Подготовка будущих учителей информатики к применению технологий компьютерной визуализации на основе кластерного подхода

Баландина, Ирина Викторовна

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: Подготовка будущих учителей информатики к применению технологий компьютерной визуализации на основе кластерного подхода

Автореферат

Автор научной работы: Баландина, Ирина Викторовна
Ученая степень: кандидата педагогических наук
Место защиты: Шадринск
Год защиты: 2012
Специальность ВАК РФ: 13.00.02

Диссертация

Автореферат диссертации по теме "Подготовка будущих учителей информатики к применению технологий компьютерной визуализации на основе кластерного подхода"

На правах рукописи

БАЛАНДИНА Ирина Викторовна

ПОДГОТОВКА БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ИНФОРМАТИКИ

К ПРИМЕНЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ КЛАСТЕРНОГО ПОДХОДА

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

2 3 слАР ¿Си

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Екатеринбург - 2012

005012981

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Шадринский государственный педагогический институт»

Научный руководитель-доктор педагогических наук, профессор Стариченко Борис Евгеньевич

Официальные оппоненты:

Гейн Александр Георгиевич, доктор педагогических наук, профессор, ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет», профессор кафедры алгебры и дискретной математики

Оспенникова Елена Васильевна, доктор педагогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Пермский государственный педагогический университет», заведующий кафедрой мультимедийной дидактики и информационных технологий обучения

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет»

Защита состоится «20» апреля 2012 года в 17® на заседании диссертационного совета Д 212.283.04 на базе ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет», адрес: 620075, г. Екатеринбург, ул. К. Либкнехта, 9 а, ауд. I.

С диссертацией можно ознакомиться в диссертационном зале информационно-интеллектуального центра научной библиотеки ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет».

Автореферат разослан «19» марта 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Игошев Борис Михайлович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования

Одним из приоритетных направлений процесса модернизации современного общества является информатизация образования, которая заключается в обеспечении сферы образования методологией, практикой разработки и оптимального использования современных информационно-коммуникационных технологий, обеспечивающих достижение поставленных целей обучения и воспитания. Этот обусловило необходимость совершенствования стратегии отбора содержания, методов и организационных форм образовательной деятельности, соответствующих задачам развития личности обучаемого в современных условиях информатизации общества.

Важнейшим фактором, позволяющим значительно повысить эффективность процесса обучения, следует считать обеспечение его наглядными материалами, разработанными с помощью современных компьютерных технологий. Значение совершенствования материалов и средств наглядности проявляется не только в том, что они способствуют лучшему усвоению новой информации, но и в активизации учебно-познавательной деятельности ученика и повышении ее результативности,

С учетом оснащенности школ компьютерной н проекционной техникой реализация принципа наглядности в настоящее время может быть усилена посредством визуальных электронных учебных материалов. На рынке учебных материалов имеется большое количество подобных продуктов, рекомендованных к использованию в школе. Помимо этого, современное программное обеспечение, доступное учителю, позволяет ему достаточно легко самостоятельно создавать качественные средства наглядности, содержащие, в том числе, объекты мультимедиа и интерактивные элементы управления. Вместе с тем, многими исследователями и практиками отмечается крайне слабое использование учителями и имеющихся продуктов, и собственных разработок. Это объясняется, в первую очередь, недостаточной готовностью учителей к созданию и применению компьютерных визуальных учебных материалов в профессиональной деятельности. В связи со сказанным представляется весьма важной задача осуществление такой подготовки в педагогических вузах.

Изучению проблем, связанных с подготовкой педагогических кадров к применению технологий компьютерной визуализации в профессиональной деятельности, посвящены фундаментальные и прикладные исследования многих авторов. Оптимальные способы организации учебного процесса с использованием компьютерных визуальных учебных материалов предложены Л.И. Долинером, Н.И. Паком, Н.Г. Семеновой, В.А. Стародубцевым. Психолого-педагогические аспекты применения компьютерной визуализации в учебном процессе нашли отражение в работах И.В. Богдан, Б.С. Гершунского, P.E. Майера, Е.И. Машбица, Е.В. Оспенниковой, И.В. Роберт, А.И. Ходановича. Созданию оригинальных приемов компьютерной визуализации учебного материала, разработке новых методик его наглядно-образной интерпретации для конкретных дисциплин посвящены работы A.A. Беспалько, А.Н. Мансурова, О.Л. Соболевой, Б.Е. Стариченко, C.B. Шушкевич. В.В. Куликовым было осуществлено исследование процесса информационно-технологической подготовки

будущих инженеров в области профессионального применения компьютерной (рафики. В работах В.А. Касторновой, И.И. Косенко, C.B. Лозовенко, Е.В. Малкиной, Г.Н. Некрасовой, JI.B. Сидоровой, A.B. Тумалева рассмотрены вопросы обучения будущих педагогов разработке мультимедийных учебных материалов средствами языка VBA, мультимедийных презентаций, гипертекстовых документов.

Следует, однако, отметить, что развитие технологий компьютерной визуализации привело к тому, что, помимо уже ставших традиционными мультимедийных презентаций и гипертекстовых учебников, в настоящее время для использования школьными педагогами оказываются доступными статическая и динамическая графика, flash-анимация, звук, цифровое видео. Новые возможности обусловливают необходимость их комплексного освоения в процессе формирования компетенции компьютерной визуализации у будущих учителей информатики. Вместе с тем, целенаправленная технологическая и методическая подготовка в вопросах создания и применения современных средств компьютерной визуализации в учебном процессе не являлась предметом научно-педагогических исследований.

Для отражения особенностей применения технологий компьютерной визуализации в учебном процессе в нашей работе выделяется понятие дидактической компьютерной визуализации, под которой понимается процесс преобразования информации из абстрактно-логического представления в наглядно-образное и аудиовизуальное, осуществляемый средствами информационно-коммуникационных технологий, результатом которого является интерактивный учебный визуальный продукт, соответствующий требованиям, предъявляемым к образовательным материалам.

В связи с внедрением современных федеральных образовательных стандартов высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) вузы получили значительную самостоятельность в формировании учебных планов и программ изучения отдельных дисциплин даже для одинаковых профилей обучения. Вместе с тем, сопоставление учебных планов в различных вузах для направления «Педагогическое образование», профиль «Информатика», позволяет констатировать, что при достаточно большом разнообразии дисциплин вариативной части профессиональной подготовки в них отсутствует учебная дисциплина, освоение которой обеспечивало бы формирование компетенции дидактической компьютерной визуализации. Различается также перечень и объем дисциплин, в которых рассматриваются отдельные вопросы и технологий визуализации. В связи с этим возникает проблема формирования требуемой компетенции у будущих учителей информатики в условиях различия учебных планов подготовки. Возможным решением рассматриваемой ситуации могла бы стать организация необходимой подготовки на основании кластерного подхода.

В нашем исследовании под учебно-технологическим кластером (УТК) понимается структурированный и законченный в логическом отношении информационный и технологический фрагмент методической системы, включающий базовое содержание, методы обучения, расширяемый комплекс учебных задач и методы их решения.

Суть кластерного подхода состоит в том, что варьируя учебно-технологические кластеры по объему, содержанию и решаемым задачам, можно

включать их в отдельные (наиболее подходящие по содержанию) учебные дисциплины с тем, чтобы применение их в совокупности обеспечивало бы формирование компетенции дидактической компьютерной визуализации. Таким образом, кластерный подход позволяет реализовать универсальность и унификацию освоения технологий визуализации на основе относительно небольшого числа кластеров.

