автореферат и диссертация по педагогике 13.00.02 для написания научной статьи или работы на тему: Методика обучения студентов теоретической информатике на информационно-деятельностной основе

Автореферат диссертации по теме "Методика обучения студентов теоретической информатике на информационно-деятельностной основе"

На правах рукописи

003484652

КИРГИЗОВА ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ СТУДЕНТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАТИКЕ НА ИНФОРМАЦИОННО-ДЕЯТЕЛЬНОСТНОЙ ОСНОВЕ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

2 6 НОЯ

Красноярск - 2009

003484652

Работа выполнена на кафедре математического анализа и вычислительной математики Лесосибирского педагогического института - филиала федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет»

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор

Адольф Владимир Александрович

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук, доцент

Гафурова Наталья Владимировна

кандидат педагогических наук, доцент Яковлева Татьяна Александровна

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Омский государственный

педагогический университет»

Защита диссертации состоится 10 декабря в 14.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.16 при Сибирском федеральном университете по адресу. 660074, г.Красноярск, ул.Академика Киренского, 26, ауд.Ж 2-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета по адресу: 660074, г.Красноярск, ул.Академика Киренского, 26, ауд.Г 2-74.

Автореферат разослан 9 ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.А.Шершнева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Одна из главных задач образовательной политики - обеспечение современного качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности. Кроме того, значимым требованием к современному образованию становится не только предоставление будущим учителям информатики системы научных знаний, но и научение их продуктивным способам учебной деятельности и умениям самостоятельно приобретать, применять при решении задач на практике, преобразовывать и вырабатывать новые знания в процессе усвоения фундаментальных знаний в предметной области «Информатика».

В психолого-педагогических и методических исследованиях этим вопросам уделяется значительное внимание. В работах М.П.Лапчика, И.А.Румянцева, Н.И.Рыжовой, М.В.Швецкого анализировались проблемы отбора содержания фундаментальной и теоретической подготовки учителя информатики. Исследования Т.А.Бороненко, В.П.Линьковой, А.В.Могилева и др. посвящены основным направлениям совершенствования методической подготовки учителей информатики в педагогических вузах. В кандидатских диссертациях Е.Н.Бобоновой, П.Ф.Кондратовой, С.В.Поморцевой, Т.Н.Райхерт и др. раскрыты отдельные методические аспекты, компоненты содержания и организационные формы обучения информатике в вузе. Анализ этих педагогических исследований указывает на то, что в процессе предметной подготовки в педагогическом вузе необходимы новые подходы, позволяющие создавать условия для активной учебной деятельности будущего учителя информатики, направленные не только на усвоение определенной суммы фундаментальных знаний, умений и навыков, но и обеспечивающие осознание ими важности этих знаний и возможностей их использования для решения учебных задач обращенных в будущее.

Говоря о фундаментальных знаниях, заметим, что в настоящее время в образовательной области «Информатика», согласно результатам маркетинговых исследований, наблюдается тенденция роста потребностей, связанных с приобретением таких теоретических знаний из предметной области, скорость обновления которых не столь высокая как у прикладных, и для которых свойственны такие маркетинговые характеристики как доступность, сохраняемость, универсальность и минимизация цены получения знаний. Все эти характеристики относятся к фундаментальным знаниям из предметной области «Информатика» и обеспечиваются преобладанием в содержании обучения разделов теоретической информатики.

Информационно-деятельностный характер теоретической информатики как дисциплины определяется требованиями государственного образовательного стандарта ВПО. Информационно-деятельностная основа к обучению предполагает:

знания об информационных процессах обучения (поиск и сбор информации, передача, накопление, обработка);

- приемы информационной деятельности основанных на сформированных умениях и навыках (оценки ценности получаемой информации, отбора личностно значимой информации, поиска необходимой информации);

продуцирование информации (деятельность по созданию и преобразованию информационного ресурса, отличающегося определенными, существенными признаками, характеризующими его качество или принадлежность к определенной сфере использования);

- способность к саморазвитию, стремлению в ситуации неопределенности скорректировать действия, приобрести недостающие знания, освоить технологии и способы деятельности и обогатить свой информационно-образовательный ресурс.

В условиях возрастания избыточной информации мы обращаемся к информационно-энтропийному подходу с целью повышения уровня фундаментальной подготовки в предметной области «Информатика».

Деятельностная основа компетентностного подхода позволяет сосредоточить внимание участников образовательного процесса на достижение современно-значимых образовательных результатов по дисциплине теоретической информатике, причем в качестве результата рассматривается не только сумма освоенной информации как мера снятия неопределенности, но и способность обучаемого решать, осуществлять поиск решения профессиональных задач в различных ситуациях, формулировать новые задачи.

Подготовка студентов по специальности «Информатика» требует основательного и всестороннего подхода к изучению учебной дисциплины «Теоретические основы информатики», чему способствует избранное направление, оставшееся вне исследовательского поиска.

В результате анализа теории и практики предметной подготовки будущего учителя информатики выявлены следующие противоречия:

между объективной потребностью общества в подготовке конкурентоспособных специалистов-учителей информатики и недостаточной разработанностью методических приемов обучения, позволяющих достигать требуемого уровня усвоения фундаментальных знаний в процессе предметной подготовки студентов;

- между необходимостью внедрения в учебный процесс современных достижений психолого-педагогических наук и преобладающими традиционными подходами при обучении теоретической информатике в рамках предметной подготовки;

- между необходимостью внедрения информационно-деятельностных основ усвоения фундаментальных знаний студентами и недостаточным количеством научно-методических разработок в педагогической науке.

Из вышеперечисленных противоречий становится очевидной актуальность исследования.

Недостаточная разработанность проблемы, высокая теоретическая и практическая значимость обусловили выбор темы нашего исследования: «Методика обучения студентов теоретической информатике на информационно-деятельностной основе».

