Научно-методический журнал издается с 1994 года

Издание осуществляется с участием

Академии информатизации образования

Учредители: Московский государственный открытый

педагогический университет им.М.А.Шолохова, Институт информатизации образования (ИНИНФО),

Уральский государственный педагогический университет

Главный редактор Я.А.Ваграменко

Редакционный совет : Игнатьев М.Б. (С-Петербург),

Крамаров С.О. (Ростов-на-Дону), Лапчик М.П. (Омск), Каракозов С.Д. (Барнаул), Король А.М. (Хабаровск),

Куракин Д.В. (Москва), Лазарев В.Н. (Москва), Могилев А.В. (Воронеж), Олейник А.В. (Москва),

Плеханов С.П. (Москва), Румянцев И.А. (Санкт-Петербург), Сарьян В.К. (Москва), Хеннер Е.К. (Пермь)

Редакционная колле гия :

Зобов Б.И. (зам. главного редактора, Москва), Богданова С.В. (Москва), Жаворонков В.Д. (Екатеринбург),

Круглов Ю.Г. (Москва), Нижников А.И. (Москва), Подчиненов И.Е. (Екатеринбург)

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

3’2004

Решением ВАК Минобразования России от 17 октября 2001 года журнал «Педагогическая информатика» включен в «Перечень периодических научных и научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых рекомендуется публикация основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук». (Бюллетень ВАК 1, 2002 г.).

2

СОДЕРЖАНИЕ

КОМПЬЮТЕР В ШКОЛЕ Л.Н. Горбунова, А.М. Семибратов Повышение квалификации педагогов в области информационно-коммуникационных технологий в условиях развивающегося школьного образования ……………………………………………………. 3 Н.В. Софронова Особенности преподавания пропедевтического курса информатики в начальной школе ………………………………………………………………. 10 Э.К. Брейтигам, С.Д. Каракозов Учебное применение образовательной информатики при изучении начал математического анализа в школе ……………… 17 В.В. Пекшева Структура и содержание школьного профильного курса «Основы построения экспертных систем» ………………………………………………………………… 22

ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВУЗЕ П.А.Анисимов, О.В. Поздеева, Я.А. Ваграменко Модель специалиста и ресурсы знаний вуза ……………………………………………………………………………………………. 32 И.В. Богомаз Научно-методический комплекс профессиональной подготовки студентов с использованием компьютерных технологий и модульно-рейтинговой системы ………………………………………………………………………………………………… 44 А.А. Ильин, В.В. Евсюков К вопросу разработки web-страниц при изучении информатики в вузе ………………………………………………………………………………… 49 Е.И. Трофимова О некоторых аспектах подготовки учителя к профессиональной деятельности в условиях информационного общества …………………………………… 58 А.С. Кюршунов Дидактические условия применения интерактивных компьютерных моделей в дистанционном обучении ……………………………………… 65 Т.А. Соловьева Методические особенности применения средств информационных и коммуникационных технологий на примере курса «Рекурсия» в педвузе ……………………………………………………………………………………………….. 72 М.Л. Белобородова Место информационно-технологических курсов в учебном плане дополнительной квалификации «Переводчик в сфере профессиональной коммуникации» ………………………………………………………………………………………. 80 О.В.Виштак Структура интегрированного дидактико-информационного комплекса поддержки самостоятельной учебной деятельности студентов для изучения информатики ……………………………………………………………………………. 86 А.Г. Кокин Проблемные ситуации в обучении студентов проектированию программных систем ………………………………………………………………………………. 92

РЕСУРСЫ ИНФОРМАТИЗАЦИИ А.Я. Фридланд, И.А. Фридланд О методологии моделирования ……………………. 96 Л.Л. Кайнина Принципы организации образовательного воздействия в области информатики …………………………………………………………………………………………. 102

В АКАДЕМИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ Я.А. Ваграменко Деятельность Академии информатизации образования в 2003-2004 гг. …………………………………………………………………………………………………. 106 Решение ежегодной конференции АИО ………………………………………………………. 115 Список членов АИО, избранных в июне 2004 г. ……………………………………………. 116

3

КОМПЬЮТЕР В ШКОЛЕ

Л.Н. Горбунова, А.М. Семибратов Академия повышения квалификации и переподготовки работников образования

ПОВЫШЕНИЕ КВАЛИФИКАЦИИ ПЕДАГОГОВ

В ОБЛАСТИ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УСЛОВИЯХ РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ

ШКОЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Одним из условий развития единой образовательной информационной среды является повышение квалификации педагогических кадров в области информационных технологий. Эффективность этого процесса в существенной мере зависит от создания системы повышения квалификации педагогических кадров, обеспечивающей освоение педагогами информационно-коммуникационных технологий (СПКПК-ИКТ).

Очевидно, что такая система (как составляющая повышения квалификации педагогических кадров) будет развиваться успешно, если она строится на тех же основаниях, что и повышение квалификации, в целом. Однако в настоящее время, как практика, так и теоретические основы повышения квалификации педагогических кадров (ПКПК) - подсистемы в системе образования, развитие которой характеризуется неустойчивостью, нуждаются в рефлексии, в критическом осмыслении. Это особенно касается ценностно-целевых ориентиров системы повышения квалификации педагогических кадров, которые сейчас доопределяются и переопределяются. Поэтому при построении СПКПК-ИКТ, ориентируясь на то, чтобы обеспечить ее развитию устойчивый характер, необходимо обнаружить и учесть «рассогласования», «несоответствия» в уже существующем повышении квалификации, маркируя их как «зоны» актуального воздействия на систему с целью ее преобразования.

В то же время, проектируя и конструируя сами воздействия, следует определиться с сущностными характеристиками системы, которую предстоит создавать. Мы исходим из представления о повышении квалификации (и о СПКПК-ИКТ, в частности), как об открытой самоорганизующейся системе. Такой подход к повышению квалификации, к управлению его развитием, получает в последнее время широкое распространение благодаря специальным исследованиям в области дополнительного профессионального педагогического образования. Согласно этому

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

3’2004

4

подходу воздействия на систему эффективны в том случае, когда они резонируют с ее внутренним состоянием, с тенденциями ее собственного развития. Вот почему при построении СПКПК-ИКТ важно учитывать такие тенденции, опираясь при этом на механизмы и структуры, которые могут выступить в качестве регуляторов саморазвития системы.

Становление и развитие системы повышения квалификации педагогических кадров в области ИКТ происходит в обстоятельствах, когда эффективность такой социальной системы, как образование (и повышение квалификации, соответственно) определяется его открытостью ко взаимодействию с другими социальными сферами и проявляется, в том числе, в кооперативных эффектах. Это особенно важно учитывать при создании СПКПК-ИКТ, поскольку «перевод» информационно-коммуникационных технологий в разряд технологий педагогических является прецедентом качественно нового взаимодействия таких сфер как образование, наука, техника.

Мы рассматриваем СПКПК-ИКТ как целеустремленную систему, направленную на формирование у педагогов способности к компетентному и комплексному применению ИКТ в профессиональной деятельности, обеспечивая тем самым профессионально-личностное развитие каждого педагога. При этом под комплексностью мы понимаем, во-первых, владение педагогами таким набором базовых ИКТ, который позволит им в дальнейшем успешно наращивать технологический потенциал индивидуальной системы педагогической деятельности. Во-вторых, комплексное использование учителями информационно-коммуникативных технологии предполагает опору на ИКТ не только при обучении, воспитании и методической деятельности, но и в процессе непрерывного профессионального образования, а также в целях профессионально-личностного развития.

Компетентность педагога в области ИКТ проявляется в его способности целенаправленно, самостоятельно и ответственно использовать эти технологии в своей профессиональной деятельности. Причем, с учетом возможностей и ограничений, которые, во-первых, обусловлены технико-технологическими параметрами самих ИКТ, во-вторых, определяются задачами обучения и воспитания (конкретизированными в рамках отдельного образовательного учреждения), их предметной спецификой, в-третьих, связаны с профессионально-личностными особенностями самого учителя.

СПКПК-ИКТ представляет собой совокупность принципов, выступающих в качестве ценностно-целевых ориентиров повышения квалификации педагогов в области информационно-коммуникационных технологий и составляющих основу организации, содержания и технологии процесса повышения квалификации. В ее состав входят: учреждения и какие-либо структуры, разделяющие обозначенные ценностно-целевые основы ПКПК-ИКТ; учебно-методические комплексы, составляющие дидактическое оснащении процесса ПКПК-ИКТ и его методическую поддержку; субъекты, реализующие программы повышения квалификации и по ним обучающиеся; нормативы в области качества условий, ресурсов, результатов; мониторинг этого качества. СПКПК-ИКТ строится как распределенная и многоуровневая.

Подчеркивая нацеленность СПКПК-ИКТ на профессионально-личностное развитие педагогических работников, уточним, какие смыслы мы вкладываем в это понятие. Ориентируясь на разработки, связанные с проблемами профессиогенеза, мы рассматриваем профессионально-личностное развитие педагога,

5

осуществляемое при повышении квалификации, как процесс, приводящий к качественным изменениям в профессиональной педагогической деятельности, в профессионально важных качествах личности педагога. Происходит преобразование педагогической направленности, профессиональной компетентности педагога, которое осуществляется как процесс преодоления трудностей, ликвидации «разрывов» в педагогической деятельности, который приводит к тому, что педагог становится способным самостоятельно решать новые задачи, опираясь на «присвоенные» знания, средства и способы деятельности.

Профессионально-личностное развитие в процессе ПКПК-ИКТ будет происходить, если он построен с учетом имеющихся у педагогов затруднений в осуществляемой ими педагогической деятельности. При этом важно, чтобы сами ИКТ рассматривались как средство преодоления этих затруднений, как средство, которое облегчает работу учителя, делает ее более эффективной. Заметим также, что процесс ПКПК-ИКТ выступит в качестве педагогического механизма профессионально-личностного развития, если при повышении квалификации будет рождаться реальный опыт преодоления затруднений в опоре на ИКТ. Для этого необходимо создание дидактических ситуаций «проживания» нового опыта, ситуаций «переживания» ликвидации трудностей на основе использования ИКТ.

Кроме того, следует иметь в виду, что профессиональные затруднения не могут быть предъявлены всеми педагогами в равной степени достоверности. В проведенных нами исследованиях установлено, что актуализация затруднений педагогами в состоянии профессионального истощения или кризиса невозможна без специальной помощи со стороны квалифицированных консультантов (тьюторов), которые владеют приемами терапевтической работы со взрослыми обучающимися. Следовательно, ПКПК-ИКТ может быть эффективным только при соответствующей психолого-педагогической поддержке, тесно связанной с методической поддержкой процесса повышения квалификации педагогов в области информационно-коммуникационных технологий.

Остановимся также на такой характеристике СПКПК-ИКТ, как распределенность (с нею, в свою очередь, связана многоуровневость системы). Мы рассматриваем распределенность как организационно-педагогическую характеристику системы, проявляющуюся в упорядочении и разделении компетенций между учреждениями системы дополнительного профессионального педагогического образования (СДППО), осуществляющими ПКПК-ИКТ. Образцами такой распределенности являются программы ПКПК-ИКТ, различающиеся, прежде всего тем, какого качества (уровня) ИКТ-компетентность предполагается сформировать на их основе. На этой основе строится разноуровневая (многоуровневая) система повышения квалификации педагогов в области информационно-коммуникационных технологий.

