ВВЕДЕНИЕ
Актуальность и постановка проблемы исследования. Современный этап развития цивилизации в целом и российского общества, в частности, обосновано называют не только научно-технической, но и информационной революцией. Это обусловлено тем, что человеческий Метасоциум вышел на более высокий уровень развития мышления, который в самом обобщенном виде можно охарактеризовать как научно - аналитический. Наука и образование становятся не только основными факторами социального и экономического прогресса, но и органично дополняют друг друга, представляя собой их своеобразный синтез. Это подтверждается даже новым названием, принятым для Министерства образования Российской Федерации, которое с 2004 года переименовано как Министерство образования и науки РФ.
О значимости информатизации всего отечественного социума1, его различных отдельных отраслей, например, системы образования и заинтересованных граждан государства, прямо свидетельствует целый ряд основополагающих документов, принятых как на уровне Президента, так и Правительства России. В качестве таковых можно назвать следующие основополагающие документы: «О Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года», принятого на уровне Правительства РФ [ПО]; Президентская программа «по компьютеризации всей образовательной сети страны» [174] и др.
Наиболее характерными признаками вышеуказанных директивно -нормативных документов являются: их повсеместное распространение и обязательность исполнения по всем регионам страны; массовое внедрение в образовательные сети всех типов и уровней; доступность как для педагогов, обслуживающего персонала, так и для обучаемых, начиная с дошкольных
-4-
образовательных учреждений (ДОУ) и вплоть до высшей школы (ВШ), а также системы повышения профессиональной квалификации специалистов (СПК).
Теория и обобщенный опыт передовой педагогической практики свидетельствуют о том, что внедрение уже известных и новых информационных технологий (НИТ) оказывают особое влияние несколько фундаментальных составляющих образовательного процесса. Сюда, прежде всего, относятся:
• радикальные изменения традиционных методик преподавания, которые были нацелены на образовательную систему «педагог -обучаемый», которую в современных условиях дополняют, а в некоторых случаях полностью заменяют обучающие системы двух типов: первая система «обучаемый - компьютер», вторая «студент - компьютер - педагог»;
• подтверждено позитивное воздействие на качество как общего, так и среднего и высшего профессионального образования;
• все вышеизложенное значительно актуализирует проблему классической (традиционной) дидактики и требует ее частичной реконструкции и развития под общим названием «компьютерная дидактика» (Брановский Ю.С., Полат Е.С., Шапошникова Т.Л., и
ДР-). Анализ имеющихся учебных программ по разным предметам показал,
что они рассчитаны на использование информационных технологий практически по всем предметам. Разрабатываются соответствующие учебники и пособия по информационным компьютерно - ориентированным технологиям для сопровождения реформы образования в целях подготовки не только учителей школ, но и преподавателей высших (ВУЗ) и средних
-5-
специальных учебных заведения (ССУЗ) [17, 18, 31, 32, 33, 48, 52, 68, 72, 78, 152, 153, 154]. При этом особое внимание уделяется сельским школам.
Интенсивное развитие вычислительной техники (ВТ), начавшееся с пятидесятых годов прошлого столетия, оказало существенное влияние на все сферы жизни как общества в целом, так и его отдельных граждан и особенно обучающихся в профессиональных школах разных уровней. Современное образование обязано готовить выпускников ВУЗов и ССУЗов к жизнедеятельности не только сегодня в развивающемся информационном обществе, но и на перспективу. Последнее обусловлено тем, что информация становится как основным ресурсом, так и проводником научно — технического и социально - экономического развития. Она существенно влияет на ускоренное развитие науки и техники; различных отраслей хозяйства; выполняет специфичные функции в процессах воспитания и , порой, доминирующие в образовании, разноуровневой коммуникации. Последнее имеет исключительное значение в условиях многонационального отечественного социума, а в отдельных отраслях заняла главенствующие позиции.
Теоретические аспекты и специфика процесса подготовки специалистов к педагогической деятельности освящены в трудах Бешенкова С.А., Брановского Ю.С., Гейна А.Г., Гершунского Б.С., Машбица Е.И., Роберт И.Б., Горовой В.И., Гурье Л.И., Яковлева Ю.Б. и др.