Объект исследования: процесс подготовки студентов в предметной области «Информатика» в педагогическом вузе.

Предмет исследования: методика обучения студентов теоретической информатике.

Цель исследования: теоретическое обоснование, разработка и внедрение методики обучения студентов теоретической информатике на информационно-деятельностной основе.

Гипотеза исследования представляет собой предположение о том, что уровень усвоения фундаментальных знаний в предметной области «Информатика» повысится, если использовать методику обучения теоретической информатике на информационно-деятельностной основе, включающей:

- информационно-энтропийный и компетентностный подходы, которые органично соединяет информационный поиск, формирование тезауруса, представляющего собой многосвязную сеть отработанных фундаментальных знаний и организацию деятельности по применению новых знаний;

- педагогические стратегии развития знаний, умений и способов деятельности в области теоретической информатики (ориентирование, приобщение, активизация самоконтроля);

- педагогические ситуации взаимодействия студента с учебным материалом (ситуация полной определенности, ситуация частичной определенности, ситуация полной неопределенности);

- различные формы организации самостоятельной учебной деятельности на основе информационного поиска.

В соответствии с целью и гипотезой исследования определяются следующие задачи:

1. Выявить и теоретически обосновать возможности совершенствования подготовки студентов в предметной области «Информатика» на информационно-деятельностной основе, опираясь на анализ психолого-педагогической и методической литературы.

2. Определить педагогические стратегии, способствующие обеспечению повышения уровня усвоения фундаментальных знаний в процессе освоения теоретических основ информатики.

3. Выявить дидактические возможности реализации предметной подготовки студентов на информационно-деятельностной основе.

4. Уточнить критерии и уровни усвоения фундаментальных знаний в процессе освоения учебной дисциплины «Теоретические основы информатики».

5. Разработать методику изучения студентами учебной дисциплины «Теоретические основы информатики», способствующую повышению уровня усвоения фундаментальных знаний в предметной области «Информатика» и проверить ее эффективность в опытно-экспериментальной работе.

Методологической основой данного исследования являются: идеи компетентностного подхода в обучении (В.А.Адольф, Э.Ф.Зеер, И.А.Зимняя, К.Г.Митрофанов, В.В.Сериков, Л.В.Шкерина и др.), информацтнно-деятелъностный подход к обучению (С.И. Архангельский, Л.С.Выготский, В.В.Давыдов, А.Н.Леонтьев, А.М.Новиков, С.Л.Рубинштейн, В.Д.Шадриков, Д.Б.Эльконин и др.), системный подход к организации обучения (Ю.К.Бабанский, В.П.Беспалько, ПЯ.Гальперин, В.В. Краевский, И.Я.Лернер, Г.П.Щедровицкий, и др.), концепция модернизации российского образования на период до 2020 г., концепция предметной подготовки учителя по специальности 030100, концепция информатизации образования (С.А.Бешенков, Я.А.Ваграменко, Е.П.Велихов, А.П.Ершов, К.К.Колин, В.СЛеднев, А.В.Могилев, И.В.Роберт, Е.К.Хеннер, и др.).

Теоретической основой исследования являются: работы в области фундаментализации образования (В.Г.Кинилев, В.А.Кузнецова, В.В.Лаптев, Н.Л.Стефанов и др.); концепции педагогики высшей школы и общетеоретические подходы к содержанию и технологии профессиональной подготовки учителя (А.А.Вербицкий, А.В.Петровский, В.А.Сластенин, О.Г.Смолянинова, Т.А.Яковлева и др.); совершенствование предметной подготовки студентов высших учебных заведений (Т.А.Бороненко, М.И.Жалдак, М.ПЛапчик, А.Г.Мордкович, Н.И.Пак, Н.И.Рыжова, М.В.Швецкий и др.); идеи и взгляды,

сформулированные в научных трудах в области философии познания (В.П.Алексеев, Б.С.Гершунский, В.А.Канке, А.И.Ракитов, и др.); работы педагогов, посвященные организации процесса обучения и проблемам формирования умений самостоятельной учебной работы обучающихся (Л.И.Божович, Н.В.Бордовская, М.Г.Гарунов, Н.В.Гафурова, Е.Я.Голант, Б.П.Есипов, В.Я.Ляудис, В.Р.Майер, Н.Д.Никандров, П.И.Пидкасистый, М.Н.Скаткин, Л.М.Фридман, В.А.Якунин и др.); идеи в области исследования педагогических стратегий (В.В.Игнатова, В.С.Нургалиев, Л.Д.Столяренко и др.).

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы следующие методы педагогического исследования: теоретические: анализ и обобщение психолого-педагогической, методической, специальной литературы; материалов научно-практических конференций; материалов по проблеме, исследования представленных в сети Internet; анализ и изучение нормативных и программно-методических документов в сфере высшего профессионального образования; анализ учебных программ по теоретическим основам информатики; обобщение, моделирование и проектирование систем; эмпирические: опытно-экспериментальная работа, наблюдение, беседа, опрос, тестирование; статистические: количественный и качественный анализ результатов.

Научная новизна исследования заключается в том, что в отличие от работ М.В.Швецкого (1994), М.П.Лапчика (1999), Р.Р.Фокина (2000), Н.И.Рыжовой (2000), Е.А.Ракитиной (2002), в которых исследованы проблемы фундаментальной подготовки по информатике в педагогических вузах, работы Т.Н.Райхерт (2003), которая посвящена совершенствованию фундаментальной подготовки будущих учителей информатики посредством обучения их теории информации, работы М.М.Абдуракозова (2007), в которой рассмотрены вопросы совершенствования содержания подготовки будущего учителя информатики в условиях информатизации образования, в данном исследовании впервые предложена информационно-деятельностная основа в сочетании информационно-энтропийного и компетентностного подходов к процессу обучения теоретической информатике и разработана методика обучения учебной дисциплины «Теоретические основы информатики», включающая реализацию педагогических стратегий, и способствующая повышению уровня усвоения фундаментальных знаний в предметной области «Информатика» на информационно-деятельностной основе.