Так, формирование минимальной ИКТ-компетентности (мы отождествляем ее с ИКТ-грамотностью) осуществляется в рамках повышения квалификации на уровне образовательного учреждения (СПКПК-ИКТ-ОУ). Формирование медиальной компетентности (мы идентифицируем ее с ИКТ-умелостью) происходит в учреждениях СПКПК муниципального уровня (СПКПК-ИКТ-МО), а полной компетентности (ИКТ-компетентности) – на региональном уровне СПКПК (СПКПК-ИКТ-РО). Вместе с тем распределенность предполагает рассосредоточение ПКПК-ИКТ – оно может осуществляться не только в рамках традиционных институций СПКПК, но и силами других структур, имеющих ресурсы, необходимые для осуществления такого процесса. Условием передачи компетенций по повышению

6

квалификации педагогов в области информационно-коммуникационных технологий новым субъектам является сертификация имеющихся у них ресурсов (программно-методических материалов, прежде всего) с учетом существующих форматов. Поэтому распределенность обуславливает необходимость согласования форматов программ ПКПК-ИКТ и информационно-методических ресурсов обеспечивающих непрерывность повышения квалификации, а также регламентов взаимодействия субъектов СПКПК-ИКТ.

Повышение квалификации педагогов в области информационно-

коммуникационных технологий как распределенная и многоуровневая система

Не обсуждая в данной статье научно-методические основания разработки

таких программ, а также их структурно-содержательные и организационные особенности, отметим, что распределенность СПКПК-ИКТ, а также ее открытость позволяют педагогам самоопределяться в том, какого уровня программу и где они предполагают освоить. Однако, условием обучения ИКТ по программе «более высокого ранга» является освоенность программы предыдущего уровня, свидетельством чего является соответствующий сертификат. Подготовленность педагога к обучению по программе ПКПК-ИКТ более высокого уровня сложности может быть подтверждена на основе прохождения им соответствующего испытания в том учреждении, центре, пункте СПКПК-ИКТ, которое выбрано работником образования для повышения уровня ИКТ-компетентности.

Открытость СПКПК-ИКТ обуславливает также участие в процессе повышения квалификации (как в качестве обучаемых, так и обучающихся) не только педагогических работников, но и представителей других профессиональных и социальных групп. Особенное значение приобретает привлечение к обучению ИКТ (на уровне образовательных учреждений) родителей - специалистов в области ИКТ, социальных партнеров школы. В связи с открытостью и распределенным характером СПКПК-ИКТ возрастает роль командного способа повышения квалификации. Причем, следует

Школьная СПКПК-ИКТ

ИКТ-грамотность

Муниципальная СПКПК-ИКТ

Региональная СПКПК-ИКТ

Федеральная СПКПК-ИКТ

ИКТ- умелость

ИКТ-компетентность

Консультирование, экспертиза, сертификация УМК ПКПК-ИКТ

7

ориентироваться не только на создание команд обучающихся, но и на команды обучающих (педагогического персонала). Тем более, что при командном способе обучения, обучающиеся достаточно быстро становятся обучающими - ассистентами преподавателей, преподавателями-стажерами и т.п. Заметим, что территориальная и институциональная однородность команды не имеет существенного значения. Особенно это касается команды андрагогов (обучающих взрослых), которые при проектировании процесса ПКПК-ИКТ и в ходе его моделирования (создание образовательных программ, учебных планов, дидактических пособий) могут взаимодействовать «в режиме удаленного доступа». Такое взаимодействие является качественно новым для СПКПК, но, несомненно, перспективным в ситуации ограниченности территориальных образовательных (кадровых) ресурсов. Более того, оно обуславливает необходимость создания корпоративных образовательных ресурсов, которых в настоящее время недостает СПКПК, пока еще зажатой рамками традиционных образовательных отношений.

Система повышения квалификации педагогических кадров в области информационно-коммуникационных технологий, отвечающая вышеобозначенным требованиям, может успешно развиваться в том случае, если в рамках самой системы будет действовать регулятор развития. Причем, возникновение такого регулятора должно быть обусловлено потребностью в нем развивающейся системы, СПКПК-ИКТ, в данном случае. Поэтому важно эту потребность обнаружить и, в свою очередь, определить направления, содержание и объем регулирования.

Мы рассматриваем в качестве регулятора развития СПКПК-ИКТ такую структуру, которая возникает в инициативном порядке - как результат взаимодействия субъектов, заинтересованных в координировании совместной деятельности, рассматривая ее в качестве фактора эффективности ПКПК-ИКТ. Такая «структура-регулятор» должна иметь возможность максимально использовать технико-технологические, образовательные (кадровые, в том числе) и административные ресурсы уже имеющиеся в системе. Обозначим те направления регулирования в СПКПК-ИКТ, которые нам представляются наиболее значимыми.

Прежде всего, это касается выявления тех самых «разрывов», «рассогласований», «несоответствий» в ПКПК-ИКТ, которые «проявляют» зоны актуальных воздействий и преобразований, о которых уже упоминалось выше. Структура-регулятор «отслеживает» такие зоны, сигнализирует об их наличии, одновременно выявляя образцы ликвидации разрывов, новую практику решения задач повышения квалификации в области ИКТ. Она поддерживает создание инновационных ресурсов СПКПК-ИКТ, к которым относятся различные модели ПКПК-ИКТ, проекты создания новых практик ПКПК-ИКТ, инновационное программно-методическое и технико-технологическое обеспечение процесса ПКПК-ИКТ и др.

Структура «ответственна» за выработку и распространение норм ПКПК-ИКТ: определяющих параметры информационно-методической среды (как образовательной среды повышения квалификации педагогов в области информационно-коммуникационных технологий) и взаимодействие с нею; устанавливающих характеристики образовательного процесса, осуществляемого, в том числе на основе технологий дистанционного обучения; обеспечивающих управленческую поддержку в СПКПК-ИКТ. Отметим, что эти нормы являются отражением идеологии в области ПКПК-ИКТ, которая вырабатывается путем взаимодействия и согласования между его субъектами.

Регулирующая структура, осуществляя такую проблемно-ориентированную деятельность и поддерживая разнообразие в СПКПК-ИКТ, в то же время выполняет

8

«планочные» функции. Она определяет перспективные направления развития ПКПК-ИКТ, предъявляя задачи, которые необходимо решать, чтобы обеспечивать его эффективность. Учитывая инновационный характер процессов повышения квалификации педагогов в области ИКТ, новизну задач и недостаточность ресурсов для их решения – не только со стороны практики повышения квалификации, но и со стороны педагогической науки, регулирование развития СПКПК-ИКТ предполагает инициирование и поддержку различного уровня исследований в области информационно-коммуникационных технологий, исследований проблем ПКПК-ИКТ, прежде всего.

В связи с этим организуется «регулирующее» взаимодействие субъектов ПКПК-ИКТ - как институциональных образований, ответственных за осуществление ПКПК-ИКТ, так и обучающихся педагогов, как в контактном режиме, так и в режиме удаленного доступа. В регулирующем взаимодействии особое место отводится экспертизе продуктов, создаваемых для осуществления процесса повышения квалификации, а также инновационного опыта и прецедентов преобразований ПКПК-ИКТ на всех уровнях подсистем СПКПК-ИКТ (федеральный, региональный, муниципальный, уровень образовательного учреждения). При этом учитывается социально-педагогический характер экспертизы. Такая экспертиза осуществляется через институт специальных сетевых экспертов. Регулирующее взаимодействие и сетевая экспертиза обеспечиваются регламентами, они должны быть оснащены необходимыми программно-аппаратными средствами.

На наш взгляд в качестве подобного регулятора и координатора в СПКПК-ИКТ может выступить (при определенных условиях) структура, создаваемая в рамках Федеральной целевой программы «Развитие единой информационной образовательной среды» при содействии Министерства образования и науки российской Федерации. Это, так называемая, «система КИЦ-РЦДО», формирование которой начато в 2002-2003 гг.

К настоящему времени существует уже 18 региональных центров дистанционного обучения (РЦДО), которые открыты, в основном, на базе учреждений системы повышения квалификации. РЦДО призваны стать модельными центрами в области ПКПК-ИКТ для региональной системы повышения квалификации педагогов, центрами экспериментирования.

Координационно-информационный центр (КИЦ) сформирован на базе Академии повышения квалификации и переподготовки работников образования (АПК и ПРО, г. Москва) с целью координации деятельности РЦДО, для осуществления стратегического планирования и общей координации взаимодействия всех структур, связанных с повышением квалификации работников общего образования в области ИКТ.

КИЦ проектируется и развивается как лаборатория, в рамках которой будет осуществляться апробация различных моделей ПКПК-ИКТ, ПКПК, ориентирующих работников образования на использование ИКТ в педагогической деятельности в качестве средства, обеспечивающего повышение эффективности обучения, воспитания, методической деятельности учителя, его непрерывное педагогическое образование. Кроме того, КИЦ является еще и учебным центром, где ПКПК осуществляется на основе использования технологий дистанционного обучения.

На базе КИЦ создано методическое хранилище для системы подготовки работников образования в области ИКТ с организацией удаленного доступа к нему из РЦДО. Оно формируется как информационная среда, выполняющая функцию

9

методической поддержки педагогов, использующих ИКТ в своей практической деятельности, а также для обеспечения их профессионально-личностного развития.

Структура и формат такой, по существу, информационно-методической среды, разрабатываются и реализуются с целью оказания помощи педагогу в актуализации им собственных профессионально-личностных затруднений, в формировании у него умения определять и формулировать профессиональные проблемы, информационный или образовательный запрос. В связи с этим, как необходимый элемент технико-технологической поддержки информационно-методической среды, разрабатывается формат консультативного запроса и маршрута движения, позволяющий педагогу осуществлять направленное странствие (навигацию) в этой особой, «цифровой» среде.

Отметим, что функциональной спецификой КИЦ-РЦДО, является осуществление дистанционной методической поддержки повышения квалификации педагогов, в том числе, в области компетентного использования информационно-коммуникационных технологий в профессиональной деятельности. Поэтому, КИЦ-РЦДО, реализуя методическую поддержку, рассматривается и строится как центр, организующий продуктивное (развивающее, взаимовыгодное и партнерское) взаимодействие между участниками процессов ПКПК, включая их разработчиков и организаторов, а также и клиентов сети КИЦ-РЦДО. Взаимодействие, разворачивающее на базе КИЦ-РЦДО, рассматривается как прототип сетевого взаимодействия в СПКПК, а сама структура КИЦ-РЦДО – «экспериментальной площадкой» для отработки вариантов сетевого взаимодействия в системе развивающегося образования.

Причем, в качестве одного из объектов экспериментирования рассматриваются процедуры взаимодействия субъектов повышения квалификации по обобществлению образовательных, технико-технологических и кадровых ресурсов, которыми располагают региональные СПКПК (своего рода регулирующее взаимодействие, о котором уже велась речь выше), а также механизмы создания и использования сетевых корпоративных ресурсов повышения квалификации. Ограниченность, а порой и исчерпанность таких ресурсов на уровне региональных систем ПКПК, в том числе, в области ПКПК-ИКТ представляется достаточно очевидной. Это подтверждают данные многочисленных опросов педагогических работников системы общего образования как основных заказчиков СПКПК. Сетевая ресурсная база может способствовать преодолению этой ограниченности и повысить ресурсоемкость СПКПК.

КИЦ-РЦДО проектируется и конструируется как пространство ретренинга коммуницирования, осуществляемого, в условиях открытого образования (оно является инновационным для педагогов, которые привыкли общаться и действовать в обстоятельствах предзаданности и закрытости образования), в ситуации специфической цифровой среды с характерным для нее дискурсом. Компетентность в области реального, «живого» общения, как показывают наши наблюдения за педагогами, осваивающими интернет-технологии, недостаточна для эффективного профессионального поведения в новых - информационных средах.

Мы обращаем внимание на необходимость коммуникативного ретренинга еще и потому, что «коммуникативное благополучие» в профессиональном педагогическом сообществе в определенной степени является некоторой иллюзией. Необходимо учитывать, что у значительной части педагогов имеются «коммуникативные барьеры», без преодоления которых нельзя эффективно действовать в новой информационной среде.

