Моделирование системы обучения информационным технологиям в техническом вузе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 13.00.08, кандидат педагогических наук Шестухина, Валентина Ивановна

• Шестухина, Валентина Ивановна
• кандидат педагогических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат педагогических наук Шестухина, Валентина Ивановна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИСТЕМ И СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К МОДЕЛИРОВАНИЮ ОБУЧЕНИЯ.

1.1. Основные положения теории систем.

1.2. Системный подход.

1.3. Обучение как система.

1.4. Целеполагание в гуманитарных системах.

1.5. Теоретические основы моделирования систем.

1.5.1. Концепция моделирования.

1.5.2. Характеристики моделей систем.

1.5.3. Классификация видов моделирования систем.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ДИСЦИПЛИНЫ «ИНФОРМАТИКА».

2.1. Анализ современного состояния проблемы преподавания дисциплины «Информатика» в высшей школе.

2.1.1. Информатика как учебная дисциплина.

2.1.2. Содержание курса информатики как системы.

2.1.3. Анализ возможностей преподавания дисциплины «Информатика» и использования информационных технологий в ДВГУПС.

2.2. Моделирование системы обучения дисциплине «Информатика».

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЕ «ИНФОРМАТИКА».

3.1. Технологии реализации модели системы обучения информатике.

3.2. Учебно-методический комплекс дисциплины «Информатика» как средство применения модели системы обучения на практике.

3.3. Тесты как технологическая документация для анализа результата достижения цели системы обучения.

3.3.1. Методические требования к программно-дидактическим тестам.

3.3.2. Анализ системы обучения с помощью тестов.

Выводы по третьей главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование системы обучения информационным технологиям в техническом вузе»

Актуальность темы. Современные преобразования в обществе вносят принципиальные изменения в учебно-воспитательную деятельность образовательных учреждений, требуют обновления всех элементов системы образования на принципах гуманизма и демократии, превращения в общественно-государственную систему, ориентированную на развитие инициативной, творческой личности, способной не только выжить, но и самореализоваться.

В настоящее время все большее значение приобретает целостный взгляд на образование и выход на новые образовательные технологии. Россия участвует в программе ЮНЕСКО «Открытая образовательная система для XXI века». В этой программе определено, что общество вплотную подошло к выводу о необходимости овладения не только научными фактами, но и новым мировоззрением и мышлением, умением эффективно использовать полученные знания в профессиональной работе, учитывать последствия деятельности, а также необходимости формирования нравственных качеств и гуманизации образования. Сущность гуманизации образования заключается в решении двух задач одновременно: формирование человека и подготовка специалиста. Кроме того, вся человеческая цивилизация переходит к новому этапу своего развития - от индустриального к информационному. Переход к информационному обществу заставляет задуматься о готовности выпускников учебных заведений к жизни и к труду в обществе XXI века и диктует необходимость подготовки квалифицированных, конкурентоспособных специалистов, адекватно ориентирующихся в мире постоянно меняющихся информационные технологий. От выпускников вуза в информационном обществе требуется свободное владение основными имеющимися и вновь создаваемыми программными продуктами, стремление к дальнейшему углублению знаний, понимание влияния информатизации на различные аспекты развития личности. Поэтому необходимо создание системы образования способной оперативно реагировать на социокультурные тенденции и запросы общества, используемой человеком в течение всей активной жизни, формирующей личность гуманную, мобильную и умелую, способную оказывать влияние на происходящие в обществе процессы и корректировать их.

Исследование системы образования представляет собой сложный, многоаспектный процесс, который требует не только определения ее компонентов и связей между ними, но выявление динамики взаимоотношения между ними в решении конкретных задач, определяемых целями деятельности всей образовательной системы учебного заведения. Одним из универсальных, общенаучных методов исследования сложных динамических систем является моделирование.

В мире ведутся интенсивные поиски моделей образовательных систем, наиболее полно удовлетворяющих потребности личности и общества в условиях перехода человечества в постиндустриальную фазу цивилизации.

Особенно перспективным считается направление, связанное с применением принципов системного подхода к анализу и построению моделей педагогической деятельности.

Идея системного подхода не нова. Системный подход является общим научным методом для решения теоретических и практических проблем. В психолого-педагогических исследованиях данный метод применяется сравнительно недавно. Разработка теории функциональных систем, предпринятая П.К. Анохиным [7], позволила использовать системный подход в педагогике, и уже в начале 70-х годов идеи системного подхода нашли свое отражение в работах многих педагогов.