Однако, вследствие воздействия на обучаемых все более возрастающих потоков информации и влияния целого ряда других причин комплексного характера, они испытывают ряд затруднений и противоречий.
Сюда, в частности, относятся следующие из них:
• необходимость массовой подготовки учителей профильных специальностей, таких как учитель информатики, которых в
-6-
отечественных школах в городских условиях явно не достаточно, а в сельских они порой вообще отсутствуют;
• несовершенство официально признанных критериев и условий отбора содержания образования для их профессиональной подготовки в разных сферах и уровнях образования;
• не полная разработанность как имеющихся, так и прогнозируемых данных ГОСов разных поколений, которые будут востребованы выпускниками педвузов текущих и последующих выпусков;
• дидактические и методические трудности между отбором нужной информации и чрезмерным объемом последней;
• специфические осложнения территориального характера, возникающие при внедрении НИТ в так называемой отечественной «глубинке» и т.д.
Поэтому проблема информационной подготовки студентов педагогических вузов до сих пор остается не до конца решенной, одной из наиболее актуальных и востребованных проблем педагогики, которая нуждается в дополнительном исследовании.
Разрешение этих и других сопутствующих вопросов проблемного характера возможно при достаточном теоретико - методологическом обосновании, адекватном методическом подкреплении и опытно -экспериментальном подтверждении в ходе апробации на соответствующей репрезентативной выборке.
Все выше изложенное позволяет сформулировать проблему данного исследования: каковы условия оптимизации информационной подготовки будущих учителей математики и информатики для отечественных школ и образовательных учреждений других типов?
-7-
Решение указанной проблемы составило цель исследования.
Объект исследования: процесс информационной подготовки будущих учителей математики и информатики.
Предмет исследования: разработка и апробация условий оптимизации профильной подготовки студентов указанных специальностей.
Задачи исследования.
1. Провести сравнительный анализ структуры, содержания и особенностей информационной подготовки в условиях средней и высшей отечественных школ.
2. Теоретически обосновать и спроектировать работоспособную модель оптимизации, содержащую набор необходимых базовых компонентов.
3. Модернизировать известные традиционные методики за счет их адаптации к шести базовым учебным предметам, входящим в предметный блок информационной подготовки и творческой работе студентов в рамках НИРС (написание курсовых и выпускных квалификационных работ по информатике).
4. Выполнить соответствующий объем опытно -экспериментальных исследований, подтверждающий работоспособность предложенной модели и эффективность примененных методик изучения соответствующих учебных дисциплин (см. таблицу VII, с. 74).
Гипотеза исследования. Информационная подготовка будущих учителей может быть существенно улучшена, если:
-8-
• спроектировать теоретически обоснованную систему требований к информационной составляющей в сопряженных условиях для обучаемых как в средней, так и в высшей школах;
• создать соответствующую теоретическую модель, характеризующуюся работоспособностью, гибкостью и возможностью реального учета базовых условий оптимизации информационной подготовки студентов педвузов;
• усовершенствовать систему частных методик, адаптированных к преподаванию всего информационного блока изучаемых дисциплин;
• подтвердить теоретические предпосылки и методические разработки валидными данными серии опытно -экспериментальных работ (ОЭР), полученными на широкой репрезентативной выборке.
Методы исследования. Для решения поставленных в данном исследовании задач и проверки гипотетических предположений была использована совокупность общенаучных и педагогических методов, взаимодополняющих и взаимопроверяющих друг друга.
На теоретическом уровне применялись традиционные методы теоретического анализа (сравнительно-сопоставительный, системный, логический, моделирование, обобщение опыта).
На эмпирическом уровне использованы следующие методы исследования: опросно-диагностические (анкетирование, целенаправленные беседы, тестирование, обобщение независимых характеристик); обсервационные (прямое, косвенное, включенное наблюдение); праксиометрические (анализ продуктов деятельности студентов разных групп, курсов обучения и преподавателей); экспериментальные
-9-
(констатирующий, формирующий, диагностический педагогический эксперименты пролонгированного (2000-2004 уч.гг.) характера).