10

КИЦ-РЦДО рассматривается и строится как средство, призванное реализовать стремление системы образования и его структур к самоорганизации и к соорганизации, как средство, позволяющее осуществиться такой становящейся педагогической реальности, как соорганизованный субъект, в системе повышения квалификации педагогических кадров, в первую очередь. В этой связи следует отметить, что и сама структура КИЦ-РЦДО создается и существует на основе своеобразной соорганизации таких «традиционных» субъектов, занимающихся ПКПК-ИКТ, как учреждения дополнительного профессионального педагогического образования (СПКПК) и инновационных субъектов в лице Федерации Интернет образование, что требует поиска нового регламента взаимодействия, уточнения активностей и компетенций.

Как СПКПК-ИКТ, так и КИЦ-РЦДО - одна из ее структур, создаваемая как координатор и регулятор процессов становления системы повышения квалификации педагогов в области информационно-коммуникационных технологий как развивающейся системы, находятся в стадии становления. Их деятельность нуждается в постоянной рефлексии, в том числе и относительно и в настоящее время переживает этап проблематизации и доопределения – ценностно-смыслового, структурно-содержательного, технико-технологического, организационно-педагогического. Н.В. Софронова Институт информатизации образования РАО

ОСОБЕННОСТИ ПРЕПОДАВАНИЯ ПРОПЕДЕВТИЧЕСКОГО КУРСА

ИНФОРМАТИКИ В НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЕ

Обучение информатике в начальной школе нельзя считать нововведением, поскольку в соответствии с направлениями развития современной школы в рамках модернизации образования информатику планируется изучать со второго класса. Все больше школ обучают малышей основам компьютерной грамоты, все больше учебников по информатике, ориентированных на начальную школу. Вместе с тем пока не выработана единая дидактическая линия обучения информатике на пропедевтическом уровне.

Как известно, пропедевтический курс информатики содержательно соответствует основным линиям базового курса, однако, мы считаем, что деятельностно (то есть по использованию форм и методов обучения) значительно отличается от него. На пропедевтическом уровне преподавания информатики необходимо более интенсивное использование игровых форм обучения, организация продуктивного (творческого) обучения. Более интенсивен по сравнению с базовым курсом воспитательный аспект. Очень важным моментом является то, что в рамках пропедевтического курса информатики необходимо усиление интеграционных составляющих на базе межпредметных связей в пределах учебных дисциплин в начальной школе. Все эти идеи реализованы при создании учебно-методического комплекта по информатике для начальных классов школ Чувашии (авторы Н. В. Софронова, Н. В. Бакшаева, А. А. Бельчусов). Комплект включает учебную тетрадь и методическое пособие, может быть использован как при безмашинном варианте обучения, так и при обучении в компьютерном классе.

11

Особенностью авторской концепции, отраженной в учебных тетрадях, является усиление социальных аспектов в содержании образования в пределах курса и активное использование национально-регионального материала в виде сказок, сюжетных героев, использования пиктограмм чувашского орнамента.

В соответствии с содержанием образования базового курса информатики в учебных тетрадях выделены следующие основные содержательные линии: информационная (информация, информационные процессы, средства передачи, хранения и обработки информации, устройство компьютера), алгоритмическая (понятие исполнителя, алгоритмы) и моделирование. Покажем, каким образом указанные выше идеи реализованы на практике в рамках авторского курса.

Структура урока в учебной тетради включает следующие три компонента: сюжет, задание и творческое задание. Сюжет позволяет авторам «подойти» к теме урока, основываясь на ситуациях, близких детям и в то же время отражающих проблематику урока. Например, урок по изучению условных алгоритмов начинается с сюжета «Снег на дорожках»: «Завтра опять придется расчищать от снега дорожки к дому», - вслух сказал Илем. «Не обязательно, - возразила Нарспи. – Только если ночью пойдет снег». Далее идет задание: Заполни пустые блоки в схеме.

Задание может быть продолжением сюжета или самостоятельным. Творческое

задание, как правило, предполагает работу дома. Например, творческое задание по теме «Информация»: «Узнай у пап и мам, бабушек и дедушек, что было интересного в их жизни, в какие игры они любили играть, какие передачи любили смотреть по телевизору. Сведения, которые ты узнаешь, запиши в таблицу».

Сведения

Мама Папа Бабушка Дедушка

Нет Да

Илем посмотрел в окно

Выпал ночью снег?

12

Одной из главных идей, нашедших отражение в учебных тетрадях, является

подготовка к жизни в информационном обществе. Социально ориентированные задания пронизывают все темы учебных тетрадей. Например, по теме «Поиск и анализ информации» после сюжета: «Девочка Нарспи приехала к Илему в гости в город Чебоксары и увидела на стенах домов, магазинов, столбах, много разных знаков и вывесок. Ты, наверно, видел их много раз. Помоги Нарспи понять, что означают эти знаки» - идет задание: «В таблице значения знаков перепутаны, расставь их правильно (проведи стрелки)».

ПЕШЕХОДНЫЙ ПЕРЕХОД

МИЛИЦИЯ

ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ, ОПАСНОЕ ДЛЯ ЖИЗНИ

АПТЕКА

АДРЕС ДОМА

ОСТАНОВКА АВТОБУСА

При изучении темы «Моделирование» наряду с информационными и

материальными моделями, рассмотрены социальные. Социальное моделирование представлено в детских играх, сказках, поговорках, стихотворениях и пр. Например, в одном из уроков после сюжета «Маугли»: «Илем, как ты думаешь, смог бы Маугли жить среди людей, – спросила Нарспи, когда они вместе с Илемом и Сарпиге смотрели мультфильм «Маугли». - Почему дети, выросшие среди животных, не

13

могут приспособиться к нормальной жизни?» «Я думаю, потому что они не знают, как жить среди людей и не играли в детстве в разные игры» - идет задание: Установите соответствие между социальным процессом и игрой, отражающей этот процесс.

Социальный процесс Игра Отношения в семье Найди клад Покупка товаров в магазине В песочнице Лечение людей Магазин Улучшение внешнего вида человека Дочки-матери Война Парикмахерская Строительство Больница Путешествия Казаки-разбойники

Одной из особенностей авторской концепции курса является включение заданий на принятие решений. Мы считаем, что в современном динамично развивающемся обществе важным качеством любого человека и профессионала является способность принимать разумные решения и нести за них ответственность. Формировать это качество необходимо уже с первых лет обучения в школе (а, возможно, и раньше, в семье и в детском саду). Например, после сюжета «Выбор мороженного»: «У Илема было 10 рублей, он зашел в магазин, чтобы купить мороженое, и растерялся. Мороженого было много, но что-то не нравилось, на что-то не хватало денег.

Давайте подумаем, какой из фактов может оказать решающее значение на выбор Илема.

Хватает

ли денег Хочу ли

я его съесть Это

мороженое рекламировали по телевизору

Это мороженое советует мама

Это мороженое посоветовал купить друг

Выбор

мороженого

Подумай, можно ли верить всему, что говорят в рекламе?» Идет задание: «При выборе кружка, в который ты хотел бы ходить, обычно

возникают сомнения. Трудно выбрать один кружок из многих. Заполни таблицу и подумай, какой бы кружок выбрал или не выбрал ты и почему». Кружок Танцева-

льный Музыка-льный

Спортивный Компьютер-ный

Твой выбор

Факты, влияющие на выбор решения

14

Использование фольклорного, исторического и национального материала – это еще одна из особенностей разработанных учебных тетрадей. Так, в теме «Исполнители» речь идет не только о реально существующих Исполнителях (подъемный кран, собака, светофор и пр.), но и о сказочных: «Напиши, какие Исполнители, и из каких сказок изображены на картинках».

_______________ _______________ ________________ _______________ _______________ ________________

(Имеются в виду ступа, сани и ковер-самолет). Для изучения темы «Алгоритмы» авторами был разработан Исполнитель

Робот Вышивальщик. Среда обитания Робота – клетчатое поле.

Система команд Робота Вышивальщика Шаг вниз Шаг влево-вниз

Шаг вверх Шаг вправо-вниз

Шаг влево Шаг влево-вверх

Шаг вправо Шаг вправо-вверх

Поднять иглу Опустить иглу

Такая система команд позволила рассмотреть основные понятия в теме

Алгоритмы на простых и наглядных упражнениях. В качестве примеров были использованы пиктограммы орнаментов чувашских вышивок. Например, «Среди последовательности команд Робота Вышивальщика выдели группу команд, которая задает повторяющийся фрагмент узора, и подсчитай число таких повторений».

«Вода, время»

Ответ:______раз.

15

Еще одно задание: «Посмотри на рисунок и напиши последовательность команд Робота Вышивальщика, с помощью которых можно изобразить повторяющийся фрагмент узора «Водная стихия».

«Водная стихия»

Сколько команд у тебя получилось? А как ты думаешь, остальные повторяющиеся фрагменты будут изображаться с помощью такого же числа команд»?

Задания, имеющие воспитательное значение, представлены в учебных тетрадях достаточно регулярно. Например, в уроке по теме «Организация деятельности человека по преобразованию информации» есть задание: «Перед тобой электронная страница сайта по адресу http://www.uznay-prezidenta.ru/ из Интернета. Посмотри внимательно и ответь на следующие вопросы:

1. Чей это сайт?______________________________________ 2. О чем эта страничка?________________________________ 3. Каково мнение Президента России о списывании домашнего

задания?__________________________________________ 4. Твое мнение совпадает с мнением Президента России?_____».

Интеграционный характер заданий реализован путем осуществления

межпредметных связей с такими дисциплинами, как математика, русский язык и чувашское слово, чтение, окружающий мир, рисование и др. Например, задание по теме «Средства обработки информации» имеет непосредственное отношение к математике: «Калькулятор, так же как и компьютер умеет быстро обрабатывать числовую информацию. До их появления считали с помощью счет (абаков), арифмометров, логарифмических линеек. Вычисли с помощью счет следующие примеры:

6-3= 7+2= 52-20=

34-13= 75-52= 80-18=»

18+51-12-10+2= 34-11+12-35=

16

Продуктивный характер обучения реализован за счет включения творческих заданий, причем они есть практически на каждом уроке (иногда даже по два задания). Результатом выполнения таких заданий, как правило, является продукт деятельности школьников. Например, «Найди на одежде, полотенцах, салфетках, скатертях, платках или в книгах чувашские узоры. Изобрази рисунки узоров, которые тебе понравились. Используй цветные карандаши».

Увеличение доли игровых форм обучения осуществляется за счет включения информационных игр, которые планируется проводить во второй части урока систематические, если выбран безмашинный вариант обучения, или разово, если вторая часть урока проходит в компьютерном классе. Под информационными играми будем понимать игры, основанные на информационных процессах: передача, обработка, кодирование и декодирование информации и пр. Заметим, что такие игры вполне уместны не только на пропедевтическом уровне, но и в более старших классах.

При описании игр мы выделяли их основное дидактическое значение и различаем следующие группы:

- анализ и обобщение информации; - передача информации; - креативные игры; - игры на развитие эрудиции.

Анализ и обобщение информации: В этих играх требуется и развивается умение собирать, обобщать, анализировать информацию. Часто играют командой, где важно не только поразмыслить над своей информацией, но и слышать, что спрашивают другие, запоминать это, сопоставлять со своими фактами. Таким образом формируется опыт работы в коллективе, группе, что очень важно в аспекте социальной адаптации.

Передача информации (в этих играх, как правило, задействованы невербальные каналы передачи информации): Дидактическое значение этих игр весьма высоко. Действительно, навыки передачи информации невербальными каналами (мимика, жест, поза, жестикуляция и пр.) имеют важное значение в повседневной жизни школьников, и будут иметь еще большее значение в будущей активной социальной и профессиональной деятельности. Однако в школе нет таких уроков, где бы школьников учили владеть этими способами передачи информации. Умение верно передать смысл сообщения не только словами, но и «общим выражением тела» очень пригодится учащимся в жизни, поэтому этому надо учить, в том числе, и на уроках информатики.