Однако исследования не решили всех проблем и авторы отмечают, что основные противоречия, существующие в современной системе образования следующие:

- несоответствие результатам деятельности системы образования социальных потребностей общества;

- унифицированное содержание, достаточно жесткие формы образования и разносторонние интересы и способности студентов;

- большой объем требуемых профессиональных знаний и ограниченные возможности их усвоения студентами, в том числе быстрое «старение» полученной информации;

- преобладание объяснительно-иллюстративных, репродуктивных способов преподавания, тогда как познание имеет исследовательскую сущность.

Актуальность проблемы, ее теоретическая и практическая значимость обусловили выбор темы диссертационного исследования «Моделирование системы обучения информационным технологиям в техническом вузе».

Цель исследования: разработка модели системы обучения информационным технологиям в техническом вузе и ее практическое применение в обучении.

Объект исследования: система обучения информационным технологиям в вузе.

Предмет исследования: моделирование системы обучения информационным технологиям при изучении информатики.

Гипотеза исследования: уровень учебно-воспитательной работы вуза и эффективность обучения информатике повысится, если будут предприняты следующие действия:

- определены цели системы обучения информационным технологиям в информатике;

-сконструированы модели, описывающие развитие образовательной системы и прогнозирующие результаты деятельности системы обучения;

- определен выбор оптимального содержания дисциплины;

- разработано адекватное этому содержанию дидактическое обеспечение дисциплины;

- определены адекватные технологии функционирования системы обучения.

Цель, предмет и гипотеза исследования определили следующие задачи исследования:

1) изучить и проанализировать научную, научно-методическую, психолого-педагогическую и учебную литературу по проблемам информатизации общества, образования, а также моделирования систем в образовании;

2) определить цели изучения информационных технологий;

3) разработать модель системы обучения, адекватную целям;

4) сконструировать и внедрить дидактическую систему, которая позволит активно развивать системное мышление каждого обучающегося и гарантированно формировать прочные знания;

5) предложить технологии функционирования системы;

6) определить технологию внедрения разработанной модели в практику обучения.

Методологическую основу данной исследовательской работы составили: исследования проблем образования на основе современных представлении о мире, природе и человеке и работы в этой области.

Теоретическим фундаментом исследования являются:

-теории систем (J1. Берталанфи, А.А. Богданов, Ф. Бэкон, Э.Н. Гусинский, Д. Клиланд, В. Кинг, Ю.А. Конаржевский, Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тара-сенко, И. Пригожин, В.Н. Садовский, Э.Г. Юдин и др.);

-системный подход (Б.Я. Анохин, С.А. Советов, С.А. Яковлев и др.);

-исследования в педагогике, психологии (К.А. Абульханова-Славская, B.C. Аванесов, Л. Вегнер, П.Я. Гальперин, И.Я. Лернер, М.П. Макаров, В.Д. Шадриков и др.);

-принципы формирования содержания образования (В.В. Краевский, И.Я. Лернер и др.);

-информационные технологии в образовании (В.П. Беспалько, А.Т.

Могилев, В.М. Монахов, Б.Я. Советов, А.Н. Тихонов и др.)

-исследование в информационных технологиях (И.Г. Захаров, Б.А. Сазонов, P.P. Фокин и др.);

-моделирование систем (Я.Г. Неуймин, Б.Я. Советов, С.А.Яковлев, Ю.О. Овакимян, И.М. Фридман, П. Ходж, М.А. Чощанов и др.);

-управление сложными динамическими системами (А.И. Берг, Н. Винер и др.);

-технологии обучения (В.П. Беспалько, В.М. Монахов, О.П. Околелов, В.Ю. Питюков, Д.В. Чернилевский и др.);

-качества знаний (Н.И. Гузик, И.Я. Лернер и др.). Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: изучение и систематизация философской, психолого-педагогической и научно-методической литературы по проблеме исследования; анализ программ, учебных пособий и методических материалов по информатике; изучение и систематизация практики преподавания информатики в высших учебных заведениях; наблюдение за деятельностью студентов при изучении информатики; моделирование компонентов учебной деятельности; анализ и обобщение собранных материалов; тестирование и анкетирование; педагогический эксперимент.

Научная новизна и теоретическое значение работы: заключается в том, что на основе теории систем, методов моделирования сконструирована модель системы обучения информационным технологиям при изучении информатике. Создание подобных моделей является актуальной задачей в научно-методическом плане и представляет интерес для исследования многих других социальных систем.

Практическая значимость исследования заключается в том, что на основе разработанной модели осуществлено использование этой модели в системе обучения при изучении дисциплины «Информатика». Кроме того, проведен анализ информатизации университета и выполнено исследование обучения информационным технологиям в вузе.

В результате выполненной работы определены и разработаны:

1. Цели изучения дисциплины «Информатика».

2. Информационное содержание дисциплины «Информатика» и учебный план с учетом формирования информационных технологий.