Необходимо подчеркнуть отличие предлагаемого кластерного подхода от ставшего уже традиционным в обучении подхода модульного: модуль, как правило, охватывает содержательный фрагмент учебного материала определенного объема с входными и выходными требованиями; при этом модуль не описывает методы обучения, а также возможности изменения содержания (ввиду фиксированное™ выходных требований).

Анализ современных требований к подготовке учителя информатики в области информационных и коммуникационных технологий, в частности, компьютерной визуализации, а также литературы и результатов исследований по данному направлению, позволяют обозначить следующие противоречия:

• на социально-педагогическом уровне: между необходимостью повышения качества школьного учебного процесса путем применения современных технических средств и технологий и недостаточной готовностью к их использованию педагогических кадров;

• на научно-педагогическом уровне: между необходимостью формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики и недостаточной разработанностью теоретических основ организации соответствующей подготовки;

• на научно-методическом уровне: между необходимостью обучения будущих учителей информатики технологиям компьютерной визуализации в условиях значительного различия учебных планов и отсутствием унифицированной методики практической реализации соответствующей подготовки.

Необходимость разрешения приведенных противоречий обусловливает актуальность настоящего исследования и определяет его проблему: как подготовить будущих учителей информатики к созданию и применению компьютерных визуальных учебных материалов в будущей профессиональной деятельности? Актуальность, недостаточная теоретическая и методическая разработанность сформулированной проблемы обусловили выбор темы диссертационного исследования: «Подготовка будущих учителей информатики к применению технологий компьютерной визуализации на основе кластерного подхода».

Объект исследования: процесс формирования информационно-технологической компетентности будущих учителей при обучении информатике.

Предмет исследования: формирование компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики.

Цель исследования: разработать и научно обосновать построенную на кластерном подходе методику формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации в условиях обучения будущих учителей информатики но различным учебным планам подготовки.

Для достижения поставленной цели мы руководствовались следующей гипотезой: компетенция будущих учителей информатики в области создания и

применения интерактивных аудиовизуальных продуктов в учебной деятельности будет сформирована, если

• на основании анализа современных технологий визуализации выделить учебно-технологические кластеры, объединяющие содержание и методы обучения, комбинируя которые можно было бы реализовать различные планы подготовки будущих учителей информатики в области дидактической компьютерной визуализации;

• в основу методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации будет положен кластерный подход, и ее построение будет осуществляться в соответствии со следующими принципами: базового функционала, обобщенного освоения технологий, профессиональной направленности учебных заданий, вариативности заданий, дидактической расширяемости задач, кластерного проектирования;

• при проектировании методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации в рамках заданного учебного плана для каждого кластера выделить уровни его освоения (базовый, технологический, дидактический), которые определяют содержание и методы обучения, набор и последовательность решаемых задач, методы контроля.

В соответствии с обозначенной целью и выдвинутой гипотезой в исследовании были поставлены следующие задачи исследования:

1. Произвести анализ научной литературы с целью выявления существующих противоречий в организации подготовки будущих учителей информатики к применению технологий дидактической компьютерной визуализации в учебном процессе и обоснования целесообразности использования для их разрешения кластерного подхода.

2. Выделить и обосновать перечень и содержание учебно-технологических кластеров, освоение которых позволит обеспечить формирование компетенции будущих учителей информатики в области создания и применения интерактивных визуальных продуктов в учебной деятельности.

3. На основе выделенных УЖ разработать методику формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики, обучающихся по различным учебным планам.

4. Произвести отбор и обосновать комплекс показателей и критериев результативности применения кластерного подхода, который позволил бы оценить сформированность компонентов компетенции дидактической компьютерной визуализации (знания, умения, владение).

5. Осуществить опытно-поисковую работу по проверке результативности применения основанной на кластерном подходе методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики.

Методологическую основу исследования составляют работы по методологии и организации педагогического исследования (В.И. Загвязинский, В.В. Краевский, B.C. Леднев), концепции компетентностного подхода в образовании (A.A. Вербицкий, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, A.B. Хуторской), концептуальные положения в области методологии и технологии применения наглядных материалов в учебном процессе (Л.В. Занков, Е.И. Смирнов, Т.Н. Шамало), иссле-

дования в области информатизации педагогического образования (Я.А. Ваграменко, А.Г. Гейн, М.П. Лапчик).

Теоретическую основу исследования составили работы в области:

• теории зрительного восприятия информации (Р. Арнхейм, P.JI. Грегори, В.П. Зинченко, И.С. Якиманская);

• теории педагогического проектирования (B.C. Безрукова, В.П. Беспалько, И.А. Колесникова);

. теории и методики обучения дисциплинам, связанным с информационными технологиями (Д.Ш. Матрос, Н.И. Пак, Е.К. Хеннер);

• использования кластерного подхода в профессиональном образовании (Е.А. Корчагин, A.B. Леонтьев, Г.В. Мухаметзянова, Н.Б. Пугачева, Н.Ю. Сафонцева);

• организации педагогических исследований и статистической обработки их результатов (Л.М. Кустов, Б.Е. Стариченко).

Методы исследования: изучение и анализ философской, научно-методической, психолого-педагогической и технической литературы но проблеме исследования; анализ ГОС ВПО и ФГОС ВПО, рабочих программ, учебных пособий и методических материалов; обобщение и систематизация научных положений по теме исследования; проектирование учебных курсов, обеспечивающих достижение заданной цели; теоретическое проектирование и моделирование; методы педагогических измерений и диагностики; педагогическое наблюдение, беседа, анкетирование; поэлементный анализ; метод экспертных оценок; методы математической статистики.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

. в отличие от работ Н.В. Александровой, В.В. Куликова, Л.В. Сидоровой, в которых обсуждаются вопросы обучения студентов созданию статических профессионально-ориентированных графических продуктов, в настоящем исследовании обоснована и построена методика формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики, предусматривающая освоение комплекса основных современных технологий визуализации (статическая и динамическая графика, flash-анимация, звук, цифровое видео) и методов их применения в учебном процессе;

. выделены уровни освоения учебно-технологического кластера: базовый, технологический, дидактический, выбор которых зависит от программы учебной дисциплины и которые определяют содержание и методы обучения, набор и последовательность решаемых задач, методы контроля и объем изучаемого материала;

• разработана методика формирования у будущих учителей информатики компетенции дидактической компьютерной визуализации на основе кластерного подхода.

Теоретическая значимость исследования:

1. Определено понятие «дидактическая компьютерная визуализация», под которой понимается процесс преобразования информации из абстрактно-логического представления в наглядно-образное и аудиовизуальное, осуществляемый средствами информационно-коммуникационных технологий, результатом которого является интерактивный учебный визуальный продукт, соответствующий требованиям, предъявляемым к образовательным материалам.

2. Определено понятие «учебно-технологический кластер», - структурированный и законченный в логическом отношении информационный и технологический фрагмент методической системы, включающий базовое содержание, методы обучения, расширяемый комплекс учебных задач и методы их решения.

3. Определено понятие «компетенция дидактической компьютерной визуализации» как «способность будущего учителя информатики строить процесс обучения, используя самостоятельно созданные с помощью средств ИКТ и в соответствии с сществующгши эргономическими, дидактическими, техническими требованиями наглядные материалы, определять целесообразность их включения в различные этапы урока, уметь использовать имеющиеся в школе технические средства для их предъявления»

4. Выделены и обоснованы принципы проектирования методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации на основе кластерного подхода: базового функционала, обобщенного освоения технологий, профессиональной направленности учебных заданий, вариативности заданий, дидактической расширяемости задач, кластерного проектирования.

5. Выделены и обоснованы показатели, отражающие доли сформированно-сти у студентов компонентов компетенции (знания, умения, владение) и интегральный показатель сформированное™ компетенции дидактической компьютерной визуализации.