Креативные игры: Это игры на развитие творческого воображения путем сочинительства (составление предложений) или художественного творчества (рисование). Мы отнесли их к курсу информатики, поскольку в каждой игре обрабатывается или продуцируется информация, представленная в различных видах.

Игры на эрудицию: Такие игры полезны как средство расширения словарного запаса учащихся, выработки навыков работы со словарями и другими источниками справочной информации.

Подводя итог, отметим, что комплект находится на стадии экспериментальной апробации, его можно приобрести, сделав заявку по адресу n_sofr@cbx.ru. Авторы будут благодарны за все сделанные замечания.

17

Э.К. Брейтигам, С.Д. Каракозов Барнаульский государственный педагогический университет

УЧЕБНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАТИКИ

ПРИ ИЗУЧЕНИИ НАЧАЛ МАТЕМАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА В ШКОЛЕ

Использование новых информационных технологий «как высокоэффективного

педагогического инструмента, позволяющего получить новое качество образовательного процесса при меньших затратах сил и времени как преподавателей, так и учащихся» [5] требует от учителя –предметника приобретения новых знаний и умений по овладению новыми информационно-коммуникационными технологиями (ИКТ) и осмысления преподаваемого им курса с новых позиций.

Остановимся на примере применения элементов ИКТ при изучении старшеклассниками начал математического анализа. Излагаемые в данной статье положения являются итогом более чем десятилетнего теоретического исследования, экспериментальной работы в педагогических и лицейских классах школ города Барнаула и Алтайского края, а также опираются на результаты организуемого нами в течение четырех лет Всероссийского Педагогического фестиваля «INTERNET и образование», в частности, работы его секции «Преподавание математики». Анализ этого опыта показывает, что применение ИКТ при изучении начал математического анализа в школе требует переосмысления содержания учебной дисциплины с позиций выделения основных содержательных идей (смыслов) изучаемого математического материала, возможностей их реализации средствами ИКТ, использования знаково-символической деятельности при изучении начал анализа и перехода с одной формы представления информации на другую, реализации межпредметных связей (в частности, возможностей интеграции уроков математики и информатики).

Математический анализ возник и используется как средство для описания физической картины мира, для описания процессов движения макротел (движения планет), их взаимодействия; произвольных процессов изменения, развития. Само возникновение математического анализа, его роль в науке связаны с тем, что его аппарат является инструментом изучения «реальных» функций – закономерных связей между величинами; величины же удобно считать непрерывными. Создание математического анализа привело к появлению новых представлений, установлению новых содержательных связей и обобщений. Именно идеи и аппарат математического анализа дали возможность построить современную механику, гидродинамику, теорию упругости.

О том, что изучение математики переменных величин приучает к математическому исследованию явлений природы и процессов техники в их живой изменчивости, а не статической неподвижности; исследованию величин в их взаимной зависимости, писал А.Я. Хинчин [6].

Таким образом, одной из отличительных особенностей курса математического анализа, которая, несомненно, должна найти свое отражение в «школьном» учебном предмете, является наличие инструментария описания процессов движения и изменения, а также идея моделирования. Именно эти идеи могут быть достаточно наглядно представлены на уроках при введении основных понятий начал анализа с использованием пакета «Живая геометрия», демонстрирующего, например,

18

«предельное положение секущей» графика функции. То есть в данной ситуации компьютер используется как средство визуализации идеи движения и изменения, заложенной в анализе.

Важность визуализации знания несомненна. Если самонаблюдения людей науки свидетельствуют о том, что зрительные образы широко используются творческим мышлением и полезны для него, то психологические исследования демонстрируют, что они необходимы: мышление всегда использует зрительные образы, человек может помыслить какое-либо понятие, только визуализировав его, выразив в зрительном образе. Абстрактные понятия, такие, например, как «бесконечность» и «предел функции», не составляют исключения. Исследования показали, что испытуемые могли включить их в свое мышление только посредством какого-либо зрительного образа, всегда индивидуального и не имеющего однозначной семантической связи с соответствующим понятием.

Использование различных форм представления математических фактов (вербальная, знаковая, графическая, наглядно-действенная и др.) тесно связано с интерпретацией; оно также оказывает положительное влияние на постижение смысла и значения абстрактных математических понятий, но требуется специально разработанная методика, позволяющая ученику переходить с одной формы представления на другую, выбирать наиболее подходящую для конкретной ситуации. Психологом Л.М. Веккером [3] показано, что максимально эффективны подходы, в которых одновременно используются различные формы представления информации, например, словесная и графическая, демонстрация опытов и записи формул, объясняющие эти явления. Следует отметить, что Л.М. Веккер считает умение человека выразить одну и ту же мысль различными предложениями, в различных формах представления информации может служить одним из показателей ее понимания. Актуальность положения непосредственно связана со спецификой математического знания, с абстрактным характером содержания учебного материала, поэтому его знаковое представление играет роль предмета оперирования при усвоении. Специфика содержания учебного материала оказывает влияние на соответствующую предметно-понятийную деятельность, которая в значительной мере преобразуется в знаково-символическую. При этом возрастает значение и роль идеи моделирования при изучении математического анализа в школе.

С целью воплощения указанных идей при обучении старшеклассников началам анализа нами разработаны и апробированы специальные лабораторные работы, в процессе выполнения которых учащиеся средствами ИКТ создают модели исследуемых явлений, изучают их на построенных моделях. При этом модели строятся таким образом, чтобы они раскрывали смысловую сторону рассматриваемых явлений.

Содержанием лабораторных работ являются специально подобранные задачи, направленные на выявление смысловых аспектов математического понятия. Они служат активизации мыслительной деятельности учащихся через расширение смыслового пространства нового знания; его включения в новые связи, новые формы представления данного явления, включению новых знаний в личностный опыт.

Приведем примеры задач, решение которых, главным образом, направлено на выявление смысловой стороны понятия «предел функции» являются следующие.

19

Задача 1. Как изменяются корни квадратного уравнения 0842 =−+ xax и график соответствующей параболы, когда величина a стремится к нулю?

Задача 2. Как изменится масса m0 некоторого тела при его движении со скоростью, близкой к скорости света, если известно, что изменение массы тела вычисляется по формуле

2

0

1 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−

=

cv

mm

, где v-скорость тела, а с - скорость света.

Решение предлагаемых задач целесообразно рассмотреть после того, как у учащихся сформировалось первичное наглядно-интуитивное представление о понятии и приобретены некоторые навыки оперирования с ним. Урок рекомендуется проводить в форме лабораторной работы в компьютерном классе. Решение задач ведется в диалоговом режиме, так как именно такой метод способствует выявлению сути проблемы и ее пониманию учащимися, участвующими в диалоге.

Перед выполнением лабораторной работы задача конкретизируется вопросами: • в какую линию «вырождается» (стремится обратиться) парабола? • сколько получается точек пересечения графика с осью Ох при каждом

конкретном значении параметра а и в «предельном случае»? • как располагаются точки пересечения относительно друг друга? • каковы «предельные значения» координат точек пересечения и как эти

значения связаны с коэффициентами квадратного трехчлена? Для проведения занятия на компьютере мы рекомендуем установить пакет

математических программ (в нашем случае, это был Maple 6). Вторая задача решается аналогичным образом (придаются различные значения

параметру v, приближающиеся к значению скорости света). Выводы, к которым совместно с учащимися приходим в результате решения

рассмотренных задач: понятие предела функции используется в тех ситуациях, в которых нужно математическими средствами описать процесс неограниченного приближения некоторого изменяющегося явления к статическому, при описании ситуации близости.

В классах гуманитарного профиля задача рассматривается при конкретных значениях параметров b и c, при этом изменяются лишь значения параметра а. В классах с повышенным уровнем математической подготовки задача может быть дана в «общем» виде, а в классах с углубленным изучением математики целесообразно предложить учащимся (используя формулу корней квадратного уравнения и свойства операций над пределами) доказать аналитически полученные графически и арифметически результаты. Наибольшая эффективность усвоения достигается при проведении лабораторной работы, когда каждый ученик работает со «своей параболой», используя конкретные числовые значения коэффициентов b и с. Эту же задачу можно использовать в качестве одной из мотивационных при введении «бесконечных» пределов.

Отметим, что приведенные и другие, подобные им задачи мы рассматриваем

как составную часть учебно-познавательной ситуации, являющейся структурной единицей учебно-познавательного процесса. Обоснованность нашего выбора подтверждается исследованиями В.И. Загвязинского, И. И. Ильясова, М.В. Кларина, В. Серикова и др.

20

Нами учебно-познавательная ситуация рассматривается как одна из характеристик целенаправленного взаимодействия двух субъектов обучения (учителя и учащегося), ведущего к осознанному, понимающему усвоению учащимся содержания образования и способствующего развитию учащегося. В основу описания ситуации мы взяли характеристику М.В. Кларина, дополнив ее выделенными в тексте моментами. Последние обусловлены задачами реализации деятельностно-смыслового подхода в контексте развивающего обучения старшеклассников началам математического анализа. При планировании и реализации деятельностно-смыслового подхода к формированию у старшеклассников абстрактных математических понятий целью организации учебно-познавательной ситуации является развитие учащегося как будущего активного субъекта общественной и трудовой деятельности, становление его личности через достижение им понимания изучаемого материала в предметной области «Математика». Постановка цели дает возможность активизировать у ученика внутренние его основания (знания, убеждения, методы действия, смыслы) с тем, чтобы самому управлять своей деятельностью. Таким образом, задача ситуации – поставить ученика в позицию субъекта активной деятельности. Структура ситуации – специфическая цель обучения, условия и деятельность учителя и учащихся по отношению к подлежащему усвоению фрагменту материала. Последовательность ситуаций строится в соответствии с этапами формирования математического понятия. Учебные ситуации, связанные с введением нового материала определяются спецификой соответствующего этапа процесса учения: 1) уяснение содержания и действий, усваиваемых в учении и 2) отработка (освоение, закрепление) знаний и действий [4, C. 83].

В соответствии с целями и методологией нашего исследования содержательной составляющей учебно-познавательной ситуации являются: • организация деятельности целеполагания учителем и принятие

соответствующих целей учащимися; совместная формулировка проблемы; • уточнение образовательного объекта; • переструктурирование теоретического материала в соответствии с выделенным

образовательным объектом, позволяющее четко выделить основные идеи (смыслы) и алгоритмы раздела;

• конкретизация целей - формулировка учебной задачи; • разрешение ситуации в процессе решения системы задач– исследования,

сопутствующей деятельности общения; • демонстрация и систематизация полученной образовательной продукции; • работа с культурно-историческим аналогом (включая и сравнение различных

точек зрения на изучаемую проблему); • рефлексивная деятельность учащихся, завершающая каждую учебно-

познавательную ситуацию. Она реализуется по двум направлениям: что изменилось во мне, достигли ли первоначальной цели и каков смысл и перспективы в исследовании данной проблемы. Средством выявления специфики понятий курса начал математического

анализа и осуществления деятельностно-смыслового подхода в обучении служит диалог, выступающий в данном случае как педагогическая технология, способствующая постижению специфики изучаемого понятия.

Другой пример процесса моделирования средствами ИКТ с акцентированием внимания на различных формах представления знаний при изучении темы:

21

«Исследование функции и построение ее графика» (Х класс) подробно описан нами в статье [1].

В качестве еще одного примера рассмотрим понятие определенного интеграла. Структурно-предметный аспект смысла понятия «определенный интеграл» - идея квадрируемости («опытная» составляющая) и идея аддитивной функции промежутка («научная сторона»); взаимосвязи операции интегрирования и задачи квадрируемости и вычисления площади плоской фигуры. Значение – число, его интерпретация зависит от выбранного определения: результат суммирования счетного множества бесконечно малых величин; разность двух значений первообразной на концах промежутка интегрирования.