3. Адекватные целям методы, формы и средства обучения в целях формирования у студентов знаний в области информационных технологий.

4. Методика проведения теоретических занятий по дисциплине и использования лабораторного компьютерного практикума как основного средства целенаправленного вовлечения студентов в использование информационных технологий.

5. Образовательные технологии, обладающие потенциалом индивидуализации системы обучения, с учетом профессиональных и личностных особенностей студента.

6. Содержание педагогических измерительных материалов по информатике в целях проведения анализа знаний студентами информационных технологий.

Теоретические положения и научно-практические рекомендации диссертационного исследования могут быть использованы для внедрения предлагаемой модели в систему обучения любых специальностей.

Достоверность и обоснованность основных положений и выводов исследования опирается на современные педагогические исследования, системный подход к описанию и изучению объекта исследования; на использование разнообразных методов исследования, адекватных поставленным задачам; на сочетание качественного и количественного анализа результатов экспериментальной части работы и на многолетний опыт автора.

Апробация результатов исследования проводилась в Дальневосточном государственном университете путей сообщения. Основные теоретические положения и конкретные результаты диссертационной работы были представлены:

- на XII международной научно-методической конференции «Педагогический менеджмент и прогрессивные технологии в образовании», 18-19 июня 2005 г., г. Пенза;

- международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию УГТУ-УПИ «Вузы России и Болонский процесс», 18-19 октября 2005 г., г. Екатеринбург;

- III всероссийской научно-технической конференции «Искусственный интеллект в XXI веке», ноябрь 2005 г., г. Пенза;

- 44-й всероссийской научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки «Совершенствование управления перевозочным процессом на железнодорожном транспорте с использованием новых технологий», 25-26 ноября 2005 г., г. Хабаровск;

- III международной научно-практической конференции «Основные направления повышения эффективности экономики, управления и качества подготовки специалистов», декабрь 2005 г., г. Пенза;

- региональной научно-практической конференции представителей производства, ученых транспортных вузов и инженерных работников «Надежность и эффективность систем и устройств электроснабжения железных дорог», 19-20 декабря 2005 г., г. Хабаровск;

- заседаниях кафедр «Информационные технологии и системы» и «Начертательная геометрия и инженерная графика» Дальневосточного государственного университета путей сообщения;

- кафедральных и межкафедральных семинарах Дальневосточного государственного университета путей сообщения.

По теме диссертации опубликовано 8 статей, издано 2 учебных пособия.

На защиту выносятся положения:

- процесс моделирования и модель системы обучения как средство организации и управления изучением информационных технологий в условиях высшей школы;

- технологии реализации модели в практике обучения;

- учебно-методический комплекс дисциплины «Информатика» как средство применения модели системы обучения в практике.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, содержащего 197 наименований, и 14 приложений.

Заключение диссертации по теме «Теория и методика профессионального образования», Шестухина, Валентина Ивановна

Выводы по третьей главе

Для реализации разработанной модели обучения информатике определена последовательность действий обеспечивающих функционирование системы, а содержательный аспект этих действий обеспечивает достижение цели, определяет технологию обучения.

Совокупность методов, представленная во взаимосвязи с целями принимается нами как элемент технологии обучения на общедидактическом уровне. Эта технология позволяет студентам овладеть опытом осуществления репродуктивной и творческой деятельности.

Для того чтобы информация стала достоянием личности, необходимо студенту ее осознать и воспроизвести (1-й уровень усвоения).

Для формирования сохраняемых моделей 2-го УУ необходимо сделать достоянием личности студента процесс поэлементного наложения выделенных признаков определения на конкретный пример.

Для усвоения на 3-м уровни применяются алгоритмы исследовательской деятельности.

Технологическое осмысление процессуальной специфики системы обучения способствует повышению эффективности ее функционирования.

Учебно-методический комплекс дисциплины «Информатика» создан в соответствии с разработанной моделью системы обучения и способствует повышению эффективности обучения.

Анализ уровня учебных достижений студентов основан на дидактических измерениях. Дидактическое измерение есть ни что иное, как анализ и преобразование преподавателями ответов экзаменующихся по степени реализации целей. В современной практике обучения очень часто применяются тесты для анализа результата обучения.

Современная теория тестирования определяет результат по решению задания или ответа на вопросы различной степени трудности и не учитывает достижение целей обучения на выходе.

Современная система тестирования уровня учебных достижений, в основном, определяет уровень обученности и направлена на уменьшение количества времени на тестирование за счет применения компьютерных технологий и увеличение надежности и точности тестовых результатов.

Предложенные тестовые задания по дисциплине «Информатика» разрабатывались на основе методических требований к программно-дидактическим тестам и с учетом целей обучения, определенных как уровни усвоения.