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что:

- выявлены и теоретически обоснованы педагогические стратегии -ориентирование, приобщение, активизация самоконтроля, способствующие формированию умений и способы деятельности в предметной области «Информатика» на информационно-деятельностной основе;

- обоснованы возможности использования педагогических ситуаций взаимодействия студента с учебным материалом (ситуация полной определенности, ситуация частичной определенности, ситуация полной неопределенности) в процессе усвоения студентами фундаментальных знаний в предметной области «Информатика»;

- обоснована необходимость использования информационного поиска в процессе самостоятельной учебной деятельности студента.

Практическая значимость состоит в том, что:

- разработана и внедрена методика изучения дисциплины «Теоретические основы информатики» на основе сочетания информационно-энтропийного и компетентностного подходов, которая может быть использована в образовательном процессе педагогических вузов;

- разработано и издано учебное пособие «Теория информации» для преподавателей и студентов специальности «Информатика» педагогических вузов, реализующее методику обучения студентов теоретической информатике;

- разработаны учебные материалы, которые используются в подготовке студентов по профилю «Информатика».

На защиту выносятся положения:

1. Информационно-деятельностная основа процесса обучения теоретической информатике обеспечивает:

а) осмысление логики информации в процессе усвоения фундаментальных знаний в предметной области «Информатика» и организацию образовательного процесса как развертывание информации (оценка ценности получаемой информации) для усвоения базовых понятий и методов теоретической информатики;

б) определение логики деятельности по поиску информации и организацию образовательного процесса как развертывание логики деятельности (стремление в ситуации неопределенности знаний скорректировать действия для приобретения недостающих знаний и освоить технологии и способы деятельности).

2. Методика обучения студентов теоретической информатике на информационно-деятельностной основе, включающая:

а) педагогические стратегии развития знаний, умений и способов деятельности в области теоретической информатики;

б) педагогические ситуации взаимодействия студента с учебным материалом;

в) различные формы организации самостоятельной учебной деятельности на основе информационного поиска;

г) использование специального комплекса методов и форм обучения, способствующих мотивации и оценке изучаемых теоретических аспектов информатики

и ее реализация позволяют обеспечить эффективное усвоение фундаментальных знаний в предметной области «Информатика».

Достоверность и обоснованность полученных в диссертационном исследовании результатов и выводов обеспечивается: методологической основой исследования; всесторонним анализом проблемы; использованием в ходе работы современных достижений педагогики и методики обучения информатике; рациональным сочетанием теоретических и эмпирических методов исследования, адекватных предмету, цели и задачам диссертационного исследования; последовательностью проведения педагогического эксперимента, его повторяемостью; использованием соответствующих методов математической статистики для обработки полученных результатов.

Апробация и внедрение результатов исследования: основные положения исследования докладывались и обсуждались на Международной конференции «Новые информационные технологии в университетском образовании» (Кемерово, 2006), международной научно-практической конференции «Информатизация педагогического образования» (Екатеринбург, 2007), международной научно-практической конференции «Информатизация образования - 2007» (Калуга, 2007), конференции «Информатизация образования

- 2009 (Барнаул), Всероссийской научно-практической конференции «Качество образования: теория и практика» (Томск, 2004), XI Всероссийской научно-практической конференции «Научное творчество молодежи» (Томск, 2007, 2009), Сибирский электронный образовательный журнал (2006), V Всероссийской научно-практической конференции «Открытое Образование: опыт, проблемы, перспективы» (Красноярск, 2009), в Вестнике КрасГУ - Гуманитарные науки (Красноярск, 2006), в Сибирском педагогическом журнале (Новосибирск, 2009).

Организация опытно-экспериментальной работы: исследование проводилось с 2003 по 2009 гг. на базе Лесосибирского педагогического института

- филиала федерального государственного образовательного учреждения высшего

профессионального образования «Сибирский федеральный университет» на физико-математическом факультете и включало четыре этапа.

На первом этапе (2003-2004 гг.) - выявлена проблема исследования; проведен анализ и теоретическое осмысление психолого-педагогической, методической и учебной литературы по проблеме исследования; определена теоретическая база и параметры исследования: актуальность, проблема, цель, объект, предмет и задачи; сформулирована рабочая гипотеза.

На втором этапе (2004-2005 гг.) - проведено научное обоснование проблемы; теоретически обоснованы и выявлены педагогические стратегии, способствующие повышению уровня усвоения фундаментальных знаний в курсе «ТОЙ»; разработана методика обучения теоретической информатике, включающая цели, содержание, формы, методы и средства обучения. Внедрены в учебный процесс элементы методики обучения теоретической информатике.

На третьем этапе (2005-2008 гг.) - внедрена методика обучения теоретической информатике на информационно-деятельностной основе; осуществлена опытно-экспериментальная проверка выдвинутой гипотезы; обобщены результаты и проведена статистическая обработка данных, полученных в ходе опытно-экспериментальной работы; выявлена эффективность разработанной методики.

На четвертом этапе (2008-2009гг.) - проведено обобщение полученных результатов и осуществлена проверка влияния результатов изучения учебной дисциплины «Теоретические основы информатики» на информационно-деятельностной основе в рамках предметной подготовки будущего учителя информатики на качество знаний и успеваемость по дисциплинам информационного цикла предметной подготовки. Проведен сравнительный анализ (качественный и количественный) результатов опытно-экспериментальной работы, уточнялись теоретико-экспериментальные выводы, обобщались, систематизировались и описывались полученные результаты.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Содержание диссертационного исследования отражено в 15 публикациях автора, общим объемом более 15 печатных листов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, характеризуется степень разработанности исследуемой проблемы, формулируются цель, объект, предмет, гипотеза и задачи исследования, раскрываются его научная новизна,

теоретическая и практическая значимость, выделяются этапы и методы исследования, формулируются основные положения, выносимые на защиту, представляются апробация и внедрение результатов исследования.