Поскольку «опытная» составляющая связана с идеей квадрируемости, то целесообразно при изучении этого понятия в школе опираться на указанную составляющую понятия «определенный интеграл». Именно поэтому полезно при изучении понятия показать как можно более широкие возможности использования его при решении различных задач.

Сочетание различных форм представления содержания, смысла, операционной стороны математических понятий (словесной, знаково-символической, графической), позволяет лучше учесть индивидуальные особенности стиля мышления и памяти учащихся. Переход от одной формы представленности понятия к другой, использование различных форм при решении задач, как показывают исследования психологов, способствуют сознательному усвоению основных понятий темы и их свойств, применению их в различных ситуациях, а значит, - развитию личности обучаемого.

В процессе работы нами была создана система лабораторных работ по курсу начал математического анализа, при проведении которых используются ресурсы ИКТ. Их экспериментальная апробация показала, что организация информационно-коммуникационной предметной среды при выполнении лабораторных работ и специальных творческих заданий по математике позволяет активно использовать их при проектировании учителем учебно-познавательных ситуаций, а также в дальнейшем организовать исследовательскую деятельность учащихся с помощью метода проектов.

Таким образом, ИКТ дают мощное средство для визуализации процессов движения и изменения, описываемых в курсе математического анализа, а также для проведения лабораторных работ, в процессе которых осуществляется моделирование изучаемых явлений и последующее их изучение с помощью действующих моделей.

Литература 1. Брейтигам Э.К., Тевс Д.П. Интегрированные уроки математики и информатики//

Информатика и образование, 2002, 2, с. 89-94. 2. Я.А. Ваграменко, С.В. Богданова, В.А. Рыжов, С.А.Жданов, С.Д. Каракозов.

Основные направления информатизации педагогического образования // Педагогическая информатика, 2002, 1. С.19- 30.

3. Веккер Л.М. Психика и реальность: единая теория психических процессов.– М.: Смысл, 1998.- 684с. (Под общей редакцией А.В. Либина).

4. Ильясов И.И. Структура процесса учения: Монография.- М.: Изд-во МГУ, 1986.- 200с. 5. К.Колин. Информатизация образования: новые приоритеты // Alma Mater, 2002, 2.

С.16. 6. Хинчин А.Я. Педагогические статьи./ Под ред. Б.В. Гнеденко. – М.: АПН РСФСР,

1963. – 203с.

22

В.В. Пекшева Уральский государственный педагогический университет, г. Екатеринбург СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ШКОЛЬНОГО ПРОФИЛЬНОГО КУРСА

«ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ»

В данной работе указано место разработанного профильного курса «Основы построения экспертных систем» в общеобразовательной школе. Сформулированы его цели и задачи, раскрыто содержание, даны методические рекомендации по преподаванию курса, предложены варианты изложения, тематическое планирование.

Введение

В рабочих документах II Международного конгресса ЮНЕСКО «Образование

и информатика», проходившего в Москве в июле 1996 года, было отмечено, что одним из основных противоречий современной школы является несовпадение педагогических целей и целей, к которым стремится учащийся. На преодоление этого противоречия направлена нынешняя реформа школьного образования. Постановлением правительства 224 от 23.03.2001 года одобрена концепция структуры и содержания общего образования, в соответствии с которой на III ступени осуществляется профильное обучение, обеспечивающее личностную ориентацию учащихся. При этом, в отличие от знакомых специализированных классов с углубленным изучением тех или иных предметов, профильное обучение предполагает создание условий для глубокого овладения учащимися избранными учебными предметами с целью подготовки к продолжению образования, а также их подготовка к профессиональной деятельности в гуманитарной, естественно-математической или технологической сферах [1,с.79]. Для реализации этой концепции разработано три варианта базисного учебного плана.

В концепции содержания образовательной области «информатика» [2,с.21] уже на втором этапе выделены три направления обучения информатике в школе, одно из которых носит явно фундаментальный характер, тогда как два других направлены на предпрофессиональную подготовку школьника. Такое же разделение предлагается в работе [3, с.15], авторы которой формулируют цели обучения информатике в школе в следующем виде: 1) формирование основ научного мировоззрения; 2) формирование общеучебных и общекультурных навыков работы с информацией; 3) подготовка школьников к последующей профессиональной деятельности и 4) овладение информационными и телекоммуникационными технологиями.

Однако, анализ базисных учебных планов [4], показывает, что новая концепция структуры и содержания образования отводит информатике роль обслуживающей дисциплины.

Значительно шире видится роль информатики в концепции образовательной области «Информатика» («Информатика», 17/2001), в которой формулируется «сверхзадача» перехода к полноценному общеобразовательному курсу На профильном уровне (уровень Б) в обязательном минимуме содержания образования включены теоретическая информатика и ее аппаратное обеспечение, все, известные на сегодняшний день информационные технологии и плюс к этому еще так называемая социальная информатика. То есть полноценный академический курс, в

23

котором обо всем понемногу, и который подразумевает формирование у учащихся представления об информационной картине мира, моделировании как методе познания и т.д.

Профилизация, которая предполагает предпрофессиональную подготовку учащихся, не обязательно рассчитывающих на получение высшего образования, возможна за счет межпредметного, интегративного характера дисциплины информатика на углубленном уровне С.

Возникает резонный вопрос учителя (например, [5]), кто этот углубленный уровень будет осваивать. Допустим, учитель информатики в силу своего образования может справиться с физико-математическим профилем, а как быть с остальными профилями? Конечно, учителей-предметников можно подготовить к преподаванию профильного курса, скажем, через магистратуру, хотя эта задача слишком масштабная и вряд ли может быть реализована в сжатые сроки.

Впрочем, это вопрос общего характера к концепции структуры и содержания, и профилизации. Нас интересует, где собственно профориентация в образовательной области «Информатика».

Между тем на современном рынке труда постоянно разрастается сектор, требующий специалистов среднего звена именно в компьютерной области, то есть информатиков. Кто должен разрабатывать те информационные технологии, которые внедряются во все сферы человеческой деятельности? Кто должен обслуживать миллионы и миллионы единиц компьютерной техники, администрировать локальные сети, объединять информационные ресурсы компании в единую базу, удобную для принятия управленческих решений, обеспечивать защиту информации? Естественно, что это осуществляют специалисты, владеющие языками программирования, в том числе, на аппаратном уровне. Статистика показывает, что в мире до 50% программистов не имеют высшего образования, хотя динамика рынка труда заставляет их постоянно повышать квалификацию. Это несколько иное, чем «законченное высшее».

Не все участники разработки концепции и экспериментальных учебных планов согласны с тем, что выпускники полной общеобразовательной школы должны иметь возможность найти достойное место на рынке труда. Автор данной статьи как раз придерживается мнения, что профильный курс информатики (именно, информатики без интеграции с другими предметами) должен обеспечить такую возможность на базе углубленного изучения программирования, в том числе, логического.

Моделирование курса «Основы построения экспертных систем»

Среди профильно-ориентированных курсов в рамках продолжения базового

образования по информатике достойное место должен занять курс «Основы построения экспертных систем».

Экспертные системы (ЭС) – это яркое и быстро прогрессирующее направление в области искусственного интеллекта. Пожалуй нет ни одной проблемной области, в которой не предпринимались бы попытки создания ЭС. Их отличительной чертой является способность накапливать знания и опыт наиболее квалифицированных специалистов в какой-либо узкой предметной области. Уровень пользователей ЭС варьируется в широком диапазоне от бухгалтера и менеджера среднего звена до высших руководителей, несущих ответственность за принятие стратегических решений. Поэтому среди профильно-ориентированных курсов в

24

рамках продолжения базового образования по информатике представляется весьма полезным введение курса «Основы построения экспертных систем».

Отправными точками при моделировании нового учебного предмета являются:

• выявление объективной потребности в нем на основе изучения нормативных документов, существующих научно-методических материалов и учебно-методического обеспечения;

• выявление реальной возможности создания курса с учетом уровня требований к знаниям и умениям учащихся, их математической и пользовательской подготовке.

Схема 1. Этапы проектирования курса «Основы построения экспертных систем»

25

Затем следует этап соотнесения потребностей в курсе с возможностями его

реализации. Далее выделяются цели и задачи курса, и на этой основе предлагается

инвариантная часть курса, а также общие принципы построения вариативных частей. Основываясь на указанных положениях, отбирается учебный материал,

разрабатываются методические и дидактические материалы для проведения курса, проводится его апробация. Эта процедура описывается ниже.

Место курса «Основы построения экспертных систем» в общеобразовательной школе

При разработке принципов построения обсуждаемого курса необходимо

определиться с его местом в общеобразовательных учреждениях (школах, лицеях, колледжах, гимназиях), т.е. указать возрастную ступень, для которой он предназначен, направленность учреждения. При этом необходимо учесть возрастные и психологические особенности учащихся, уровень их подготовленности к изучению дисциплины.

Проект федерального компонента государственного образовательного стандарта начального общего, основного общего и среднего (полного) образования (образовательная область «Информатика» ) [6] фиксирует местоположение предлагаемого курса – старшие классы полной средней школы. Действительно, к этому времени в базовом курсе информатики должны быть получены необходимые знания, умения, навыки в области алгоритмизации и программирования, начальные представления о формализации и моделировании, достигнут достаточный уровень владения современными технологиями обработки, хранения и передачи информации. В частности, для школ и классов математического профиля возможно углубленное изучение программирования и методов вычислительной математики, для школ естественнонаучного профиля – курс информатики, связанный с применением компьютера для моделирования, для обработки данных эксперимента.

Достигнутая в основной школе математическая подготовка позволяет использовать элементы математической логики для представления знаний.

Возрастные и психологические особенности учащихся старшей ступени, как показывают многочисленные исследования,позволяют усвоить предлагаемые теоретические знания и самостоятельно конструировать некоторые экспертные системы. Таким образом, можно сделать вывод, что место курса «Основы построения экспертных систем» - старшие классы полной средней школы.

В полном объеме курс «Основы построения экспертных систем» может быть реализован в классах с физико-математическим или естественнонаучным профилем, поскольку на средней ступени учащиеся получили должную подготовку, то позволяет продолжить обучение на достаточно прочном фундаменте. Таким образом, предлагаемый курс рассчитан в основном именно на учащихся профилей указанной специализации. Тем не менее, в меньшем объеме и с менее сложной математической платформой, с акцентом, например, на мультимедийные системы он может быть полезен как профильный курс информатики и для учащихся старшей ступени общеобразовательной школы с любым направлением специализации или без таковой.

26

Цели и задачи курса «Основы построения экспертных систем»

Цели предлагаемого курса отвечают в первую очередь концепции

федеральных компонентов государственных образовательных стандартов [6], а именно:

• формированию основ научного мировоззрения; • развитию мышления учащихся; • подготовке учащихся к практической деятельности, продолжению

образования. В работах И.В.Роберт [7] выделены наиболее значимые с позиций

педагогических принципов методические цели, реализация которых оправдывает использование компьютера. По нашему мнению они тесно связаны с целями курса «Основы построения экспертных систем» и, следовательно, оказывают влияние на формулировку задач курса:

• «индивидуализация и дифференциация процесса обучения (за счет возможности поэтапного продвижения к цели по линиям различной степени сложности);

• моделирование и имитация изучаемых процессов и (или) явлений с переходом реальность-модель и наоборот;

• усиление мотивации обучения; • формирование умения принимать оптимальные решения или

вариативные решения в сложной ситуации» и др. с этих позиций проанализируем основные задачи курса «Основы построения экспертных систем».