Практическая значимость исследования заключается в том, что в образовательную практику преподавания дисциплин, связанных с информационно-технологической подготовкой будущих учителей информатики в вузах, в программы дополнительного профессионального образования, курсы подготовки и переподготовки педагогических кадров могут быть включены следующие полученные в ходе диссертационного исследования результаты:

1. Кластерно-дисциплинарные матрицы, построенные с наполнением конкретным дидактическим материалом каждой ее ячейки для различных учебных планов подготовки.

2. Система тестов по определению усвоения теоретических знаний и организации текущего контроля по изучаемым дисциплинам.

3. Тематика профессионально-ориентированных проектов и методические рекомендации по их выполнению.

4. Методические рекомендации для преподавателей по проектированию и применению методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики на основе кластерного подхода.

Достоверность результатов, полученных в исследовании, и обоснованность сформулированных на их основе выводов обеспечиваются опорой на основополагающие теоретические положения в области педагогики и методики преподавания информатики, логической непротиворечивостью теоретических построений работы, выбором взаимодополняющих методов педагогического исследования, применением математических методов обработки результатов эксперимента, методической доказательностью сделанных выводов, признанием педагогической научной общественностью и практиками образования базовых идей и результатов исследования.

Апробация п внедрение. Исследование производилось на факультете информатики ФГБОУ ВПО «Шадринского государственного педагогического института» со студентами 1-5 курса очного и заочного отделений, обучающихся по специальности: 050202 - «Информатика». Помимо этого, методика формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики в учебном процессе применялась при работе со студентами физико-математического факультета, обучающимся по специальности 050201 -«Математика с дополнительной специальностью «Информатика», 050203 - «Физика с дополнительной специальностью «Информатика»; педагогического факультета, обучающимся по специальности 050708 - «Педагогика и методика начального образования с дополнительной специальностью «Информатика».

Материалы диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях различного уровня: на научно-практической конференции «Информационные технологии в образовательном процессе» в 2003 году (г. Шадринск); на VII Межрегиональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы непрерывного технологического образовании» в 2003 году (г. Шадринск); на Всероссийской научно-практической конференции «Повышение качества профессиональной подготовки будущего специалиста в области прикладной информатики» в 2008 году (г. Шадринск); на Всероссийской научно-практической конференции «Повышение качества профессиональной подготовки будущего специалиста в области прикладной информатики» в 2009 году (г. Шадринск); на XII Международной научно-практической конференции «Психология и педагогика: методика и проблемы практического применения» в 2010 году (г. Новосибирск); на X Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития образования в России» в 2011 году (г. Новосибирск); на XXI Международной научно-практической конференции «Психология и педагогика: методика и проблемы практического применения» в 2011 году (г. Новосибирск); на V Международной научно-практической дистанционной конференции «Теоретические и методологические проблемы современного образования» в 2011 году (г. Москва), а также нашли отражение в межвузовских сборниках научных трудов в 2007 году (г. Шадринск) и 2009 году (г. Екатеринбург) и журнальных публикациях в 2010 году (г. Москва), в 2011 году (г. Горно-Алтайск, г. Ростов на Дону, г. Чита,). По теме исследования имеется 16 публикаций, в том числе 3 в журналах, включенных в перечень ведущих рецензируемых изданий.

Логика и этапы проведения исследования. Исследование проводилось с 2004 по 2011 гг. в три этапа.

Первый этап (2004-2005 гг.) был связан с выбором и теоретическим осмыслением проблемы и темы исследования, определением ее методологических основ. На данном этапе был проведен анализ психолого-педагогической, научно-методической, научно-технической литературы и материалов глобальной сети по теме исследования, сформулирована гипотеза, составлен план и проведен констатирующий этап опытно-экспериментальной работы.

Второй этап (2006-2009 гг.) был посвящен выявлению методологических и технологических подходов к проектированию методики изучения отдельных учебных дисциплин и подготовки в целом будущих учителей информатики; бы-

ли обоснованы и сформулированы принципы ее проектирования, разработаны ее компоненты; произведена апробация отдельных компонентов методики.

На третьем этапе (2009-2011 гг.) разработанная методика на основе кластерного подхода использовалась в процессе подготовки будущих учителей информатики к применению технологий дидактической компьютерной визуализации. В ходе исследования производились необходимые наблюдения и педагогические измерения, обработка и анализ результатов, необходимая коррекция учебных материалов и методов обучения. В конце данного этапа в ФГБОУ ВПО «Шадринский государственный педагогический институт» была проведена опытно-поисковая работа с целью проверки результативности применения разработанной методики.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Методика формирования у будущих учителей информатики компетенции дидактической компьютерной визуализации в условиях подготовки по различным учебным планам должна строиться на основе кластерного подхода, в котором выделяются учебно-технологических кластеры, представляющие собой структурированные и законченные в логическом отношении информационные и технологические фрагменты методической системы, включающие базовое содержание, методы обучения, расширяемый комплекс учебных задач и методы их решения.

2. Выделение учебно-технологических кластеров («Статическая графика», «Динамическая графика», «Р1а5Ь-анимация», «Мультимедиа презентация», «Гипермедиа», «Цифровое видео и звук», «Видеоурок», «Средства предъявления наглядных материалов») определяется, с одной стороны, дидактической ценностью получаемых с их помощью наглядных учебных продуктов, и, с другой стороны, доступностью для учителя положенных в их основу технологий компьютерной визуализации. В каждом кластере выделяются уровни его освоения (базовый, технологический, дидактический).

3. Проектирование методики формирования у будущих учителей информатики компетенции дидактической компьютерной визуализации при кластерном подходе должно осуществляться на основе следующих принципов: базового функционала, обобщенного освоения технологий, профессиональной направленности учебных заданий, вариативности заданий, дидактической расширяемости задач, кластерного проектирования. Разработка конкретной методики требует построения кластерно-дисциплинарной матрицы и наполнения ее содержанием, соответствующим конкретному учебному плану.

4. Уровни освоения кластера (базовый, технологический, дидактический), которые определяют содержание и методы обучения, набор и последовательность решаемых задач, методы контроля, объем изучаемого материала выбираются при проектировании методики формирования компетенции в зависимости от предусмотренного учебным планом количества учебного времени.

5. Готовность будущих учителей информатики к применению технологий дидактической компьютерной визуализации может быть оценена по долям сформированное™ у студентов компонентов компетенции (знания, умения, владение) и интегрального показателя сформированности компетенции дидактической компьютерной визуализации.

Структура и объем диссертации. Построение диссертации и логика ее изложения отражает последовательность решения основных задач исследования. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Во введении обосновывается актуальность, определяются цель, объект и предмет, формулируются задачи исследования, его методологические и психолого-педагогические основы, раскрываются методы и этапы работы, выделяется научная новизна, теоретическая, практическая значимость, представляются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Теоретические основы использования технологии компьютерной визуализации в образовании» приводится теоретическое обоснование необходимости целенаправленной подготовки будущих учителей информатики к применению технологий дидактической компьютерной визуализации в учебном процессе, формируется терминологический аппарат исследования, излагается методика формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации с использованием кластерного подхода.

В исследованиях многих авторов (Е.А. Бондаренко, И.Ф. Исаева, Д.В. Разумного, В.А. Сластснина, С.В.Степанова, В.Д. Шадрикова, E.H. Шиянова) обозначены проблемы применения традиционных наглядных средств в обучении: пассивный характер усвоения информации; ограничения в изучении учебного материала в связи с невозможностью наглядного отображения некоторых явлений, процессов, свойств; устаревание и отсутствие материальной базы наглядных пособий.