В первой главе «Теоретические аспекты совершенствования предметной подготовки студентов в процессе обучения теоретической информатике» исследуется состояние проблемы совершенствования предметной подготовки будущего учителя информатики на основе современных подходов; представлены психолого-педагогические аспекты изучаемой проблемы; рассмотрена совокупность педагогических стратегий, обеспечивающих усвоение фундаментальных знаний у студентов в процессе обучения теоретической информатике; определены дидактические возможности информационно-энтропийного и компетентностного подходов в реализации предметной подготовки; сформулированы и обоснованы принципы построения методики обучения теоретической информатике; определяется логика и методология исследования; представляется понятийный аппарат исследования.

В первом параграфе «Современные подходы совершенствования подготовки студентов в предметной области «Информатика»» проанализированы возможности современных подходов с учетом усвоения фундаментальных знаний.

В этой связи были изучены работы А.С.Архангельского, В.П.Беспалько, С.А,Бешенкова, Н.Виннера, Л.С.Выготского, В.Г.Глушкова, С.Голдмана, В.В.Давыдова, Д.И.Дубровского, А.П.Ершова, В.А.Извозчикова, Г.М.Коджаспировой, А.Ю.Коджаспирова, В.В.Краевского, А.Н.Леонтьева, Н.И.Пака, С.А.Ракитиной, С.Л. Рубинштейна, А.Я.Фридланда, К.Шеннона, Д.Б.Эльконина и рассмотрены следующие подходы.

Информационный подход. Возможность и необходимость его применения обуславливается информационной составляющей учебного процесса определяемого как информационный процесс. Информационный подход в процессе усвоения фундаментальных знаний позволит выделить и структурировать информационные составляющие дисциплин предметной подготовки для их реализации в образовательной среде.

Энтропийный подход. Потенциал его применения дает возможность уменьшить неопределенность наших знаний. Энтропийный подход педагогический прием организации учебного процесса, который предполагает формирование у обучаемых тезауруса, представляющего собой многосвязную сеть отработанных фундаментальных знаний, умений и навыков.

Информационно-энтропийный подход - педагогический прием организации учебного процесса, который органично соединяет информационный поиск с

высокой энтропией учебной информации, формирование тезауруса, представляющего собой многосвязную сеть отработанных фундаментальных знаний и организацию их деятельности по применению новых знаний.

Компетентностный подход - это подход, который: способствует умению самостоятельно оперировать полученными знаниями; создает условия для раскрытия, развития личностных качеств студента; обеспечивает результативно-целевое единство образовательного процесса.

Перспективным направлением в рамках нашего диссертационного исследования для совершенствования предметной подготовки представляется информационно-деятельностная основа в сочетании информационно-энтропийного и компетентностного подходов, которая обеспечивает: осмысление логики информации в процессе усвоения фундаментальных знаний в предметной области «Информатика» и организацию образовательного процесса как развертывание информации (оценка ценности получаемой информации) для освоения базовых понятий и методов теоретической информатики; определение логики деятельности по поиску информации и организацию образовательного процесса как развертывание логики деятельности (стремление в ситуации неопределенности знаний скорректировать действия для приобретения недостающих знаний и освоить технологии и способы деятельности).

Таким образом, сочетание информационно-энтропийного и компетентностного подходов создают информационно-деятельностную основу усвоения фундаментальных знаний предметной области «Информатика».

Во втором параграфе «Педагогические стратегии обеспечения усвоения фундаментальных знаний у студентов в процессе обучения теоретической информатике» обоснована важность поэтапной организации образовательного процесса освоения дисциплины «Теоретические основы информатики», в рамках которой обеспечивается активная учебно-познавательная деятельность студента, рефлексия, контроль и самооценка ее результатов.

С позиций психологической концепции поэтапного формирования умственных действий (П.Я.Гальперин) выделены следующие педагогические стратегии: ориентирование, предполагающее формирование у будущих учителей информатики мотивационно-ценностного отношения к фундаментальным знаниям; приобщение, направленное на формирование готовности будущих учителей информатики к новым видам деятельности по усвоению фундаментальных знаний; активизация самоконтроля, способствующая формированию информационной потребности будущих учителей информатики в расширении личного тезауруса в области теоретической информатики.

Выделенные стратегии тесно взаимодействуют друг с другом и выполняют свои функции, обусловленные специфическим содержанием: задают состав и структуру знаний; определяют виды учебно-познавательной и научной деятельности; задают мотивационно-ценностные установки на процесс обучения и дальнейшую профессиональную деятельность.

Определены компоненты, которые позволят судить об уровне усвоения фундаментальных знаний студентами в процессе обучения теоретической информатике на информационно-деятельностной основе: интеллектуально-познавательный; мотивационно-ценностный; информационно-деятельностный; оценочно-коррекционный.

В диссертационном исследовании внимание сконцентрировано на информационно-деятельностном компоненте, позволяющем сделать акцент на том, что знание приобретает свою ценность в виде определенной информации в процессе осуществления целесообразной деятельности.

Моделью эффективного исследования протекания познавательных процессов в системе «студент» служит модель типа «черного ящика», позволяющего открыть дополнительные возможности объективного изучения особенностей познавательной деятельности студентов в процессе усвоения фундаментальных знаний по теоретической информатике.

Поэтапное формирование умственных действий предполагает использование педагогических стратегий (ориентирование, приобщение, активизация самоконтроля), с помощью которых реализуется взаимодействие преподавателя и студента, учебного материала и студента. Преподаватель при этом не пассивно наблюдает за ходом деятельности студента, а активно воздействует на него с помощью ведущего компонента, изменяет и изучает его поведение. Эти обстоятельства говорят о том, что студент - это «черный ящик» с изменяющейся «начинкой». Влияя, одним и тем же компонентом на личность студента на выходе можем получить различные проявления мотивационно-ценностного, интеллектуально-познавательного, оценочно-коррекционного компонентов.