Дидактическое измерение есть ни что иное, как анализ и преобразование преподавателями ответов экзаменующихся по степени реализации целей.

Результаты тестирования обучения по разработанным моделям в экспериментальных группах примерно на 15-20 % выше, чем в других контрольных группах. Это доказывает эффективность предложенных технологий.

Список литературы диссертационного исследования кандидат педагогических наук Шестухина, Валентина Ивановна, 2006 год

1. Дискета с созданной базой данных.1. Литература

2. Г.А. Гурвиц «Разработка реального приложения. Microsoft Access 2000». Учебное пособие. Хабаровск: ДВГУПС, 2002. - 98 с.

3. Горев А., Ахаян Р., Макашарипов С. Эффективная работа с СУБД. -СПб.: Питер, 1997.-704 с.

4. Вейскас Дж. Эффективная работа с Microsoft Access 2000. СПб.: ПИТЕР, 2001.-1040 с.

5. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА

6. Задание типового расчета в I семестре на тему «Расчет заработной платы», выполненное с использованием приложения Excel.

7. Задание типового расчета во II семестре на тему «Программирование». По индивидуальному заданию необходимо составить алгоритм и программу вычисления на языке Turbo Pascal.

8. Порядок выполнения работы и требования к оформлению

9. Работа оформляется в виде пояснительной записки. Пояснительная записка содержит:- титульный лист;- лист «СОДЕРЖАНИЕ»;- индивидуальное задание;- текстовую часть;- список литературы.

10. К пояснительной записке прилагается дискета с двумя файлами: расчетыв EXCEL и текст пояснительной записке в WORD в I семестре и тексты программ на языке Turbo Pascal и пояснительной записке в WORD во II семестре.

11. Примечание: индивидуальный вариант соответствует порядковому номеру студента в списке группы.

12. Для студентов заочного отделения выносятся на самостоятельное изучение следующие вопросы:

13. Понятие информации, общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.

14. Алгоритмизация и программирование. Языки программирования.

15. Базы данных. Знакомство с базой данных: основные понятия и объекты Access. Работа с таблицами. Основные приемы формирования форм, запросов, отчетов.

16. Локальные и глобальные сети ЭВМ.

17. АНАЛИЗ УСВОЕНИЯ ЗНАНИЙ СТУДЕНТА

18. Текущий анализ знаний студентов осуществляется на лабораторных занятиях и при защите типовых расчетов. Кроме этого в середине семестра проводится промежуточная аттестация студентов дневной формы обучения согласно существующей рейтинговой системы ДВГУПС.

19. Итоговый анализ знаний студентов осуществляется на зачете в I семестре и экзамене во II семестре по тестам и вопросам, приведенным ниже.1. ТЕСТЫпо дисциплине «Информатика»

20. ТЕСТЫ 1-ГО УРОВНЯ УСВОЕНИЯ1. Задание

21. Один байт равенбит, а один килобайт равенбайт.

22. Правильные варианты ответа: 8 1024;2. Задание

23. После выполнения команды «Копировать» данные находятся в0 буфере обмена □ папке □ корзине □ корневом каталоге3. Задание

24. К основным устройствам ПК относятся0 микропроцессор 0 устройство ввода □ интернетоперационная система □ текстовый редактор Word4. Задание

25. Чтобы перезагрузить ПК нужнонажать клавиши ALT+ CTRL □ нажать клавиши CTRL+ESC+ ALTнажать клавишу F4 0 нажать клавиши CTRL+ALT+DEL5. Задание

26. При загрузке ОС Windows 2000 на экране появляется.командная строка □ панель задач 0 рабочий столстрока заголовка □ список приложений6. Задание Ярлык-это.копия объекта (программы, документа) 0 ссылка на объектзначок объекта □ приложение7. Задание

27. Степень соответствия информации текущему моменту времени характеризует такое ее свойство как.содержательность □ объективностьдостоверность 0 актуальность8. Задание

28. В операционной системе Windows логической единицей хранения данных является.0 файл □ байт □ бит □ папка □ диск9. Задание

29. Основным средством настройки Windows является .командная строка 0 панель управленияглавное меню □ контекстное меню □ диспетчер задач10. Задание

30. Для вставки пустой строки в тексте необходимо .нажать клавишу SHIFT □ нажать клавишу CTRLнажать клавишу ALT 0 нажать клавишу ENTERнажать клавишу ESC12. Задание

31. Для запуска программы на выполнение в Turbo Pascal необходимо .нажать клавишу F5 □ нажать клавишу F9нажать клавишу CTRL 0 нажать клавиши CTRL+F9нажать клавишу ALT13. Задание