристика методов обучения в соответствии с целями и содержанием учебных блоков 84

2.5 Метод проектов, как способ формирования у магистрантов готовности к групповой проектной деятельности в области разработки информационных

систем 92

2.6 Методы и формы выявления уровня сформированности у магистрантов профессиональных компетентностей, связанных с разработкой информационных систем образовательных учреждений 99

2.7 Характеристика средств обучения проектированию и созданию информационных систем 109 Выводы по второй главе: 115

Глава 3. Педагогический эксперимент.................................................................117

3.1 Поисковый этап эксперимента 117

3.2 Констатирующий этап эксперимента 123

3.3 Формирующий этап эксперимента 130 Вывод по третьей главе: 134

Заключение.................................................................................................................136

Литература..................................................................................................................138

Приложение 1. Практические задания..................................................................151

Приложение 2. Средства обучения.........................................................................188

Приложение 3. Тестовые задания...........................................................................195

Приложение 4. Примеры заданий для зачётного проекта................................205

Приложение 5. Примеры дополнительных практических заданий................212

Введение

Сегодня в сфере образования интенсивно осуществляется процесс информатизации, который затрагивает как содержание обучения, так и управление педагогическим процессом. Во многих образовательных учреждениях разрабатываются, используются и развиваются информационные среды. Актуален вопрос взаимодействия и интеграции информационных сред различных образовательных учреждений всех уровней образования для доступа обучающихся и преподавателей к научным и научно-педагогическим информационным ресурсам, организации взаимодействия субъектов образовательного процесса, обеспечения эффективного управления учебным процессом и для поддержания академической мобильности студентов. Для разработки и развития информационных сред образовательных учреждений необходимы специалисты, владеющие современным инструментарием и хорошо знакомые с предметной областью - сферой образования.

Анализ научно-педагогических статей (Акулова О.В., Носкова Т.Н., Радионова Н.Ф., Роберт И.В., Тряпицына А.П.), образовательных стандартов высшего профессионального обучения и Internet ресурсов по теме исследования позволил выделить следующие противоречия:

• между потребностью в специалистах, способных сопровождать и развивать информационные среды в образовательных учреждениях, и уровнем сформированности у магистров направления «Педагогическое образование» готовности исследовать управленческие процессы,

проектировать, организовывать и оценивать их реализацию с использованием инновационных технологий; • между выделенными в федеральном государственном стандарте высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) по направлению подготовки 0501000 «Педагогическое образование» компетентностями выпускника и разработанными методиками обучения и учебно-методическими материалами, направленными на формирование у студентов знаний, умений и навыков.

Предлагаемый подход может быть использован и при обучении магистрантов направления «Педагогическое образование», не специализирующихся в области информатики и ИТ, если они интересуются современными информационными технологиями, образовательными ресурсами и готовы самостоятельно или с помощью преподавателя изучить современный язык программирования.

• научности и систематичности, предполагающих последовательное изучение всех этапов разработки информационной системы, как составных частей единого процесса, направленное на формирование у будущих специалистов целостного представления о жизненном цикле ИС;

Для решения задач исследования применялись следующие методы:

• тестирование студентов направления «Педагогическое образование»;

• разработка и проведение занятий по проектированию и созданию ИС;

• наблюдение за ходом учебного процесса, анализ результатов деятельности студентов;

• педагогический эксперимент;

• статистическая обработка результатов педагогического эксперимента.

Теоретическую и методологическую основу исследования составляют:

• исследования в области создания и использования информационной среды, в том числе и образовательной информационной среды (Давлеткиреева JI.3., Кечиев JI. Н., Путилов Г. П., Тумковский С. Р., Шрейдер Ю.А.);

• исследования в области методики обучения информатики (Баранова Е.В., БочкинИ.И., ЛапчикМ.П., Малев В.В., Макарова Н.В., ПоличкаА.Е., Рыжов В.Н., Симонова И.В., Швецкий М.В.)

• монографии и научные статьи, касающиеся разработки образовательных программ в рамках личностно-ориентированного и компетентностного подходов (Алексеев НА., Вербицкий A.A., Ларионова О.Г.);

Логика и основные этапы исследования. Исследование проводилось с 2008 по 2013 годы и включало три этапа:

• констатирующий этап (2010-2013). Решались задачи по формулировке гипотезы исследования, разработке учебно-методических материалов для обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» разработке ИС и заданий для самостоятельной работы студентов, были определены методы, формы и средства обучения;

На защиту выносятся следующие положения:

Научная новизна исследования заключается в том, что:

• определены уровни сформированности у магистров педагогического образования готовности к осуществлению профессиональной деятельности в области разработки информационных систем;

• разработана методика обучения магистрантов направления «Педагогическое образование», специализирующихся в области

информатики и ИТ, направленная на вовлечение студентов в групповую проектную деятельность по созданию информационных систем.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что:

• теоретически обоснована и разработана модель обучения магистрантов направления «Педагогическое образование» проектированию и созданию информационных систем с использованием метода проектов, основанная на компетентностях, сформированных у студентов в бакалавриате, ориентирующая студентов на будущую профессиональную деятельность;

Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что:

• разработаны учебно-методические матер