Сложившаяся ситуация вынуждает учителя осуществлять поиск наглядных материалов или самостоятельно их разрабатывать. Это становится возможным благодаря доступности информационных компьютерных технологий, литературы по их изучению и интенсивному развитию компьютерных сетей, в том числе и глобальной сети Интернет. Использование компьютера для предъявления учебной информации позволяет параллельно воздействовать на несколько органов чувств, что обеспечивает более полное представление объекта, явления, процесса, а также дает возможность использования элементов интерактивности, повышая тем самым мотивацию обучаемых и активизируя их учебно-познавательную деятельность. Как показывают психолого-педагогические исследования И.В.Богдан, Б.С. Гершунского, P.E. Майера, Е.И. Машбица, Е.В. Оспенниковой, А.И. Ходановича за счет указанных факторов улучшается понимание и усвоение учебного материала учащимися.

Сказанное позволяет говорить о новом инструменте реализации принципа наглядности - компьютерной визуализации учебной информации.

Использование технологий компьютерной визуализации при решении задач обучения имеет определенную специфику. Она связана, прежде всего, с обеспечением соответствия визуальных продуктов эргономическим, дидактическим и техническим требованиям к учебным материалам, наличием интерактивности, ориентированием на доступные учителю технологии создания и средства предъявления наглядности. Для отражения этих особенностей в настоящей работе в качестве базового введено понятие «дидактическая компьютерная сизуали-

зация», под которой понимается процесс преобразования информации из абстрактно-логического представления в наглядно-образное и аудиовизуальное, осуи/ествляемый средствами информационно-коммуника1}ионных технологий, результатом которого является интерактивный учебный визуальный продукт, соответствующий требованиям к образовательным материалам.

Визуализация учебного материала с помощью ИКТ позволяет комплексно демонстрировать образы, свойства, функции, параметры, признаки и т.п. изучаемых объектов, систем или явлений, в том числе и тех, которые невозможно или затруднительно в реальности показать в процессе обучения. Использование такого учебного материала создает учителю предпосылку для более широкого раскрытия содержания изучаемого предмета. Кроме того, возможность интерактивного взаимодействия с компьютерными визуальными материалами позволяет обучающемуся активно участвовать в процессе усвоения учебной информации, непосредственным образом влияя на него. Поэтому овладение технологиями компьютерной визуализации становится для современного учителя обязательным условием эффективности его профессиональной деятельности. Это обусловливает необходимость создания методики подготовки будущих учителей информатики, применение которой позволило бы сформировать компетенцию в вопросах профессионально-ориентированного применения технологий дидактической компьютерной визуализации.

Под «компетенцией дидактической компьютерной визуализации» нами понимается «способность будущего учителя информатики строить процесс обучения, используя самостоятельно созданные с помощью средств ИКТ и в соответствии с существующими эргономическими, дидактическими, техническими требованиями наглядные материалы, определять целесообразность их включения в различные этапы урока, уметь использовать имеющиеся в школе технические средства для их предъявления».

Вместе с тем, анализ государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования разных поколений показал отсутствие единого перечня дисциплин подготовки, выявил противоречие между заявленными в них требованиями к знаниям, умениям и владениям в области применения технологий дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики и недостаточной разработанностью теоретических основ построения соответствующей подготовки.

Вариантом разрешения указанного противоречия, с нашей точки зрения, является использование кластерного подхода при проектировании методики формировании компетенции дидактической компьютерной визуализации. Под учебно-технологическим кластером (УТК) в нашем исследовании понимается структурированный и законченный в логическом отношении информационный и технологический фрагмент дидактического процесса, включающий базовое содержание, методы обучения, расширяемый комплекс учебных задач и методы их решения

Обобщенная структурная схема УТК представлена на рис. 1. Условно можно считать, что кластер имеет две плоскости: плоскость компьютерных технологий, плоскость содержания и задач. В первой плоскости располагаются базовая информационная технология и те ее дополнительные элементы, которые потребуются для выполнения задач. В плоскости содержания и задач выделяются три области -область теоретического содержания, задачи по освоению технологии и дидактиче-

ские задачи, для решения которых данная технология применяется. Предполагается, что пользуясь некоторым методом обучения, преподаватель демонстрирует применение основных возможностей компьютерных технологий на примере профессионально-ориентированной задачи, которая формулируется на основе базового теоретического содержания кластера.

Далее, для расширения базовой задачи, студентам выдаются задачи технологического плана, при выполнении которых они самостоятельно выбирают методы и с их помощью осваивают необходимые дополнительные технологические элементы. Затем, используя возможности изученной технологии, студент решает поставленные преподавателем задачи по разработке дидактических материалов. Дидактические задачи, основанные на интерактивно-эвристических заданиях, позволяют проверить созданный студентами учебный продукт на соответствие общепринятым эргономическим, техническим и дидактическим требованиям (Е.А. Бондаренко, A.A. Кузнецов, И.В. Роберт, Н.В. Сафронова). Общее количество и характер таких задач определяются объемом выделяемого учебного времени.

Необходимо отметить отличие предлагаемого кластерного подхода от ставшего уже традиционным в обучении подхода модульного: модуль, как правило, охватывает содержательный фрагмент учебного материала с входными и выходными требованиями; при этом модуль не описывает методы обучения, а также возможности изменения содержания (ввиду фиксированное™ выходных требований). В условиях множественное™ учебных планов УТК, с нашей точки зрения, обеспечивает значительную гибкость и возможность реализации различных планов подготовки на основе относительно небольшого числа кластеров. Таким образом, использование кластерного подхода обеспечит формирование компетенции дидактической компьютерной визуализации.

Рис. 1. Обобщенная структура учебно-технологического кластера

Представляется достаточно очевидным, что проектирование методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации на ос-

нове использования кластерного подхода становится возможным только после того, как будет обоснованно произведен отбор кластеров. В контексте нашей работы, посвященной подготовке студентов в области дидактической визуализации, перечень УТК определяется, с одной стороны, существующими технологиями компьютерной визуализации, доступными в настоящее время учителю информатики, и, с другой стороны, целесообразностью применения созданных с их помощью продуктов в учебном процессе. Исходя из сказанного, нами были выделены следующие УТК:

УТК 1 - «Статическая графика». Цель УТК - освоение технологий построения двумерных и трехмерных изображений. Графические элементы наглядно сопровождают процесс изложения материала учителем.

УТК 2 - «Динамическая графика». Цель УТК - освоение различных способов построения анимационных роликов. Анимация позволяет создавать обучающие фильмы, демонстрировать процессы, опыты повышенной сложности или опасности, визуализировать не только самих объектов, но и их различные свойства на плоскости и в пространстве.

УТК 3 - «РЫИ-аиимация». Цель УТК - освоение технологии создания мультипликационной анимации. Иа^-анимация обладает свойством интерактивности, что позволят обучаемому не только наблюдать за отображаемым с помощью нее процессом, но и непосредственно участвовать в нем.

УТК 4 - «Мультимедиа-презентация». Цель УТК - освоение технологии разработки линейных и нелинейных мультимедийных презентаций, включающих в себя элементы интерактивности. Мультимедиа-презентации сочетают в себе анимированную компьютерную графику, текст, речь и высококачественный звук с неподвижными изображениями и движущимся видео.

УТК 5 - «Гипермедиа». Цель УТК - освоение технологии, позволяющей создавать гипермедийные приложения на базе \Veb-pecypcoB. Гипермедиа позволяет сочетать наглядные материалы, звук, видео, а также обладает возможностью нелинейного способа предъявления информации.