Выделенные компоненты послужили основой для оценки уровня усвоения фундаментальных знаний студентами в процессе изучения теоретической информатики на разных уровнях: высоком, среднем, низком.

В третьем параграфе «Дидактические возможности реализации предметной подготовки студентов на информационно-деятельностной основе» конструирование учебного процесса рассматривается с двух сторон «обучение через информацию и обучение через деятельность» и с позиций теорий

вузовского обучения информатике (Т.А.Бороненко, М.П.Лапчик, С.Д.Каракозов, Н.И.Пак, Б.Е.Стариченко, Н.И.Рыжова, М.В.Швецкий и др.), психологической концепции формирования умственных действий (П.Я.Гальперин), теории непрерывного образования (Б.С.Гершунский).

Структура процесса усвоения фундаментальных знаний зависит от логики учебного процесса и включает следующие этапы.

Первый этап усвоения фундаментальных знаний в процессе освоения дисциплины «Теоретические основы информатики» обозначен как ориентировочный, заключающийся в создании ситуаций которые выступают эффективным средством включения учебной информации в процесс обучения. За счет различных ситуаций происходит постоянное обновление информационного состава и процессуального действия.

Ситуация полной информационной определенности - это ситуация со всеми известными элементами, при полной поддержке со стороны преподавателя. (Предполагая, что если Н<Т (мера уменьшения неопределенности знаний -энтропия), т.е. тезаурус имеет свойство полноты, при этом возникает знание, которое может в любой момент сформировать необходимую информацию.) (см .рисунок 1)

Ситуация частичной информационной неопределенности - это ситуация, в которой известными элементами являются цель и содержание. (Предполагая, что если Н~Т неопределенность знаний совпадает с тезаурусом, т.е. частично недостаточно знаний для решения поставленной задачи.) (см.рисунок 1)

Ситуация полной информационной неопределенности - это ситуация, в которой предполагается только наличие цели. (Предполагая, что если Н>Т неопределенность знаний намного превышает тезаурус, т.е. недостаточно знаний для решения поставленной задачи.) (см.рисунок 1)

Второй этап. Основным средством повышения уровня фундаментальных знаний у студентов является информационно-поисковая задача. Решение задач обеспечивает овладение студентами навыков работы с информационными потоками и формирует способность у студентов самостоятельно обновлять и пополнять общетеоретические знания в процессе освоения дисциплины «ТОЙ».

Третий этап. Обучающийся на данном этапе способен самостоятельно оценивать результаты своей деятельности, осознавать значение самоконтроля как средства повышения качества обучения. Мотивация самоконтроля направлена на совершенствование процесса поиска информации, что обеспечивает повышение уровня фундаментальной подготовки при освоении учебной дисциплины «ТОЙ».

Наплавлена на развитие умений применять теоретические знания к решению задач

Предполагает, что преподаватель предоставляет на занятиях достаточную информацию (теоретический материал, типовые алгоритмы решения задачи и др.) для учебных действий студента

полной информационной определенности

/V Способствует овладению основами знаний, / р умений и навыков на репродуктивном

Ситуации организации взаимодействия студента с учебным материалом

частичной информационной неопределенности

Направлена на развитие умений осуществлять отбор теоретического материала, развитие навыков и приемов приобретения необходимой информации

Предполагает, что преподаватель предоставляет теоретическую информацию не /ь полном объеме, программирует учебные действия студента по расширению тезауруса

Способствует глубокому, разностороннему пониманию изучаемого материала и установлению межпредметных связей

полной информационной неопределенности

Направлена на развитие умений оценивать знания, развитие исследовательской культуры и информационной потребности к постоянному познанию

7 -

/ Предполагает, что преподаватель стимулирует самостоятельные учебные действия по освоению новых знаний необходимых для решения поставленных проблем

Способствует самоорганизации познавательного процесса, преодолению пути, ведущего от проблемы к новым знаниям

Рис. 1. Ситуации организации взаимодействия студента с учебным материалом

Обосновано, что для успешного усвоения фундаментальных знаний необходимо использовать методику обучения теоретической информатике на информационно-деятельностной основе со следующими принципами: принцип научной строгости и последовательности курса-, принцип фундаментальности и системности научных знаний; принцип доступности-, принцип научности и связи теории с практикой", принцип соответствия целям обучения-, принцип проблемности\ изучение материала в единстве теории, технологии и техники; принцип непрерывности и преемственности-, принцип перспективности-, принцип профессиональной направленности.

Таким образом, перспективным подходом совершенствования предметной подготовки студентов является информационно-деятельностная основа в сочетании информационно-энтропийного и компетентностного подходов, которая позволяет усвоение фундаментальных знаний в курсе теоретической информатики соотнести с механизмом снятия неопределенности знаний, осознания и принятия студентом личностного смысла фундаментальных знаний, и организовать его поэтапно.

Во второй главе «Методика изучения учебной дисциплины «Теоретические основы информатики» на информациоипо-деятельностной основе» описывается разработанная в рамках проводимого исследования методика, включающая реализацию педагогических стратегий (ориентирование, приобщение, активизация самоконтроля) и способствующая усвоению фундаментальных знаний в предметной области «Информатика».

В первом параграфе «Цели и содержание обучения в раках учебной дисциплины «Теоретические основы информатики»» сформулированы и обоснованы следующими группами целей обучения теоретической информатике: формирование научного мировоззрения; обеспечение индивидуального характера усвоения знаний, умений и навыков; развитие познавательного интереса; формирование информационной культуры.

На основании сформулированных целей и принципов определены образовательные результаты и показана связь образовательных результатов и процесса обучения и познания, а также оценки их достижения.