В исследовании реализованы статистические методы обработки полученного массива численных данных с использованием методик, адаптированным к решаемым задачам. В отдельных случаях количественный анализ проводился на основе предложенных формул, позволяющих оценивать требуемые параметры.
Методологическую основу исследования составили: философская трактовка всеобщей связи и взаимообусловленности явлений; концепции нового мышления, взаимосвязи теории и практики, объективных и субъективных факторов развития общества и его образовательных систем.
Теоретической основой выполненного исследования явились идеи и концепции, раскрывающие:
сущность образовательного и педагогического процессов (Бабанский Ю.К., Пидкасистый П.И., Подласый И.П., Белозерцев Е.П., Коротов В.М., Лихачев Б.Т., Макаренко А.С., Скаткин М.Н., Сластенин В.А., Сухомлинский В.А., Ушинский К.Д. и
др-);
проблемы дидактики (Лернер И.Я., Огородников И.Т., Бондаревская Е.В., Смирнов С.Д., Фокин Ю.Г., Гарунов М.Г., Семушкина Л.Г., Чернышев А.П. и др.);
проблемы теории образования, в том числе высшего педагогического (Архангельский СИ., Брановский Ю.С., Ащепков В.Т., Герушинский Б.С., Горовая В.И., Коган М.С, Краевский В.В., Леонтьев А.Н., Сластенин В.А., Талызина Н.Ф., Якунин В.Я. и др.);
-10-
пути оптимизации обучения (Бабанский Ю.К., Вербицкий А.А.,
Лернер И.Я., Звягинский В.И. и др.);
особенности взаимной адаптации студентов и преподавателей,
как сложного, взаимозависимого и многофакторного явления и
процесса (Есарева З.Ф., Талызина Н.Ф., Сластенин В.А., Мороз
А.Г., Ащепков В.Т., Кочетов А.И., и др.)
проблемы информатизации образования (Ю.С. Брановский, Т.Л.
Шапошникова, Б.С. Гершунский, М.И. Желдак и др.)
Организация и этапы исследования. Источником требуемой информации для решения поставленных в исследовании задач явился передовой опыт подготовки специалистов - педагогов в Армавирском государственном педагогическом университете (АГПУ).
Основная опытно - экспериментальная работа проводилась на базе математического факультета АГПУ. Исследованием были охвачены студенты первых - четвертых курсов отделения «математики и информатики» в количестве около 210 человек. Кроме того, в процессе ОЭР были фрагментарно задействованы преподаватели кафедры «информатики и информационных технологий обучения» базового вуза численностью до 15 человек.
Исследование проводилось в несколько этапов:
I этап (2000/01 уч. г.) - выявление проблемы исследования на практике; библиографический поиск необходимых первоисточников; определение степени разработанности темы НИР, формулирование необходимых элементов теоретического аппарата; формулирование цели, задач, гипотезы исследования; начало опытно - экспериментальной работы.
// этап (2001/02 - 2002/03 уч. гг.) - теоретическое обоснование и последующая разработка модели оптимизации профессиональной
-11-
подготовки; дальнейшая модернизация известных традиционных методик и их адаптация ко всем преподаваемым учебным предметам; продолжение опытной экспериментальной работы и сопоставление полученных данных с реальными результатами в рамках контрольных и экспертных групп студентов; публикация наработанных материалов исследования как в тематических сборниках, так и в трудах научно - практических конференций разных уровней.
/// этап (2003/04 уч.г.) - внедрение результатов НИР в процесс информационной подготовки студентов профильных специальностей; систематизация полученных данных выполненного исследования; представление полученного материала в виде диссертации.
Научная новизна исследования:
• выполнен сравнительный анализ причин наличия разных уровней информационной подготовки у выпускников средних школ и доказана необходимость их последовательной нивелировки в условиях базового педвуза;
• обоснована необходимость глубокой профессионально-информационной подготовки будущих учителей математики для отечественных школ в современных условиях;
• сконструирована компактная работоспособная модель профильной подготовки специалистов, отвечающая условиям модульной гибкости.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что в рамках развития педагогического тезауруса конкретизированы определения «информационной технологии», «информационные технологии обучения», которые до сих пор существовали в обобщенном виде; впервые предложена
-12-
модельная блок - структура условий оптимизации информационной подготовки, учитывающая психологические, организационные, дидактические и методические компоненты.