УТК б - «Цифровое видео и звук». Цель УТК - освоение технологии создания и редактирования видеофильмов. Видео обладает возможностью записи реальных процессов, комбинации динамических изображений и звуков.

УТК 7 - «Видео-уроки» - Цель УЖ - освоение технологии создания интерактивных видеоуроков. Видеоуроки позволяют показать на экране видеозапись реального процесса, что особенно важно, когда непосредственный контакт между обучающей и обучаемой сторонами отсутствует, а изучение учебного материала производится самостоятельно.

УТК 8 — «Средства предъявления наглядных материалов». Цель УТК -освоение техники применения современных аудиторных технических средств предъявления информации.

Анализ различных учебных планов подготовки будущих учителей информатики и характера их предстоящей профессиональной деятельности в области дидактической визуализации позволяют сформулировать ряд принципов, в соответствии с которыми на основании выделенных УТК может быть построена методика формирования компетенции.

1. Принцип базового функционала. Все программные средства компьютерной визуализации обладают весьма обширным и многоплановым функционалом, полное освоение которого, с одной стороны, потребовало бы неоправданно много учебного времени, а, с другой стороны, избыточно для решения учителем профессиональных задач. В связи с этим должно предусматриваться освоение лишь базовых функций программного обеспечения.

2. Принцип обобщенного освоения технологий. Поскольку программные средства компьютерной визуализации одного назначения обладают общими принципами построения, схожим интерфейсом и функционалом, содержание подготовки должно предусматривать изучение обобщенных приемов работы, которые реализованы в различных программах.

3. Принцип профессиональной направленности учебных заданий. Содержание практического и теоретического материала учебных заданий должно учитывать специфику будущей профессиональной деятельности учителя информатики.

4. Принцип вариативности заданий. Для освоения предлагаемой технологии достаточно выполнить базовую задачу. Решение развивающих задач позволяет получить более полную информацию об объекте изучения.

5. Принцип дидактической расширяемости задач. В подготовке будущих учителей информатики необходимо предусмотреть задания не только направленные на изучение технологических элементов, но и позволяющие оценить соответствие полученных наглядных материалов дидактическим и эргономическим требованиям.

6. Принцип кластерного проектирования. Отсутствие фиксированного размера (содержательного объема) кластера позволяет из одних и тех же УТК, путем варьирования количества и содержания учебных заданий и применяемых методов, построить однотипные учебные курсы даже при значительных расхождениях учебного времени, выделенного на их изучение образовательными стандартами.

Сочетания вышеуказанных УТК, построенные на основе сформулированных принципов, позволяют спроектировать и реализовать методику формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации для любого конкретного учебного плана.

Вторая глава «Методика формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики на основе кластерного подхода».

Построение и реализация методики осуществляется последовательностью нескольких взаимосвязанных этапов.

Этап 1. Формирование УТК На данном этапе, исходя из дидактической ценности продукта и доступности технологий для учителя, отбираются учебно-технологические кластеры, подлежащие освоению. Перечень УТК и их описание приведены выше (с. 14-15).

Этап 2, Выделение в УТК уровней освоения. Предполагается выделение нескольких уровней освоения УТК, которые при проектировании методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации выбираются в зависимости от количества учебного времени, отводимого для него учебным

планом дисциплины. Переход на последующий уровень осуществляется после овладения содержанием предыдущего.

На базовом уровне студенты решают задачу, которая на рис. 1 обозначена как «базовая», осваивая при этом заданным методом основные элементы технологии. Например, для УТК-4 («Мультимедиа презентации») - это решение задачи создания линейной презентации, содержащей текстовые и статические графические объекты в соответствии с требованиями дизайна экрана. Для УТК-8 («Средства предъявления наглядных материалов») - это освоение основных приемов работы с проекционной техникой.

На технологическом уровне перед студентом ставятся задачи, требующие самостоятельного освоения дополнительных (по отношению к базовым) технологических возможностей (область «Технологические задачи» на рис. 1). Например, для УТК-4 это может быть предложено создание нелинейной презентации, включение в кадры звуковых и видео- фрагментов, анимация выводимой на экран информации и т.п. Для УТК-8 - задания, связанные с настройкой проекционной аппаратуры перед эксплуатацией.

Дидактический уровень освоения УТК предполагает умение ставить и решать с помощью освоенной технологии задачи дидактической визуализации, то есть применения данной технологии для повышения наглядности обучения и активизации учебной деятельности школьников. При этом выбор метода решения и нужного элемента технологии студент осуществляет самостоятельно. Например, УТК-4 может содержать задачи: построение презентации для изложения нового материала, построение презентации для осуществления фронтального контроля знаний и пр. На дидактическом уровне могут быть использованы задания интерактивно-эвристического типа: задание на экспертную оценку визуального продукта с последующей его модификацией; задание активного группового проектирования; задание на коррекцию и совершенствование файла-проекта. При этом освоение не все УТК требует достижения дидактического уровня, например, УТК-8.

Этап 3. Построение кластерно-дисцштинарной матрицы, планирование объёмов учебного времени для каждого уровня освоения кластера. Для выбранного учебного плана строится таблица (матрица), строками которой являются УТК, а столбцами - дисциплины, предусматривающие изучение элементов дидактической компьютерной визуализации; отметка на пересечении строки и столбца будет означать, что УТК изучается в данной дисциплине. Например, для направления подготовки «050100-Педагогическое образование», профиль - «Информатика» в вариативной (вузовской) составляющей имеются следующие дисциплины информационно-технологического цикла: «Современные программные средства поддержки образовательного процесса» (СПСПОП), «Современные технические средства обучения» (СТСО), «Информационно-коммуникационные технологии в образовании» (ИКТО), «Компьютерная графика и анимация» (КГиА). Если некоторый УТК изучается в данной дисциплине, то в соответствующей ячейке указывается объем учебных часов, который отводится на освоение данного кластера на каждом из трех уровней. Пример кластерно-дисциплинарной матрицы приведен в табл. 1.

Таблица 1

Кластерно-дисциплинарная матрица для направления «050100.62-Педагогическое образование», профиль - «Информатика»

УТК

Статическая графика

Динамическая графика

спспоп

(учеб. час.)

баз.

дчд.

СТСО

(учеб. час.)

Дисциплины

баз.

та.

ИКТО

(учеб. час.)

баз.

дчд.

КГиА

(учеб. час.)

баз.

дид.

РМьанимаиия

Мультимедиа презентация

Гипермедиа

Цифровое видео и звук

Видеоурок

Средства предъявления

Приведенная матрица позволяет спланировать последовательность, объем и уровни освоения УТК в различных учебных дисциплинах, связанных с информатикой.

Этап 4. Определение содержания, методов обучения и контроля.На данном этапе в соответствии с указанными в кластерно-дисциплинарной матрице объемами учебных часов определяется содержание теоретического материала, формируется набор учебных задач и выделяются методы их решения для каждого уровня освоения УТК. На этом же этапе определяются средства и методы контроля освоения УТК: для проверки усвоения теоретических знаний - это, как правило, компьютерное тестирование; для проверки освоения технологии - задания, требующие применения «не базовых» технологический приемов; для дидактического уровня - задания интерактивно-эвристического типа.

Прохождение данного этапа завершает проектирование методических аспектов подготовки.

В качестве примера может быть кратко рассмотрена реализация методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации для направления подготовки «050100-Педагогическое образование», профиль - «Информатика».

Анализ государственных стандартов показал, что освоение УТК-1, УТК-2, УТК-3 необходимо включать в учебные дисциплины первого года обучения (например, КГиА), УТК-8 - второго года (например, СТСО), УТК-4, УТК-7 -третьего года (например, СПСПОП), УТК-5, УТК-6 - последнего года обучения (например, ИКТО).