В качестве модели содержания обучения теоретической информатике выделен: 1) теоретический материал, включающий два блока: основной блок знаний и вспомогательный; 2) задачный материал. Такое структурирование теоретического материала позволяет зафиксировать в учебном материале его базовую, обязательную часть и уровни превышения, связанные с развитием у студентов индивидуальных способностей, интересов и потребностей. В то время как содержание основного блока должно отвечать требованиям государственного стандарта, во вспомогательный необходимо включать дополнительный теоретический материал, к которому студент может обратиться для углубленного изучения отдельных разделов и в задачный материал - упражнения и задачи, имеющие исследовательский характер.

Во втором параграфе «Особенности организации учебной деятельности студентов е процессе освоения дисциплины «Теоретические основы информатики»(«ТОИ»)» на основе сформулированных принципов и с учетом целей, образовательных результатов и содержания обоснован выбор методов и

организационных форм обучения теоретической информатике, способствующих усвоению фундаментальных знаний студентами в предметной области «Информатика».

Выделен комплекс методов на каждом этапе освоения учебной дисциплины «Теоретические основы информатики». На первом этапе выделены следующие методы: метод обучения через задачи, параллельный способ обучения; на втором этапе - метод учебных исследовательских проектов; на третьем этапе в качестве метода активизации определено инструктирование с координирующей и консультирующей функцией преподавателя.

Обоснован выбор комплекса организационных форм обучения и методических процедур, способствующих усвоению фундаментальных знаний в процессе освоения учебной дисциплины «Теоретические основы информатики»: проблемная лекция, лекция-визуализация, студенческая лекция, лекция с применением дидактических методов, семинарские занятия, лабораторные занятия, самостоятельная работа. Таким образом, форма организации учебной деятельности в процессе усвоения фундаментальных знаний в курсе «ТОЙ» связана: 1) с разбивкой учебного материала по формуле «трехчлена»: введение (постановка проблемы), основная (процесс решения), заключение (результат решения, поиск новых задач); 2) с продумыванием основной части, с точки зрения, целей, содержания, методов и средств обучения.

В третьем параграфе «Описание опытно-экспериментальной работы» подтверждено, что разработанная методика обучения студентов теоретическим основам информатики на информационно-деятельностной основе, реализованная с помощью: информационно-энтропийного и компетентностного подходов; поэтапных стратегий развития знаний, умений и способов деятельности; педагогических ситуаций взаимодействия студента с учебным материалом; различных форм организации самостоятельной учебной деятельности на основе информационного поиска, способствует успешному усвоению фундаментальных знаний у студентов в предметной области «Информатика»

Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе ЛПИ-филиала СФУ на физико-математическом факультете в период с 2003-2009 гг.

Поисковый этап был направлен на анализ нормативных документов, программ, ГОС ВПО по специальности «Информатика»; педагогической и методической литературы с целью обоснования проблемы, связанной с повышением уровня усвоения фундаментальных знаний в предметной области «Информатика» и определения степени разработанности проблемы; вопросов организации контроля уровня обученности и эффективной организации

предметной подготовки будущих, учителей информатики в условиях информатизации. В результате были подготовлены материалы для констатирующего этапа.

Констатирующий этап направлен на обоснование применения современных подходов в процессе предметной подготовки; теоретическое обоснование и выявление педагогических стратегий, способствующих усвоению фундаментальных знаний; выявление дидактических возможностей реализации предметной подготовки на информационно-деятельностной основе. Все это послужило основой для построения методики обучения студентов теоретическим основам информатики на информационно-деятельностной основе, способствующей повышению уровня усвоения фундаментальных знаний в предметной области «Информатика».

Формирующий этап направлен на внедрение в образовательный процесс методики освоения студентами теоретической информатики на информационно-деятельностной основе. Цель формирующего эксперимента состояла во всесторонней проверке выдвинутой гипотезы исследования.

С целью определения начального уровня сформированности фундаментальных знаний в предметной области «Информатика» проведено входное тестирование (см. таблица 1). Выявлено в ходе опытно-экспериментальной работы, что значительная часть студентов на момент начала изучения курса «ТОЙ» имеют низкий уровень по всем рассматриваемым показателям, что свидетельствует о низком общем уровне сформированности фундаментальных знаний в предметной области «Информатика». Это объясняется преобладанием отсутствием потребности устранения «пробелов» в теоретико-практических знаниях по дисциплинам информационного блока, неадекватности оценивания результатов своей деятельности. В связи с этим поставлена задача -активизировать учебно-познавательную деятельность студентов; способствовать у них глубокой и обоснованной уверенности в необходимости поиска информации; целесообразности полученных знаний и осознанию собственной информационной потребности в расширении тезауруса в предметной области «Информатика». Важнейшим условием считался перевод студента с позиции объекта деятельности (информационного поиска) в субъект с последующим расширением его потенциальных возможностей практического осуществления.

Таблица 1

Результаты сформированности фундаментальных знаний у студентов

Компоненты КГ (24) ЭГ (27)

Начало ОЭР Окончание ОЭР Начало ОЭР Окончание ОЭР

высокий средний низкий высокий средний низкий 1 высокий средний низкий высокий средний | низкий |

Количество студентов / процентное соотношение

Интеллектуально-познавательный 3,13% 7, 29% 14, 58% 3, 13% 7, 29% 14,58% 5, 19% 9, 35% о4. 00 гп 7,27% 17, 62% 3,11%

Могивационно-ценностный 3,13% 8, 33% 13, 54% 3, 13% 9, 37% 12, 50% гп 9, 35% 15, 56% 12, 45% 11,41% £

Информационно-деятельностный 3,13% 5,21% 16, 66% 2, 8% 11,46% 11,46% сч «г 9, 33% 12,45% 13,48% 11,41% 3,11% |

Оценочно-коррекционный 3,13% %/Л > 17, 70% 3, 13% 3, 13% 18,74% о4 8, 30% 15, 56% 5, 19% 17, 62% 5,19%

Для выявления динамики изменения уровня усвоения фундаментальных знаний, в контрольной и экспериментальной группах в процессе апробирования методики обучения студентов теоретической информатике на информационно-деятельностной основе, были проведены контрольные срезы по каждому разделу изучаемого курса «ТОЙ». Студентам предлагалось промежуточное тестирование, включающее в себя канонические закрытые тесты.