1. Общее развитие и становление мировоззрения учащихся. Курс должен выполнять развивающую функцию, поскольку при его изучении

учащиеся продолжают знакомство с еще одним методом познания окружающей среды – системным подходом к решению проблем средствами информационных систем. В ходе работы с моделями представления знаний, в том числе при изучении основ теории нечетких знаний, приобретаются новые знания, умения, навыки. Некоторые ранее полученные сведения конкретизируются и систематизируются, рассматриваются под другим углом зрения. Становлению научной картины мира в данном случае способствует еще и тот фактор, что в процессе изучения материала курса обучаемые должны постичь основы системного подхода и научиться использовать его в качестве инструментария для познания реальности или научных исследований.

2. Овладение основами системного подхода как метода познания. Основной упор необходимо сделать на выработку общего методологического

подхода к решению проблемы или задачи. Здесь необходимо продемонстрировать, что системный подход есть универсальный инструмент для решения самых разнообразных задач.

3. Выработка практических навыков использования системного подхода при решении задач.

На примере рядя задач из различных областей науки и практической деятельности необходимо проследить все этапы системного подхода к их решению – подготовки, выявления проблемы и ее решения, показать важность и необходимость каждого звена (схема 2). При решении конкретных задач следует выделять и подчеркивать соответствующие этапы решения. Решение данной задачи

27

предполагает поэтапное формирование практических навыков системного подхода, для чего служат учебные задания с постепенно возрастающим уровнем сложности и компьютерные лабораторные работы.

4. Содействие профессиональной ориентации учащихся. Учащиеся старшей ступени школы стоят перед проблемой выбора будущей

профессии. Проведение курса «Основы построения экспертных систем» способно выявить тех из них, кто имеет способности и склонность к исследовательской деятельности. Этим учащимся можно рекомендовать выбрать такие специальности, как «Информатика», «Прикладная математика», «Математическое моделирование» и др. Способности учащихся на всем протяжении изучения курса следует развивать различными способами, поддерживать интерес к нахождению решения задачи с помощью системного подхода, предлагать для выполнения задания различной сложности. Таким образом, развитие творческого потенциала учащихся и профориентация – одна из задач нашего курса.

5. Преодоление предметной разобщенности, интеграция знаний. В рамках курса предлагаются задачи, связанные с различными областями

знания, что делает его интегративным. Для того чтобы построить экспертную систему, правильно организовать ее структуру, создать базу знаний, необходимо не только владеть соответствующей терминологией, но и ориентироваться в той области знаний, для которой предполагается создание экспертной системы. Реализация межпредметных связей в таком курсе не только декларируется, но является зачастую основой для достижения результатов обучения. Предполагается использование дополнительного математического аппарата: математической логики, алгебры высказываний, логики предикатов первого порядка.

6. Развитие и профессионализация навыков работы с компьютером. Пред учащимися ставится задача не только поэтапно, с использованием

системного подхода, прийти к решению проблемы, т.е. построению структуры будущей экспертной системы и созданию базы знаний, но и представить полученные результаты поиска решения проблемы в оптимальном для восприятия пользователя виде. А для этого необходимо освоение технологии создания дружественного интерфейса экспертной системы, присутствие графических объектов, диаграмм, элементов динамических структур. Программа должна обладать адекватным интерфейсом, вести диалог с пользователем. Все это предполагает дополнительные требования к знаниям и умениям в области программирования, приобщает к более полному изучению возможностей современных парадигм и систем программирования. Также при использовании соответствующего программного обеспечения, например, среды разработки приложений Visual Prolog 4.0, учащиеся постигают наиболее прогрессивную технологию визуального программирования.

Таким образом, перед предлагаемым курсом стоят разнообразные задачи. Решение их в полном объеме позволит учащимся овладеть методикой системного подхода к решению проблем, основами технологии искусственного интеллекта, в частности методам создания и использования экспертных систем. Изучение курса способствует оказанию существенного влияния на общее развитие и формирование мировоззрения учащихся, интеграции знаний по различным дисциплинам, осуществлению работы с компьютерным программным обеспечением на более высоком уровне.

28

Этап 1: ПОДГОТОВКА 1. Рассмотрение объекта как системы. 2. Определение окружения объекта. 3. выделение подсистем объекта.

Этап 2: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ 4. Переход с уровня системы на уровень подсистемы. 5. Анализ работы элементов системы.

Этап 3: РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ 6. Выявление альтернатив решения. 7. Оценка альтернатив решения. 8. Выбор лучшей альтернативы. 9. Исполнение решения.

10. Оценка эффективности исполненного решения.

Структура курса Сформулируем достаточно общим образом структуру обсуждаемого

курса на таком уровне детализации, на котором эта структура представляется инвариантной по отношению к более детальному планированию. При этом основными факторами являются:

• цели и задачи курса, сформулированные выше; • структура общеобразовательной подготовки по информатике и по

математике в основной школе; • содержание указанной подготовки.

При таком подходе курс будет включать следующие содержательные линии.

1. Системный подход при решении проблем. Основной упор следует сделать на выработку общей методики решения

задач с использованием системного подхода. В рамках курса этому должны способствовать как изучение общих вопросов теории искусственного интеллекта, так и реализация указанного подхода при решении конкретных задач.

Основные этапы системного подхода, указанные на схеме, должны быть неоднократно пройдены и, таким образом, прочно усвоены. В то же время следует неустанно отмечать тот факт, что, вообще говоря, в любой исследовательской деятельности нет проторенных путей, и конкретное наполнение элементов схемы каждый раз будет различным. Усвоению этапов системного подхода способствует также тот фактор, что рассматриваемые задачи являются «непоставленными», поэтому работа именно с таким типом задач позволит учащимся получить наиболее полное представление о системном подходе.

Схема 2. Содержание системного подхода к решению проблем

29

2. Линия «дополнительной математической подготовки». В профильном курсе обойтись базовой математической подготовкой чаще

всего не удается. Поэтому приходится в той или иной мере расширять математические знания учащихся. Объем дополнительного материала определяется уровнем подготовленности учащихся и, как следствие, содержанием курса.

В курсе «Основы построения экспертных систем» имеется возможность продемонстрировать, как математический аппарат является платформой для декларативной парадигмы программирования. Таким образом можно показать связь этой науки с другими. Данный подход дает дополнительный толчок учащимся к дальнейшему изучению математики, к развитию своих математических способностей.

3. Логическое программирование. Неотъемлемой частью курса является разработка и написание программ.

Конечно, если поставить целью исследования лишь построение базы знаний для экспертной системы, то можно воспользоваться специализированным программными оболочками, поскольку это ускорит процесс создания экспертной системы. Но если ставится цель отработки технологической цепочки создания экспертной системы в полном объеме, то нельзя пропускать некоторые ее звенья. Самостоятельная разработка программы позволяет более осознанно работать с экспертной системой, степень понимания сущности изучаемого явления в этом случае значительно глубже.

В то же время такой подход позволяет школьникам познакомиться с ранее неизвестным подходом в программировании – логическим программированием, поскольку изучаемые методы программирования в базовом курсе относятся исключительно к алгоритмическим и используют только процедурный подход.

4. «Пользовательская» линия. Поскольку существует необходимость вывода решения экспертной системы в

понятном и приемлемом для пользователя виде, то здесь не обойтись без использования текстовых и графических, статических и динамических объектов. Их можно импортировать в экспертную систему из других приложений: текстовых редакторов, графических процессоров, музыкальных процессоров и т.п. Таким образом, дальнейшее развитие находят и ранее полученные навыки работы с современными офисными программами.

5. Технология разработки экспертных систем. Знакомство школьников с различными моделями представления знаний,

которые и являются в определенной мере моделями процессов мышления, призвано показать взаимосвязь различных сфер, объединенных областью знания, получившей название искусственный интеллект. Во время работы над созданием экспертной системы учащемуся предоставляется возможность совместить в своем лице трех участников процесса разработки (это системный аналитик, эксперт по проблеме и пользователь). Здесь же ему необходимо применить системный подход к изучению и постановке проблемы, правильно спроектировать будущую экспертную систему и разработать ее структуру. Овладение такими знаниями дает шанс ребенку более осмысленно в будущем подходить к решению любой задачи, применять научные методы при поиске оптимального решения, взвешенно и трезво оценивать риски при решении проблем, наконец, приходить к оптимальному решению в более короткий срок, получая при этом явное преимущество перед конкурентами.

Хочется подчеркнуть, что каждая из приведенных выше содержательных линий является необходимой. Действительно, только комплексная поддержка всех

30

линий создает тот содержательный стержень, который делает курс целостным, в достаточной степени завершенным и непротиворечивым. В свою очередь, это отвечает целям и задачам курса «Основы построения экспертных систем». Необходимость поддержки каждой из содержательных линий особенно актуальна в школах или классах физико-математического и естественнонаучного профиля. В то же время, в школах без дополнительной специализации некоторые линии (например, логического программирования, дополнительной математической подготовки) могут быть ослаблены. Но это не означает, что они должны быть упущены совсем.

При углубленном изучении курса «Основы построения экспертных систем» названные содержательные линии могут быть развиты, дополнены другими. В предлагаемом изложении они представляются вполне достаточными.

Содержание курса, методические рекомендации по его преподаванию,

требования к знаниям, умениям и навыкам учащихся

Как отмечает Ю.К.Бабанский [8], «содержание обучения определяется учебным планом, государственными учебными программами и учебниками по данному предмету. Содержание отдельных уроков конкретизируется учителем с учетом поставленных задач, необходимости отражения в содержании предмета специфика производственного и социального окружения школы, уровня подготовленности, интересов учеников».

При отборе материала, составляющего содержание курса «Основы построения экспертных систем», мы руководствовались общедидактическими принципами научности, доступности, связи его с другими дисциплинами, соответствия возрастным особенностям учащихся. Важной составляющей при отборе материала являлся учет уровня общей подготовки учащихся (в частности, математической), поскольку данный фактор оказывает определенное влияние на восприятие изучаемых тем курса.

В построенном нами курсе выделены следующие разделы. 1. Введение в интеллектуальные системы. 2. Основы логического программирования. 3. Создание динамических баз данных. 4. Создание экспертных систем. 5. Проектирование и реализация экспертных систем, базирующихся на

правилах. 6. Проектирование и реализация экспертных систем, базирующихся на

логике. Такое содержание наиболее адекватно отражает выделенные выше

содержательные линии и отвечает задачам курса «Основы построения экспертных систем». Данное содержание представляется инвариантным по отношению к указанному курсу и должно составить его основу.

По нашему мнению, в предлагаемом курсе целесообразно изучать процессы разработки моделей представления знаний на основе системного подхода, опираясь на аппарат математической логики. Это связано с тем, что, как отмечалось ранее, курс предназначен для учащихся, склонных к изучению математики, информатики. Указанные разделы представляют именно те предметные обрасти, знания которых отвечают приведенному требованию.

Следует заметить, что разработка и реализация экспертных систем может привлечь и учащихся, склонных к изучению гуманитарных предметов, поскольку

31

здесь предоставляется возможность конструировать модели представления знаний из любой предметной области. Однако, это тема отдельного разговора.

Несколько слов о содержательных задачах, предлагаемых в разделах курса. Сразу следует отметить, что этот перечень является примерным и может варьироваться в широком диапазоне. Приведем несколько факторов, которые могут оказывать влияние на выбор конкретных содержательных задач: частные цели и задачи обучения «Основам построения экспертных систем», профиль образовательного учреждения, где проводится курс, подготовка учащихся по общеобразовательным дисциплинам, интересы учащихся, интересы и склонности учителя и др. Таким образом, представленных здесь перечень заданий может служить лишь ориентиром при собственном планировании курса «Основы построения экспертных систем».