Формирование теоретических знаний осуществлялось посредством традиционных лекций с последующим тестовым контролем усвоения материала.

Формирование практических умений осуществлялось в процессе выполнения студентами последовательности заданий:

на базовом уровне - создание программного продукта учебного назначения, используя для этого основные возможности изучаемой технологии;

на технологическом уровне - при решении развивающих задач, позволяющих модернизировать созданные на предыдущем уровне программные продукты;

на дидактическом уровне - в процессе выполнения, публичного представления и обсуждения профессионально-ориентированных проектов, связанных с применением созданных наглядных материалов при проведении урока.

Проверка сформированное™ отдельных компонентов компетенции дидактической компьютерной визуализации осуществлялась в процессе прохождения студентами педагогической практики. В ходе практики студенты должны были провести несколько занятий с использованием созданных ими наглядных учебных материалов. По ее окончании было проведено тестирование руководителей практики и методистов для оценки уровня владения технологиями дидактической компьютерной визуализации.

В третьей главе «Организация опытно-поисковой работы и ее результаты» описаны этапы проведения опытно-поисковой работы и приведены ее результаты.

Исследование проводилось на факультете информатики ФГБОУ ВПО «Шадринского государственного педагогического института» со студентами 1-5 курса очного и заочного отделений, обучающихся по специальности: 050202 - «Информатика». Помимо этого, методика подготовки учителей к применению технологий дидактической компьютерной визуализации в учебном процессе на основе кластерного подхода использовалась при работе со студентами Физико-математического факультета, обучающимся по специальности 050201 - «Математика с дополнительной специальностью «Информатика», 050203 - «Физика с дополнительной специальностью «Информатика»; педагогического факультета, обучающимся по специальности 050708 - «Педагогика и методика начального образования с дополнительной специальностью «Информатика».

Общий охват обучаемых, участвовавших в опытно-поисковой работе составил 320 человек, объем выборки на заключительной фазе исследования составил 145 человек, что является достаточным для репрезентативности результатов и обеспечения применимости использованных в работе статистических методов. Опытно-поисковая работа проводилась в три этапа.

На констатирующем этапе опытно-поисковой работы (2004-2005 гг.) осуществлялся теоретический анализ педагогической и психологической литературы по теме исследования; проводились наблюдения, анализировался опыт преподавания технологий компьютерной визуализации в отечественных учебных заведениях, специфика обучения информационным компьютерным технологиям в педвузах; отбирались также методы обучения, адекватные целям исследования.

На данном этапе стояла задача обосновать необходимость и актуальность разработки методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации на основе кластерного подхода и определить ее содержание. Было проведено анкетирование учителей г. Шадринска и Шадринского района, в результате которого были установлены потребности преподавателей в создании и использовании компьютерных визуальных учебных материалов. Результаты анкетирования позволили сформулировать основные направления проектирования методики.

На рассматриваемом этапе так же был сформирован терминологический аппарат, в частности, уточнены определения понятий визуализация, компьютерная визуализация, введены понятия дидактическая компьютерная визуали-

зация, учебно-технологический кластер, компетенция дидактической компьютерной визуализации.

Полученные результаты и выводы выступили в качестве теоретической основы последующих этапов исследования.

На поисковом этапе (2006-2009 гг.) было завершена разработка теоретических оснований исследования - выделены принципы проектирования УТК и разработана методика формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации на основе кластерного подхода.

На этом же этапе был осуществлен анализ существующих технологий компьютерной визуализации учебной информации и технических средств ее предъявления. В результате был осуществлен отбор тех технологий и средств, которые определили содержание и методы обучения. Для обеспечения возможности реализации методики подготовки в рамках различных учебных планов была обоснована целесообразность использования кластерного подхода к построению содержания, произведено выделение УТК и построены кластерно-дисциплинарные матрицы с наполнением конкретным дидактическим материалом каждой ее ячейки.

На поисковом этапе для оценки сформированное™ компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики был выделен и обоснован показатель, комплексно отражающий уровень их знаний, умений, владений - интегральная доля сформированное™ компетенции у студентов, предложена процедуры его измерения, разработаны измерительные материалы, обоснованы критерии результативности.

Были также разработаны темы профессионально-ориентированных проектов, выделены элементы для оценивания сформированное™ практических умений посредством модифицированного метода классического поэлементного (пооперационного) анализа.

Результаты данного этапа позволили корректно организовать и осуществить экспериментальную часть исследования.

На формирующем этапе (2009-2011 г.г.) была проведена опытно-поисковая работа по проверке результативности использования разработанной методики формирования у будущих учителей информатики компетенции дидактической компьютерной визуализации. В ходе эксперимента были произведены измерения показателей результативности, получены экспертные оценки, осуществлена статистическая обработка результатов и дана их интерпретация.

Поскольку общей целью подготовки является формирование компетенции, в качестве критериальных показателей были выделены измеряемые характеристики отдельных компонентов компетенции, которые во ФГОС ВПО описываются в терминах «знать», «уметь», «владеть»:

• доля усвоения теоретических знаний, устанавливаемая посредством компьютерного тестирования;

• доля сформированное™ практических умений, выявляемая методом модифицированного поэлементного (пооперационного) анализа индивидуальных проектных заданий;

« доля владения технологиями дидактической компьютерной визуализации, устанавливаемая путем анкетирования преподавателей, руководивших педагогической практикой и ВКР.

В качестве критерия результативности формирования каждого компонента было выбрано значение 0,6, соответствующее европейской системе зачетных еди-

ниц ЕСТБ. Полученные количественные результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

_Индивидуальные доли компонентов формируемой компетенции

Показатель 2009/2010 уч. год 2010/2011 уч. год

К >0,6 К>0,6

Усвоение теоретических знаний 0,93 0,95

Сформированное^ практических умений 0,95 0,96

Владение технологиями визуализации 0,90 0,92

Свидетельством результативности применения предложенной методики подготовки на основе кластерного подхода служат высокие уровни (более 90%) усвоения теоретического материала, сформированное™ практических умений и владения технологиями.

Помимо перечисленных, были использованы еще два показателя, характеризующие в целом результат применения методики подготовки на основе кластерного подхода - интегральная доля сформированное™ компетенции у студентов и стабильность этого результата во времени (воспроизводимость).

Для определения интегральной доли сформироеанности компетенции у студентов вычислялась отношение количества студентов, у которых индивидуальные доли сформированности всех трех составляющих компетенции одновременно превышает критериальное значение 0,6, к общему числу студентов.

В 2009-2010 г.г. доля студентов, результаты которых удовлетворяют условиям отбора, составила 85%; в 2010-2011 г.г. - 90%.

Достоверность воспроизводимости полученных результатов применения разработанной методики проверялась путем сопоставления измеряемых показателей для двух лет проведения исследования с помощью /-критерия Стыодента. Расчеты производились стандартными средствами пакета MS Excel. Результаты сопоставления представлены в табл. 3.

Таблица 3

Сопоставление экспериментальных результатов за два учебных года

Усвоение теоретических знаний Сформированностъ практических умений Сформированностъ владения технологиями дидактической компьютерной визуализации

t}KC 1,83 1,34 1,18

tKD 2,26 2,03 2,04

Принятая гипотеза H,(|USt«p) Н,(|и<Ц>) Н1(|и<1хр)

Приведенные данные показывают, что статистически достоверное различие показателей отсутствует. Это свидетельствует о стабильности получаемых результатов применения разработанной методики в течение нескольких лет исследования.