Практическая значимость выполненного исследования заключается в комплексной разработке методических и программных средств, обеспечивающих эффективное освоение студентами учебных курсов «Программное обеспечение ЭВМ», «Основы программирования», «Программирование», «Информационные технологии в математике», «Элементы компьютерной алгебры», «Практикум решения задач на ЭВМ», рекомендаций по написанию и защите курсовых работ по информатике [29].
Результаты исследования и предложенные рекомендации могут быть использованы не только при подготовке учителей по специальности «математика и информатика», но и будущих специалистов, обучающихся по иным специальностям, например «учитель физики и информатики», «учитель информатики и английского языка» и т.д.
Положения, выносимые не защиту:
1. Обоснованная и апробированная система методов дидактического выравнивания исходных уровней информационной подготовки поступивших первокурсников Армавирского государственного педагогического университета позволяет приведести их основную массу к тому приемлемому уровню знаний, умений и навыков, который дает им возможность в дальнейшем успешно осваивать вузовскую программу;
2. Представленная дидактическая модель оптимизации информационной подготовки студентов, обучающихся по специальности «математика и информатика», обеспечивает
-13-
значительное повышение эффективности профильной подготовки будущих педагогов. Внедрение разработанной модели в учебно-воспитательный процесс студентов математического факультета позволяет повысить качество профессионального образования;
3. Соответствующая организация и методическое, аппаратное и программное обеспечение учебного процесса должны гибко учитывать четыре блока условий, приводящих к оптимизации процесса обучения студентов рассматриваемого факультета.
Достоверность и обоснованность результатов проведенного опытно - экспериментального исследования обеспечивается четкостью исходных методологических позиций; достаточным объемом выборки экспериментального исследования; неоднократной проверкой теоретических и экспериментальных данных; единством количественного и качественного анализа; применением комплекса теоретических, эмпирических и статистических методов, адекватных цели, предмету, задачам исследования, внедрением результатов исследования в образовательную практику АГПУ.
Апробация материалов исследования. Основные положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на Международной научной конференции «56 - ые Герценовские чтения» (Санкт - Петербург, 2003), на VII межрегиональной научно - практической конференции «Актуальные проблемы непрерывного технологического образования» (Шадринск, 2003), на межрегиональной конференции «Развитие внутривузовских систем обеспечения качества образования» (Армавир, 2004), на региональной научно - практической конференции «Теоретические и практические аспекты модернизации математического
-14-
образования» (Армавир, 2003), на региональной научно - практической конференции «Развитие непрерывного педагогического образования в новых социально — экономических условиях на Кубани» (Армавир, 2002), на межвузовской научно - практической конференции «Качество непрерывного педагогического образования: проблемы и решения» (Ростов - на — Дону, 2002), на научно — практической конференции «Развивающий компонент в современном образовании» (Армавир, 2002), на заседаниях кафедры информатики и ИТО АГПУ (Армавир, 2000-2004).
Результаты исследования внедрены в учебном процессе подготовки будущих учителей математики и информатики Армавирского государственного педагогического университета, что подтверждено соответствующими Актом и Справкой.
Структура диссертации: Работа изложена на 169 страницах машинописного текста и состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы, включающего 179 наименований. Она содержит 17 таблиц и иллюстрирована 23 рисунками. В приложении вынесен материал методического характера и примеры решения наиболее типичных задач.
-15-
ГЛАВА I
Организационно — педагогические условия оптимизации
информационной подготовки будущих учителей
математики и информатики
1.1. Теоретический анализ состояния проблемы в научно —
методической литературе
Анализ проработанных первоисточников [8,19,21,39,40,42,45,53,73,85] позволил установить несколько взаимосвязанных аспектов исследуемой проблемы, имеющих первостепенное значение для данной НИР:
во-первых - свершившийся факт постоянно прогрессирующей информатизации отечественной науки, социума и всех сфер интеллектуальной деятельности и материального производства практически без исключения;
во-вторых ~ интенсивное проникновение НИТ в систему отечественного образования всех уровней;
в-третьих - наблюдается тенденция к расширению и углублению этого процесса в русле позитивной динамики.