Результативность и повышение уровня усвоения фундаментальных знаний у студентов зависит от уровня усвоения учебного материала по данной дисциплине. При проверке промежуточного тестирования определялось количество правильно выполненных студентом операций в каждом задании. Что позволило определить коэффициент усвоения учебного материала по каждому разделу изучаемой дисциплины.

Динамика изменения средне.арифм. показателей Ку в контрольной и экспериментальной группах по разделам изучаемой дисциплины представлена на рисунке 2

Ц

I

1

x О с

2 ■&

5

а

те а

□ ЭГ

1 раздел 11 раздел 111 раздел IV раздел V раздел

Рис. 2. Распределение промежуточных результатов коэффициента усвоения фундаментальных знаний по дисциплине «Теоретические основы информатики»

Анализ полученных данных свидетельствует об эффективности разработанной методики обучения студентов теоретическим основам информатики на информационно-деятельностной основе.

Для выявления динамики изменения уровня усвоения фундаментальных знаний у студентов в контрольной и экспериментальной группах по всем показателям проведено повторное тестирование, на основании которого мы подтвердили эффективность методики предметной подготовки будущего учителя информатики.

Наибольшая интенсивность роста в экспериментальной группе зафиксирована по мотивационно-ценностному и информационно-деятельностному показателям. Мы это объясняем тем, что методика:

• позволяет осмыслить, что знание приобретает свою ценность в виде определенной информации в процессе осуществления целесообразной деятельности;

• мотивирует будущих учителей информатики к активному применению информационного поиска;

• ориентирует студентов на самостоятельное овладение новыми знаниями, на усвоение продуктивных способов и приемов самостоятельного добывания научных знаний, на приобретение дополнительных знаний

На обобщающем этапе было выдвинуто предположение о том, что изучение дисциплины «Теоретические основы информатики» в рамках фундаментальной подготовки будущего учителя информатики повышает качество знаний и

успеваемость студентов по другим дисциплинам информационного цикла, относящихся к блоку дисциплин предметной подготовки, так как она способствует развитию общелогических умений (анализ, синтез, обобщения, выделения главного, определения причинно-следственных связей), которые помогают в освоении учебных дисциплин, а также позволяет самостоятельно изучать приложения информатики в конкретной области.

С этой целью был проведен тест по дисциплинам информационного цикла в выбранных группах (см. табл. 2)

Таблица 2

Дисциплины

,, ' «Компьютер-1 Т1 , «Компьютерное г . «Информационные ! моделирование» : ные системы» сети» | «Исследование операций»

Группы Качество знаний Успеваемость Качество знаний Успеваемость Качество , 1 знании Успеваемость | Качество знаний Успеваемость

Экспериментальная 77% ! 100% ; 70% ! 100% 70% 92% 85% 100%

Контрольная ! 42% ; 92% 33% 92% 1 42% 1 83% 25% 75%

Для анализа результатов качества знаний и успеваемости студентов был использован ¡-критерий Стьюдента. Наблюдалось 4 выборки в контрольной группе и 4 выборки в экспериментальной группе, таким образом, п1^п2=4. Пусть X -качество знаний в экспериментальной группе, У - качество знаний в контрольной группе, Ъ - успеваемость студентов в экспериментальной группе, V/ -успеваемость студентов в контрольной группе. Величины X, У, Ъ, V/ можно считать нормально распределенными, согласно, центральной предельной теоремы. В результате вычислений получились эмпирические средние значения: * =75,5%, у =35,5%, г =98%, № =85,5%.

В результате вычислений получаем: 1кач=8,46,1:уа1=3,16. Для заданного числа степеней свободы, равного ^+^-2=6 и вероятности допустимой ошибки, равной 0,05 находим табличное значение I распределения Стьюдента ^,05,6=2,45 и сравниваем с ним значение 1кач, 1усп. Так как 1кач>10,о5;б и 1уоп>£0,05;б> то с вероятностью ошибки 0,05 % можно сказать, что курс «Теоретические основы информатики» влияют на качество знаний и успеваемость студентов по дисциплинам предметной подготовки информационного цикла.

По результатам проведенной опытно-экспериментальной работы можно сделать вывод о том, что в результате изучения дисциплины «Теоретические основы информатики» на информационно-деятельностной основе происходит повышение уровня усвоения фундаментальных знаний, качества знаний и успеваемости студентов по дисциплинам информационного цикла.

В заключении приведены основные результаты исследования.

1. На основе теоретического анализа современных подходов совершенствования предметной подготовки будущего учителя информатики, обоснована актуальность и перспективность обучения студентов теоретической информатике на информационно-деятельностной основе.

2. Анализ психолого-педагогических исследований позволил определить и опытно-экспериментально проверить педагогические стратегии , способствующие повышению уровня усвоения фундаментальных знаний в предметной области «Информатика»: ориентирование, предполагающее формирование ценностного отношения к фундаментальным знаниям у будущих учителей информатики; приобщение, направленное на формирование готовности будущих учителей информатики к новым видам учебной деятельности по усвоению фундаментальных знаний; активизация самоконтроля, способствующая осознанию информационной потребности в расширении личного тезауруса в области теоретической информатики.

3. Определены дидактические возможности сочетания информационно-энтропийного и компетентностного подходов для усвоения фундаментальных знаний будущими учителями информатики в процессе изучения теоретической информатики и основные принципы их успешного освоения.