Таким образом, приведенные результаты опытно-поисковой работы позволяют заключить, что применение предложенной методики подготовки на основе кластерного подхода достоверно обеспечивает формирование компетенции дидактической компьютерной визуализации у большинства будущих учителей информатики.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В процессе исследования полностью подтвердилась исходная гипотеза, решены поставленные задачи и получены следующие результаты и выводы:

1. Результаты анализа психолого-педагогичсской, научно-методической литературы по теме исследования выявили противоречие между необходимостью формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики в условиях значительного различия учебных планов и недостаточной разработанностью теоретических основ организации соответствующей подготовки.

2. Формирование у будущих учителей информатики компетенции дидактической компьютерной визуализации целесообразно строить с позиций кластерного подхода, в котором выделяются учебно-технологических кластеры, представляющие собой структурированные и законченные в логическом отношении информационные и технологические фрагменты методической системы, включающие базовое содержание, методы обучения, расширяемый комплекс учебных задач и методы их решения, что обеспечивает гибкость и возможность реализации методики подготовки в рамках различных учебных планов.

3. Исходя из дидактической ценности получаемых средств наглядности, с одной стороны, и доступности технологий визуализации, с другой, целесообразно выделение следующих учебно-технологических кластеров: «Статическая графика», ((Динамическая графика», «Р^Ь-анимация», «Мультимедиа презентация», «Гипермедиа», «Цифровое видео и звук», «Видеоурок», «Средства предъявления наглядных материалов».

4. Проектирование методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации при кластерном подходе необходимо осуществлять на основе следующих принципов: базового функционала, обобщенного освоения технологий, профессиональной направленности учебных заданий, вариативности заданий, дидактической расширяемости задач, кластерного проектирования. Разработка конкретной методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации предусматривает построение кла-стерно-дисциплинарной матрицы и наполнение ее содержанием, соответствующим конкретному учебному плану.

5. При проектировании методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации в рамках заданного учебного плана для каждого кластера выделяются уровни его освоения (базовый, технологический, дидактический), которые определяют содержание и методы обучения, набор и последовательность решаемых задач, методы контроля.

6. Готовность будущих учителей информатики к применению технологий дидактической компьютерной визуализации может быть оценена по долям сформированное™ у студентов компонентов компетенции (знания, умения, владение) и интегрального показателя сформированное™ компетенции дидактической компьютерной визуализации.

7. Проведенная опытно-поисковая работа показала, что применение разработанной методики подготовки, основанной на кластерном подходе, стабильно и достоверно обеспечивает формирование компетенции дидактической компьютерной визуализации в учебном процессе у большинства будущих учителей информатики.

Основное содержание исследования отражено в следующих публикациях: Работы, опубликованные в ведущих научных изданиях и журналах, включенных в реестр ВАКМОиНРФ

1. Баландина, И. В. Использование возможностей Microsoft Excel для визуального представления графиков математических функций / И. В. Баландина // Информатика и образование. - 2010. - № 9. - С. 97-105.

2. Баландина, И. В. Обучение будущих учителей информатики профессионально-ориентированному использованию технологий компьютерной визуализации / И. В.Баландина // Мир науки, культуры, образования. - 2011. -№5(30)-С. 166-169

3. Баландина, И. В. Результаты внедрения методической системы подготовки будущих учителей информатики к применению технологий компьютерной визуализации / И. В. Баландина // Образование. Наука. Инновации : Южное измерение. - 2011. -№ 4 (19) - С. 95-100.

Работы, опубликованные в других изданиях

4. Полева (Баландина), И. В. Модель электронного учебника / И. В. Полева (Баландина) // Информационные технологии в образовательном процессе : материалы науч.-практ. конф., Шадринск, 28 января, 2003 г. - Шадринский гос. проф.-пед. колледж. - Шадринск. - 2003. - С. 62-63.

5. Полева (Баландина), И. В. Влияние предметной подготовки на профессиональную мобильность учителя информатики / И. В. Полева (Баландина), И. В. Долженко // Актуальные проблемы непрерывного технологического образования // Сб. науч. и уч.-метод. статей VII межрегиональной науч.-практ. конф., Шадринск, 26 марта 2003 г. / Шадринский гос. пед. ин-т. - Шадринск. - С. 170172 (авторских 70%).

6. Баландина, И. В. Роль компьютерной визуализации в запоминании учебного материала / И. В. Баландина // Использование информационно-коммуникационных технологий в образовании : межвуз. сб. науч. статей / Шадринский гос. пед. ин-т. - Шадринск. - 2007. - С. 13-16.

7. Баландина, И. В. Интерактивность как компонент визуального обучения / И. В. Баландина // Повышение качества профессиональной подготовки будущего специалиста в области прикладной информатики : материалы всероссийской науч.-практ. конф., Шадринск, 17 апреля 2008 г /. Шадринский гос. пед. ин-т. - Шадринск. - 2008. - С. 24-27.

8. Баландина, И. В. Применение мультимедиа в процессе обучения / И. В. Баландина II Использование информационно-коммуникационных технологий в образовании : межвуз. сб. науч. работ / Урал. гос. пед. ун-т. - Екатеринбург.-2009.-С. 12-16.

9. Баландина, И. В. Использование визуальных возможностей компьютера для развития образного мышления будущих учителей информатики / И. В. Баландина // Повышение качества профессиональной подготовки будущего специалиста в области прикладной информатики : материалы всерос. науч.-практ. конф., Шадринск, 16 апреля 2009 г. - Шадринск : Изд-во «Шадринский Дом печати», 2009. - С. 3-7.

10. Баландина, И. В. О необходимости подготовки будущих учителей информатики к применению компьютерной визуализации в профессиональной

деятельности / И. В. Баландина // Использование информационно-коммуникационных технологий в образовании : межвуз. сб. науч. работ / Шадр. гос. пед. ин-т. - Шадринск. - 2010. - С. 172-175.

11. Баландина, И. В. Компьютерная визуализация как развитие дидактического принципа наглядности / И. В. Баландина И «Психология и педагогика: методика и проблемы практического применения» : сб. материалов XII междунар. на-уч.-практ. конф., Новосибирск, 14 апреля 2010 г. - Новосибирск : Изд. «СИБПРИНТ», 2010. - Ч. 2 - С. 9-13.

12. Баландина, И. В. Обзор технологий компьютерной визуализации, применяемых для создания учебных наглядных материалов / И. В, Баландина // Теоретические и методологические проблемы современного образования : материалы V междунар. науч.-практ. конф., Москва, 29-30 июня 2011 г. / Ин-т страт, иссл- Москва.-С. 21-23.

13. Баландина, И. В. Проблемы применения традиционной наглядности и технологий компьютерной визуализации в профессиональной деятельности учителя / И. В. Баландина // «Проблемы и перспективы развития образования в России» : сб. материалов X междунар. науч.-практ. конф., Новосибирск, 28 июня 2011 г. - Новосибирск: Изд. НГТУ, 2011. - С. 85-89.

14. Баландина, И. В. Методика проведения эксперимента по подготовке будущих учителей информатики к применению технологий компьютерной визуализации / И. В. Баландина // «Психология и педагогика: методика и проблемы практического применения» : сб. материалов XXI междунар. науч.-практ. конф., Новосибирск, 29 июня 2011 г.- Новосибирск: Изд. НГТУ, 2011. - Ч. 2. - С. 9-13.

15. Баландина, И. В. Методическая система подготовки будущих учителей информатики к применению технологий компьютерной визуализации / И. В. Баландина // Молодой ученый. - 2011. - № 7 (30). - Т. 2. - С. 75-77.