Вариативная часть курса должна зависеть от профильной специализации образовательного учреждения или класса, где ведется преподавание курса. В этом случае основной упор делается на соответствующую предметную область, создаются модели представления знаний из этой области. Например, в школах с углубленным изучением экономики это будут базы данных и экспертные системы из области экономики, в школах или классах с углубленным изучением химии и биологии школьники смогут самостоятельно моделировать системы определения вида животных или поиска химического элемента по некоторым признакам.

Литература

1. Профильное обучение: Эксперимент / Под ред. А.Ф. Киселева. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001. – 512 с.

2. Концепция содержания обучения информатике в 12-летней школе // ИНФО, 2000, 2, с.17-22.

3. Леднев В.С., Кузнецов А.А., Бешенков С.А. О теоретических основах содержания обучения информатике в общеобразовательной школе // ИНФО, 2000, 2, с.13-16.

4. Пекшева В.В., Подчиненов И.Е. Проблемы профильного обучения информатике // Материалы всероссийской научно-практ. конфер. – Нижневартовск, 2003, с. 58-60.

5. Петров А.Н. Переворот в сознании: разрушительные идеи // http://inf.1september.ru/2001/5/art/petrov.html-ssi

6. Проект федерального компонента государственного образовательного стандарта начального общего, основного общего и среднего (полного) образования. Образовательная область «Информатика». // Информатика и образование. – 1997. - 1 – с.3.

7. Роберт И.В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы; перспективы использования. – М.: Школа-Пресс, 1994. – 205с.

8. Бабанский Ю.К. Оптимизация учебно-воспитательного процесса: Методические основы. – М.: Просвещение, 1982. – 192с.

32

ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВУЗЕ

П.А. Анисимов, О.В. Поздеева Приднестровский государственный университет Я.А. Ваграменко Институт информатизации образования МГОПУ им. М.А.Шолохова

МОДЕЛЬ СПЕЦИАЛИСТА И РЕСУРСЫ ЗНАНИЙ ВУЗа

Введение

Для профессиональной (высшей и средней) школы характерны термины: модель специалиста и ресурсы знаний.

В данной работе сделана попытка формализации этих понятий и установления связей (отношений) между ними.

Необходимость и актуальность этой задачи вытекает из общей проблематики и основной парадигмы автоматизации, информатизации и компьютеризации учебного процесса и системы обучения.

Система обучения – это разновидность организационной системы (ОС). Для нее первостепенной является тезис:

Любая система обучения функционирует и развивается пока и поскольку она опирается на знания.

Как и любой ОС системе обучения свойственны такие компоненты как [1]: 1. Конституциональная база, 2. Алгоритмы обучения, функционирования и управления, 3. Процессы развития и самоорганизации, 4. «Продукты производства»- специалисты 5. Организмический интеллект и другие. Каждый из перечисленных элементов является областью приложения

знаний. Система обучения (и управления обучением) традиционно использует

«принцип управления по эталонам (образцам)». В качестве образца в ней выступает [идеальная] модель специалиста, каковой, по существу, является образовательный стандарт подготовки специалистов определенной квалификации.

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

3’2004

33

Пусть Q – некоторая область реального или виртуального мира, содержащая

множества сущностей h~

H~

k= и отношений: R~

R~

j= ,i∈ I, j∈J, I=1,2,…,n, J=1,2,…,m, между ними.

Определение 1 Знанием называется модель P области Q задаваемая отображением G

G: Q→P, или G:< R~

H~× > →<H,R>

(1) В (1) H,R обозначают сущность и отношения между ними в модельном

представлении. Утверждение 1. Всякой модели P может быть поставлен в соответствие

некоторый ориентированный или неориентированный граф, вершинами которого является сущности а дугами (ребрами) отношения.

Граф с нечеткими (размытыми) и/или логическими связями между его вершинами будем называть слабосвязанным. В пределе такой граф может быть представлен множеством изолированных вершин. Включение или не включение в слабосвязанный граф какой – либо вершины подчинено определенной экзогенной цели. Слабосвязанный граф обычно характерен для так называемых синтетических знаний.

Можно показать, что графовое представление знаний является частным случаем более общей лингвистической модели. В рамках этой модели использование для Р разных языков, порождает различные классы моделей. Например,

L естественный язык, Р- вербальная модель; L язык алгебры логики, Р- логическая модель; L система аксиом, Р- аксиоматическая модель и т. д.; Если существует трансляционное отображение GLL, то знание

сформулированное на некотором языке L1, может быть преобразовано в знание на языке L2, т.е.

GLL: P(L1)→ P(L2) (2) Отображение GLL не может существовать для любых произвольных пар

(L1,L2), но оно всегда имеет место, когда одним из языков является естественный, а другим – язык математики.

Относительно синтетическая система знаний можно сформулировать два тезиса:

Т е з и с 1: Любая синтетическая система знаний существует если и только если она является организационной системой знаний.

Т е з и с 2: Любой организационной системе можно поставить в соответствие синтетическую систему знаний.

Из тезиса 2 следует, что любая ОС, в том числе система обучения, в качестве своей подсистемы должна включать организационную систему знаний .

Модель специалиста

Пусть Ω – некоторый образовательный стандарт подготовки специалистов

определенной квалификации. Как известно, Ω содержит по крайней мере два компонента: виртуальную модель специалиста определенной квалификации и требования к образовательной системе, реализующей модель.

Виртуальная модель специалиста – это вербальная синтетическая система

34

знаний. Она может быть преобразована в граф с нагруженными вершинами и ребрами, т. е. в графоид. Вершины графа гиперфракталы – представляют учебные дисциплины, а дуги (ребра) – логические и/или реальные связи между дисциплинами. Множество вершин графа – это семейство гетерогенных гиперфракталов. Каждый гиперфрактал из этого множества, в свою очередь, представляет виртуальную вербальную систему знаний, содержащую множество либо гетерогенных (синтетические учебные дисциплины, например, информатика, автоматизированные системы управления), либо гомогенных (например, алгебра, геометрия) фракталов. Каждый фрактал – это раздел учебной дисциплины.

Обозначим графовую модель специалиста через SG , а графовую модель

гиперфрактала – модель учебной дисциплины – dG .

Пусть ,...,2,1, nii == ζζ – множество показателей (переменных),

характеризующих SG , например: 1ζ – виртуальный потенциал знаний, 2ζ – число

учебных дисциплин, 3ζ – количество часов на подготовку специалиста и т. д. Аналогичный набор показателей характеризует учебную дисциплину. Обозначим его

,...,2,1, mjj == ξξ . Между показателями iζ и j~ζ могут существовать

функциональные связи. В общем случае они задаются соотношениями ),...,1,(irii χχξζζ = , ni ,...,2,1= ,

( ),...,1(ir

χχχ = m – вектор дополнительных параметров), например

∑=

=m

j jjk11

1 ξζ , 11

=∑=

m

j jk

∑=

=m

j j13

3 ξζ и т. д.

Пусть 0ℑ – некоторый критерий, зависящий от набора показателей

ζζ ⊆)1( , и ,...,2,1, ∗=Ω kkk – множество образовательных стандартов.

Построим ряд ∗

ΩΩΩKkkk ,...,,

21 такой что

∗ΩΩΩ

Kkkk fff ...

21

каждый предыдущий стандарт ik

Ω предпочтительнее последующего 1+

Ωik

по

критерию 0ℑ .

Таким образом, 0ℑ позволяет сравнивать между собой различные Ω по критерию предпочтительности или, что одно и тоже, упорядочивать множество Ω по критерию предпочтительности. Это обстоятельство позволяет поставить задачи оптимального синтеза и анализа Ω.

35

Ресурсы знаний

Пусть zΘ – физически реализованная эпистемологическая база системы

обучения и ΘG – ее модель, представима графом ΘG , принципиально не

отличающаяся от SG или даже dG . По своему характеру zΘ – это накапливаемый (складируемый), воспроизводимый эпистемологический ресурс, в состав которого входят учебники, учебные пособия, учебно - методические материалы, имеющиеся в данном учебном заведении, а также дополнительная и вспомогательная литература, информационные обучающие и экзаменующие технологии, педагогические технологии и другие компоненты.

Ресурс ΖΘ релевантен модели SG , если существует некоторый граф ′SG ,

такой, что ′SG изоморфно вложим в SG и ΘG .

Граф ′SG называется максимальным или полным подграфом SG , тогда и

только тогда, когда ′SG ~ SG . Все другие графы ′

SG являются подграфами SG .

Часть ресурса GΘ , ΖΘ⊆ΘG , называется учебно-методологической базой модели

SG , если его модель )( GG Θ эквивалентна SG . Пусть Е – множество акторов (профессорско – преподавательский состав)

системы обучения и EG –эпистемологическая модель этого множества, т. е.

множеству Е поставлена в соответствие пара ),( EE GΘ , где EΘ – совокупность

персонифицированных ресурсов всех Ee ∈∗ .

EΘ – называется активным эпистемологическим ресурсом SG , если EΘ

релевантно GΘ с заданным коэффициентом избыточности k, а EG изоморфно

вложимо в SG , либо SG изоморфно вложимо в EG . Коэффициент k – это некоторое число зависящее от числа акторов n (n=card

E), т. е. k=k(n), такое что для любого )(nkk ≤ :

1. EΘ релевантно GΘ и EG изоморфно вложима в SG , либо SG

изоморфно вложима в EG ;

2. EΘ ~ )(

1U

nkki

keE i

≤=

=

Θ−Θ ; а для k>k(n): EΘ ~/ 1)(

1U

+=

=

Θ−Θnki

keE i

.

Обозначим пару ( EΘ , GΘ ) через EGΘ . Функцию ),( nFY EGΘ= будем называть образовательной. Ее аналогом в экономике является производственная функция.

Предположим, что ),( nF EGΘ удовлетворяет следующим условиям:

1.Функция ),( nF EGΘ непрерывна и дважды дифференцируема по всем переменным;

36

2. 0)0,( =ΘEGF , 0),0( =nF ;

3. 0),(>

Θ∂Θ∂

EG

EG nF, 0

),(>

∂Θ∂nnF EG ;

4. 0)n,(F2

EG

EG2

<Θ∂

Θ∂, 0)n,(F

2EG

EG2

<Θ∂

Θ∂;

5. ),(),( nFnF EGEG Θ=Θ λλλ .

При этих допущениях для ),( nF EGΘ при Y=const существует определенная изокванта (Рис. 1) и система показателей таких, как например: коэффициенты замещения, эластичности, фондоотдачи и др. [2]

В функции )(⋅F от EGΘ зависит качество Y , а от n – количество )(N выпускаемых учебным заведением специалистов. Специфической особенностью

)(⋅F является зависимость ее аргументов от времени, т. е. EGΘ = )(tEGΘ и )(tnn = представляются как процессы.

EGΘ .constY = n

Рис. 1

Это обстоятельство, при неизменном значении Y , может привести к

флуктуациям изокванты в некоторой виртуальной области, при выходе на границы которой система обучения теряет устойчивость. [3]

Модели занятости акторов

В простейшем случае динамика акторов описывается уравнением

),~,~(~1)1( kfnq

dtdn

GEe

ΘΘ⋅Θ

+−= , (1)

где q – темп ухода акторов из системы обучения, а eGE ΘΘΘ ~,~,~ – числовые

характеристики соответствующих ресурсов eGE ΘΘΘ ,, , выраженные, например, в часах,

37

⎪⎩

⎪⎨

⎧

<<=ΘΘ

,0,0

,0)~,~( GEf

приприпри

.~~;~~;~~

GE

GE

GE

Θ<Θ

Θ>Θ

Θ=Θ

Уравнение (1) дополняется начальным условием

)()( 00 tcardEtn = (2)

При GE Θ<Θ ~~ выбор кандидата в акторы может осуществляться, как

результат решения задачи о назначении дискретного программирования [4] со скалярной или многокритериальной функцией цели [5].