4. Разработана методика обучения студентов «ТОЙ» на информационно-деятельностной основе, способствующая повышению уровня усвоения фундаментальных знаний. Методика обучения предполагает: применение различных форм и методов организации учебной деятельности, ориентированных на индивидуальные потребности и возможности студентов; рационального сочетания приемов информационной деятельности.

5. Опытно-экспериментальная работа подтвердила достоверность положений выдвинутой гипотезы диссертационного исследования и позволила сделать вывод об эффективности внедрения методики обучения студентов «Теоретическим основам информатики» на информационно-деятельностной основе.

Выдвинутая гипотеза подтвердилась, поставленные задачи решены, цель диссертационного исследования достигнута.

Результаты исследования позволяют наметить пути совершенствования предметной подготовки будущих учителей информатики. Разработанная методика обучения теоретической информатике может быть использована при подготовке студентов педагогических вузов.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Киргизова, Е.В. Формирование профессиональной готовности будущего учителя информатики к информационному поиску в процессе изучения дисциплины «Теоретические основы информатики» / Е.В.Киргизова // Вестник КрасГУ. Гуманитарные науки. -2006. №6/1. - С.271-276.

2. Адольф, В.А., Киргизова, Е.В. Совершенствование фундаментальной подготовки педагога в предметной области «Информатика» на основе информационно-энтропийного подхода / В.А.Адольф, Е.В.Киргизова // Сибирский педагогический журнал. - 2009. №5. - С91-98.

Учебные пособия

3. Киргизова, Е.В. Основы программирования на Турбо Паскаль: Учебное пособие /А.М.Гилязутдинова, Е.В.Киргизова, Э.А.Фаттахова. Красноярский государственный университет. - Красноярск, 2006. - 175 с.

4. Киргизова, Е.В. Теория информации: Учебное пособие / Е.В.Киргизова. -Красноярск: Издательство Красноярского государственного педагогического университета. 2008. - 114 с.

Материалы научных конференций

5. Киргизова Е.В. К вопросу об активизации познавательной деятельности / Е.В.Киргизова // Образование и социализация личности в современном обществе: Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции. г.Красноярск, 18-19 февраля 2004 г. В 2-х томах. - Красноярск: РИО КГПУ, 2004. - II том. - С. 148-150.

6. Киргизова Е.В., Гилязутдинова A.M. Влияние компьютерных технологий на формирование познавательной самостоятельности студентов /Е.В.Киргизова, А.М.Гилязутдинова // Качество образования: теория и практика: Материалы Всероссийской научно-практической конференции (10-11 декабря 2004 г.): В 2 ч. -Томск: Изд-во НТЛ, 2004. - 4.1. - С.166-168.

7. Киргизова Е.В., Гилязутдинова A.M. К вопросу об основных направлениях фундаментализации высшего педагогического образования / /Е.В.Киргизова, А.М.Гилязутдинова // Качество образования: теория и практика: Материалы Всероссийской научно-практической конференции (10-11 декабря 2004 г.): В 2 ч. - Томск: Изд-во НТЛ, 2004. -4.1. - С.168-170.

8. Киргизова, Е.В. Учебно-информационная среда как основа построения процесса обучения / Е.В.Киргизова // Новые информационные технологии в университетском образовании: Тезисы XI Международной научно-методической конференции. - Кемерово: Кемеровский государственный университет; Институт математики им. С.Л.Соболева СО РАН, 2006. - С.224-225.

9. Киргизова, Е.В. Ориентирование будущих учителей информатики на самостоятельный информационный поиск в процессе изучения дисциплины «Теоретические основы информатики» / Е.В.Киргизова // Информатизация педагогического образования: Материалы международной научно-практической конференции. Екатеринбург, 29-31 января 2007 г. / ГОУ ВПО «Урал.гос.пед.ун-т. -Екатеринбург. 2007. - 4.2. - С.50-54.

10. Киргизова, Е.В. Особенности обучения теоретической информатике при подготовке будущих учителей информатики / Е.В.Киргизова // Научное творчество молодежи: Материалы XI Всероссийской научно-практической конференции. 4.1. - Томск: Изд-во Томского ун-та. 2007. - С.86-89.

11. Киргизова, Е.В. УМК как фактор развития информационной компетенции будущих учителей информатики / Е.В.Киргизова // Сибирский электронный образовательный журнал. - 2006. http://port.kspu.in/ivt

12. Киргизова, Е.В. Организация самостоятельного информационного поиска будущего учителя информатики в профессиональной подготовке / Е.В.Киргизова // Информатизация образования - 2007: Материалы международной научно-практической конференции. 4.2. - Калуга: Калужский гос.пед.ун-т им. К.Э.Циолковского. 2007. - С.243-248.

13. Киргизова, Е.В. Освоение фундаментальных знаний в процессе изучения дисциплины «Теоретические основы информатики» // Научное творчество молодежи: Материалы XIII Всероссийской научно-практической конференции (14-15 мая 2009 г.). - Томск: изд-во Том. ун-та, 2009. - 4.2. - С.186-188.

14. Киргизова, Е.В. Реализация педагогических ситуаций в процессе освоения фундаментальных знаний студентами в курсе «Теоретические основы информатики» // Материалы конференции «Информатизация образования» (апрель 2009г.): Электронный журнал «Педагогический университетский вестник Алтая» № 1-2009г. http://www.bspu.secna.ru/Journal/vestnik/vestnik.html

15. Киргизова, Е.В, Информационно-энтропийный подход в обучении теоретической информатике. // Материалы V Всероссийской научно-практической конференции «Открытое образование: опыт, проблемы, перспективы» (май 2009) -в печати.

Сдано в производство 6.11.09. Формат 60x84 1/16. Усл. печ.1,0. Изд. №10/33. Заказ №652. Тираж 120 экз.

Редакционно-издательский центр СибГТУ 660049, г. Красноярск, пр. Мира, 82 факс (391) 211-97-25, тел. (391) 227-69-90