16. Баландина, И. В. Принципы моделирования методической системы подготовки будущих учителей информатики к применению технологий компьютерной визуализации / И. В. Баландина // Молодой ученый. - 2011. -№9(32).-С. 198-201.

Подписано в печать 16.03.2012. Формат 60x84 V16 Бумага для множительных аппаратов. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № Отдел множительной техники Уральского государственного педагогического университета 620017, Екатеринбург, пр. Космонавтов, 26 E-mail: uspu@uspu.ru

Текст диссертации автор научной работы: кандидата педагогических наук, Баландина, Ирина Викторовна, Шадринск

61 12-13/997

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Шадринский государственный педагогический институт»

На правах рукописи

БАЛАНДИНА Ирина Викторовна

ПОДГОТОВКА БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕМ ИНФОРМАТИКИ К ПРИМЕНЕНИЮ ТЕХНОЛОГИЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ НА ОСНОВЕ КЛАСТЕРНОГО ПОДХОДА

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 Б.Е. Стариченко

Шадринск- 2012

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ------------------------------------------------------------------------------------3

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ КОМПЬЮТЕРНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ В ОБРАЗОВАНИИ-------16

1.1. Компьютерная визуализация как способ реализации дидактического принципа наглядности---------------------------------------------------------------16

1.2. Анализ возможностей технологий и средств компьютерной визуализации в обеспечении наглядностью образовательного процесса школы---------39

1.3. Проектирование методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики на основе кластерного подхода-----------------------------------------------------------------60

Выводы по материалам главы 1 ---------------------------------------------------------75

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЕТЕНЦИИ

ДИДАКТИЧЕСКОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ У БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ИНФОРМАТИКИ НА ОСНОВЕ КЛАСТЕРНОГО ПОДХОДА----------------------------------------------77

2.1. Проектирование методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации на основе кластерного подхода--------------77

2.2. Реализация методики формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики на основе кластерного подхода----------------------------------------------------------------100

2.3. Показатели и критерии результативности применения методики формирования компетенции-------------------------------------------------------105

Выводы по материалам главы 2--------------------------------------------------------114

ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ ОПЫТНО-ПОИСКОВОЙ РАБОТЫ И ЕЕ

РЕЗУЛЬТАТЫ---------------------------------------------------------------115

3.1. Организация опытно-поисковой работы----------------------------------------115

3.2. Результаты опытно-поисковой работы и их обсуждение--------------------123

Выводы по материалам главы 3--------------------------------------------------------130

ЗАКЛЮЧЕНИЕ----------------------------------------------------------------------------131

ЛИТЕРАТУРА------------------------------------------------------------------------------133

ПРИЛОЖЕНИЯ----------------------------------------------------------------------------155

Введение

Актуальность исследования

С учетом оснащенности школ компьютерной и проекционной техникой реализация принципа наглядности в настоящее время может быть усилена посредством визуальных электронных учебных материалов. На рынке учебных материалов имеется большое количество подобных продуктов, рекомендованных к использованию в школе. Помимо этого, современное программное обеспечение, доступное учителю, позволяет ему достаточно легко самостоятельно создавать качественные средства наглядности, содержащие, в том числе, объекты мультимедиа и интерактивные элементы управления. Вместе с тем, многими исследователями и практиками отмечается крайне слабое использование учителями и имеющихся продуктов, и собственных разработок. Это объясняется, в первую очередь, недостаточной готовностью учителей к

созданию и применению компьютерных визуальных учебных материалов в профессиональной деятельности. В связи со сказанным представляется весьма важной задача осуществление такой подготовки в педагогических вузах.

A.Н. Мансурова, О.Л. Соболевой, Б.Е. Стариченко, C.B. Шушкевич.

B.В. Куликовым было осуществлено исследование процесса информационно-технологической подготовки будущих инженеров в области профессионального применения компьютерной графики. В работах В.А. Касторновой,

C.B. Лозовенко, Е.В. Малкиной, Г.Н. Некрасовой, Л.В. Сидоровой, A.B. Тумалева рассмотрены вопросы обучения будущих педагогов разработке мультимедийных учебных материалов средствами языка VBA, мультимедийных презентаций, гипертекстовых документов.

щих учителей информатики. Вместе с тем, целенаправленная технологическая и методическая подготовка в вопросах создания и применения современных средств компьютерной визуализации в учебном процессе не являлась предметом научно-педагогических исследований.

В нашем исследовании под учебно-технологическим кластером (УТК) понимается структурированный и законченный в логическом отношении ин-

формационный и технологический фрагмент методической системы, включающий базовое содержание, методы обучения, расширяемый комплекс учебных задач и методы их решения.

Суть кластерного подхода состоит в том, что варьируя учебно-технологические кластеры по объему, содержанию и решаемым задачам, можно включать их в отдельные (наиболее подходящие по содержанию) учебные дисциплины с тем, чтобы применение их в совокупности обеспечивало бы формирование компетенции дидактической компьютерной визуализации. Таким образом, кластерный подход позволяет реализовать универсальность и унификацию освоения технологий визуализации на основе относительно небольшого числа кластеров.

Цель исследования: разработать и научно обосновать построенную на кластерном подходе методику формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации в условиях обучения будущих учителей информатики по различным учебным планам подготовки.

Для достижения поставленной цели мы руководствовались следующей гипотезой: компетенция будущих учителей информатики в области создания и применения интерактивных аудиовизуальных продуктов в учебной деятельности будет сформирована, если

ны подготовки будущих учителей информатики в области дидактической компьютерной визуализации;

3. На основе выделенных УТК разработать методику формирования компетенции дидактической компьютерной визуализации у будущих учителей информатики, обучающихся по различным учебным планам.

4. Произвести отбор и обосновать комплекс показателей и критериев результативности применения кластерного подхода, который позволил бы

оценить сформированность компонентов компетенции дидактической компьютерной визуализации (знания, умения, владение).

Методологическую основу исследования составляют работы по методологии и организации педагогического исследования (В .И. Загвязинский, В.В. Краевский, B.C. Леднев), концепции компетентностного подхода в образовании (A.A. Вербицкий, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, A.B. Хуторской), концептуальные положения в области методологии и технологии применения наглядных материалов в учебном процессе (JI.B. Занков, Е.И. Смирнов, Т.Н. Шамало), исследования в области информатизации педагогического образования (Я.А. Ваграменко, А.Г. Гейн, М.П. Лапчик).

Теоретическую основу исследования составили работы в области:

. теории зрительного восприятия информации (Р. Арнхейм, Р.Л. Грегори, В.П. Зинченко, И.С. Якиманская);

• теории педагогического проектирования (B.C. Безрукова, В.П. Беспалько, И.А. Колесникова);

• использования кластерного подхода в профессиональном образовании (Е.А. Корчагин, Г.В. Мухаметзянова, Н.Б. Пугачева, Н.Ю. Сафонцева);

Методы исследования: изучение и анализ философской, научно-методической, психолого-педагогической и технической литературы по проблеме исследования; анализ ГОС ВПО и ФГОС ВПО, рабочих программ, учебных пособий и методических материалов; обобщение и систематизация научных положений по теме исследования; проектирование учебных курсов,

обеспечивающих достижение заданной цели; теоретическое проектирование и моделирование; методы педагогических измерений и диагностики; педагогическое наблюдение, беседа, анкетирование; поэлементный анализ; метод экспертных оценок; методы математической статистики.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

• в отличие от работ Н.В. Александровой, В.В. Куликова, Л.В. Сидоровой, в которых обсуждаются вопросы обучения студентов созданию статических профессионально-ориентированных графических продуктов, в настоящем исследовании обоснована и построена методика формирования компетенции дидактической компьют