Вместе с тем, терминологический анализ используемых понятий выявил их разное смысловое толкование, доходящее до противоречий, которые свидетельствуют о продолжающемся становлении информатизации, как отрасли научного знания; затрудняют учебный процесс и требуют дальнейшего развития педагогического тезауруса.
Перейдем к последовательному изложению и соответствующему анализу базовых понятий из области информатики, имеющих непосредственное отношение к образовательному процессу. В качестве таковых рассмотрим следующие из них: информация, информатизация, информационная подготовка, информационные процессы, информатизация образования,
-16-
технология, информационная технология, новая информационная технология, средства новых информационных технологий, информационная культура, информационные технологии обучения. Перейдем к последующему изложению имеющихся сведений по данным как отечественных [4, 8, 12, 38, 44, 50, 54, 64,169], так и зарубежных [46, 47, 120] исследователей.
Термин «информация» происходит от латинского information — разъяснение, изложение, осведомленность. Большой энциклопедический словарь рассматривает информацию в историческом ракурсе: первоначально -как сведения, передаваемые людьми устным, письменным или другим способами (с помощью условных сигналов, ручных или технических средств); с середины XX в. - как общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматическими устройствами; обмен сигналами в животном и растительном мире.
В «Словаре русского языка» СИ. Ожегова, вышедшем в 1961г., слово «информация» истолковывалось как «сообщения, осведомляющие о положении дел, о состоянии чего - нибудь» [111].
В технике это понятие включает в себя все сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования. Так, например, известный английский исследователь К. Шеннон предложил в 1948 году математическую теорию измерения информации, согласно которой она определялась как «уменьшение неопределенности, то есть информация — это сведения, которыми снимают существовавшую до их получения неопределенность». Согласно этой трактовке, если сообщение не снимает неопределенности, то оно не содержит информации; если же оно позволяет более определенно знать предмет, то в нем содержится информация. По Кондакову Н.И., информация -не уменьшение неопределенности, а характеристика разнообразия, т.е. информация - это «воспроизведение разнообразия одного объекта в другом объекте в результате их взаимодействия»[80].
-17-
Касаясь этого определения, Б.Ф. Ломов и исследователи его научной школы пишут: «Наиболее общее понятие информации рядом других ученых отмечается как «отраженное разнообразие». Оно рассматривается как в количественном, так и в качественном аспектах. Если для анализа первого из них имеются математические методы оценки конкретного объема информации, то для второго делаются еще только первые шаги. В частности, качественная сторона понятия информация предполагает изучение, по крайней мере, семантического (смыслового) и прагматического (ценностного) свойства информации» [122].
Основоположник кибернетики Н. Винер в 1958 г. является автором следующего определения: «Информация — это обозначение содержания (сигналов), полученного из внешнего мира в процессе нашего приспосабливания к нему наших чувств» [46]. Кроме того, он связывает понятие информации с процессами сознания человека: «... мозг не выделяет мысль, как «печень выделяет желчь», как утверждали прежние материалисты, и не выделяет ее в виде энергии, подобно мышцам. Информация есть информация, а не материя и энергия».
Другие авторы подчеркивают и иные, с их точки зрения, существенные признаки этого понятия. Так, например, В.А. Полушкин считает, что «наиболее существенным, с точки зрения изучения информационных процессов, является то, что в процессе воздействия свойства, признаки, качества одного объекта отображаются другим объектом путем изменения своего состояния» Иными словами, «Информация - это содержание связи между взаимодействующими материальными объектами, проявляющееся в изменении состояний этих объектов» [125].
Перечисленные нами определения информатики не исчерпывают сведений, имеющихся в следующих первоисточниках [12, 21, 157,158, 164].
Информатизация по трактовке А.П. Ершова [61, 62] - «это система следующих взаимосвязанных процессов: |