Задача Коши (1), (2) может быть сформулирована как векторная, с учетом

dG и связями, определяемых графом SG . Однако, проблема выбора n(t) чаще решается, как некоторая

оптимизационная задача. В простейшем случае она формулируется следующим образом:

Найти

∫∞

−+−+⋅−−−0

)]())((),()[exp(max dtAngnEYvnwnYspYrt (3)

при условиях, что

YlldtdY )1( 21 +−= , (4)

)()( 0 MsoltY = , (5)

),~,~(~1)1( kfnq

dtdn

GEe

ΘΘ⋅Θ

+−= , (6)

)()( 00 tcardEtn = , (7)

)( AnmdtdA

−= , (8)

+− ≤≤ wtww )( (9)

0)rtexp()An(limt

=−−α∞→

(10)

где r – темп инфляции; p – рыночная стоимость подготовки одного специалиста; s(Y,n) – функция затрат на инфраструктуру системы обучения, включающая расходы на обучение и научно-исследовательскую работу акторов; g(n-A) – штрафы или поощрения за дефицит или избыточность акторов в системе обучения; w(t) – средняя ставка оплаты труда акторов; +− ww , – нижний и верхний уровни ставки; v(Y-F(n)) – штрафы за дефицит или избыточность контингента обучающихся; sol(M) – результат расчетов по модели M, определяющей численность контингента обучающихся (Y) в момент 0tt = .

38

Уравнение (8) следует из выражения [6]

∫∞−

−−=t

dtnmtA τττ )](exp[)()(

после его дифференцирования по t. Оно выражает среднее значение предшествующего уровня занятости,

В общем случае модель M включает в себя параметры спроса и предложения на рынке образовательных услуг, а также показатели эффективности маркетинга и менеджмента, отбора кандидатов на обучение. В этом плане модель M и система соотношений (3)-(10) базируется на орграфе, определенным в [3]. В простейшем случае модель M может представлять генератор случайно распределенных чисел по определенному вероятностному закону.

Модель (3)-(10) – может быть переформулирована в терминах теории дифференциальных игр [7]. При этом в качестве игроков будут выступать центр и n′ периферийных органов управления обучением, а их управлениями станут w(t), g(n-A), v(Y-F(n)). При этом, можно представить уравнения (4), (6) и (8) в векторной форме. Реализация модели (3)-(10) может осуществляться с помощью метода динамического программирования или принципа максимума. [7]

Динамические модели базы синтетических знаний

Пусть lννν ,...,2,1 - определенные свойства синтетического знания

(базы/фрактала) О п р е д е л е н и е 2. Набор значений существенных свойств lννν ~~~

,...,2,1 , к ≤ ℓ, в какой либо фиксированный момент времени t* называется состоянием базы или фрактала и обозначается z(t*).

О п р е д е л е н и е 3. Описание изменений во времени состояния Z, вызванного изменениями значения одного какого – либо свойства pν или набора свойств называется динамической моделью знания.

Первопричиной таких изменений могут быть внешние или внутренние факторы. В частности, к ним относятся операции: пополнения, генерация, логический вывод и др., а также их комбинации.

В зависимости от вида траектории )(tZ различают детерминированные, непрерывные и дискретные, агрегированные и детализированные, а также другие модели знаний.

На динамику базы существенное влияние оказывают процессы пополнения (воспроизводства) и вывода (старения) знаний.

Современные образовательные учреждения представляют собой распределенные сетевые системы, ориентированные на компьютерные технологии и вычислительную технику.

В работе [8] показано, что агрегированные модели таких систем могут быть описаны с помощью GRID технологий как динамические стохастические сети и приведены соответствующие дифференциальные уравнения, связывающие состояния этих сетей с процессами воспроизводства и старения. Предполагая, что синтетические знания являются одним из видов информационно – вычислительного ресурса, правая часть этих уравнений может рассматриваться как функция Лотки - Вольтерра [9].

39

Такой же результат может быть получен из рассуждений приведенных ниже. Обозначим через )t(z j , n,...,2,1j = , объем или плотность j – фрактала в

базе ZΩ , j=1,2,…,n. Скорость изменения объема фракталов описывается системой уравнений*:

jjj DB

dtdz

−= , nj ,...,2,1= , (11)

где ),...,,,...,( 11 nkjj zzBB ϑϑ= – скорость пополнения ZΩ .

),...,,,...,( 11 nkjj zzDD ϑϑ= – скорость вывода знаний из ZΩ . В агрегированных моделях знаний

⎪⎩

⎪⎨⎧

=

=

jnkjnkj

jnkjnkj

zzzdzzD

zzzbzzB

),...,,,...,(),...,,,...,(

),...,,,...,(),...,,,...,(

1111

1111

ϑϑϑϑ

ϑϑϑϑ (12)

где jb и jd – удельные скорости пополнения и вывода знаний, называемые

соответственно функциями пополнения и вывода знаний. В детальных моделях jb и

jd – специфицируются, соответственно, по источникам и факторам старения (гибели) знаний.

Например, для системы обучения )( jj bB могут представляться как:

∑=

=4

1r

rjj BB , 4,...,1=r (13),

∑=

+=4

1

0

r

rjjj Bbb , 4,...,1=r (14),

где 1jB – скорость пополнения базы печатной продукции;

2jB – скорость пополнения базы продукцией в электронных версиях; 3jB – скорость пополнения базы, полученной из персонифицированных

эпистемологических систем; _______________________ *см.В.Д.Федоров, Т.Г. Гельманов. Экология. – М.:Изд. МГУ,1980

4jB – скорость пополнения базы персонифицированными знаниями (научно-

исследовательская и учебно-методическая работа акторов); 0jb – компонента не зависящая от плотности jz .

В выражении (12) наборы ( kϑϑϑ ,...,, 21 ) – это совокупность эндогенных и

экзогенных факторов, оказывающих влияние на состояние фрактала jz .

Специфицирование jB или jb можно осуществить так же по длительности

хранения компонентов jz в базе и статусу, который они имеют (активные или неактивные знания). Знания, соответствующие определенным ”возрастным”

40

(длительность хранения) показателям и статусам, группируются. На границах интервалов осуществляются переходы компонентов jz из одной группы в другую.

Условиями перехода являются истинности функций )(ττ Ψ=Ψ , ),( ρττρ Ψ=Ψ ,

где τ – временной интервал, ρ – показатель активности, выражающий, например,

число использования знаний jZZ ∈′ на интервале τ , а также другие логические функции.

Аналогично формулы (13), (14) имеют место для jD и jd

∑∈

=Ll

ljj DD , (15),

∑∈

+=Ll

ljjj Ddd 0 , (16)

Например, для системы обучения 1jD – скорость вывода знаний из ZΩ , обусловленная T=Ψτ ; 2jD – скорость вывода знаний из ZΩ , обусловленная T=Ψτρ ; 3jD – скорость вывода знаний из ZΩ , обусловленная внутрифрактальным

ингибированием знаний; 4jD – скорость вывода знаний из ZΩ , обусловленная межфрактальными

взаимодействиями знаний. В общем случае мерой влияния одного фрактала на другой служит величина и

знак частной производной:

izdtdz j

∂

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡∂

(17).

Обозначив частную производную )(tijC (17), можно построить матрицу )(tC :

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

=

)()()(

)()()()()()(

)(

...............

...

...

21

22221

11211

tCtCtC

tCtCtCtCtCtC

tC

nnnn

n

n

, (18),

которая дополняет граф SG , а в некоторых случаях заменяет его. Обозначим

через )(Cs – число недиагональных элементов матрицы C , отличных от нуля, тогда величина

%100)1(

)()( ⋅−

=nnCsCS , (19),

41

характеризующая относительную связность базы ZΩ , позволяет сравнивать

между собой различные базы ZΩ .

В общем случае )t(z j представляется как ))t(z),...,t(z()t(z mj

1jj = , где )(tijz т

- компоненты состояния, например, )(1 tjz – объем j – фрактала, )(2 tjz – ценность

j – фрактала и т. д. Поэтому для ZΩ будет ни одна, а множество структурных матриц (18) и их оценок (19).

Если jz (t) - вектор, то динамику какого-либо фиксированного фрактала ∗j надо описывать не скалярным, а векторным уравнением типа (11), при условии что связи между гетерогенными членами в правых частях уравнений эксплицированы.

Возвратимся к уравнениям (11). Независимо от того, как аппроксимированы )( jj bB и )( jj dD , какой вид имеет модель (агрегированная, детальная), обозначим

через )( jj rR правую часть уравнений (11), т. е.

)z,...,z,,...,(D)z,...,z,,...,(B)z,...,z,,...,(R n1k1jn1k1jn1k1j ϑϑ−ϑϑ=ϑϑ (20)

)z,...,z,,...,(d)z,...,z,,...,(b)z,...,z,,...,(r n1k1jn1k1jn1k1j ϑϑ−ϑϑ=ϑϑ (21). Тогда, имея ввиду (12), запишем

jn1k1j z)z,...,z,,...,(r

dtdz

j ϑϑ= , nj ,...,2,1= (22).

В частном случае, когда имеют место выражения (14) и (16), ),...,,,...,(),...,,,...,(),...,,,...,( 111111 10 nknknk zzrzzrzzr jjj ϑϑϑϑϑϑ −= ,

и система (22) будет содержать линейную и нелинейную части, т. е.

jnkjnkj zzzrzzzr

dtdz

jj ),...,,,...,(),...,,,...,( 1111 10 ϑϑϑϑ += (23).

На ранних стадиях наполнения базы ZΩ , когда 1jr мало по сравнению с 0jr

процесс роста jZ можно описывать линейным уравнением

jnkj zzzr

dtdz

j ),...,,,...,( 110 ϑϑ= (24).

После разделения переменных и интегрирования, решение и уравнения (24) на интервале 10 ttt ≤≤ будет

⎪⎭

⎪⎬⎫

⎪⎩

⎪⎨⎧

ττττϑτϑ= ∫1t

0tnk d))(z),...,(z),(),...,((rexp)t(z)t(z 110j0jj . (25).

Положим, что

⎪⎩

⎪⎨⎧

⋅+==

=

jjjjj

jj

zdzdd

bb

β0

0

)( (26).

Тогда

42

jmjjj zrzr ⋅−= β)( (27),

где 00 jjmj dbr −= , β – коэффициент пропорциональности. При

const,constr mj =β= rj (zj ) – есть компонент функции Лотки – Вольтерра.

Обозначив β

mj

j

rK = , получим

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

j

jmjjj K

zrzr 1)( (28),

и ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

j

jj

mj

j

Kz

zrdtdz

1 (29).

Уравнение (29) известно, как уравнение Ферхюльста – Перла. Кроме того, его называют логистическим. Оно имеет аналитическое решение

)(exp1)(

00

0

ttrzzK

Ktz

mj

j

jj

jj

−−⋅−

+

= (30)

и определяется тремя независимыми параметрами 0jz , jK и m

jr . Первый из них указывает начальный объем фрактала, второй – высоту плато насыщения, к которому стремиться )(tz j при 0tt → , а m

jr – задает крутизну начального роста.

Модели обучения В общем случае функции )(⋅F , помимо знаний, могут включать другие виды

ресурсов, например, финансовые, материально-технические и т. д. и являться системообразующим компонентом концептуальной схемы внешнего описания образовательной системы. Концептуальная схема, о которой идет речь, ассоциируется с орграфом. С ним связана система моделей и функций таких, как [3]:

• индикаторная модель; • модель мониторинга; • макрообразовательная модель развития системы обучения; • маркетинговая модель; • модель спроса на рынке образовательных услуг; • модель оценки научно-педагогического потенциала; • модель оценки интеллектуальности образовательной системы; • модель рынка трудовых ресурсов; • модель оценки качества научной и педагогической продукции; • модели принятия решений; • другие модели и функции.

Функцию )(⋅F можно использовать для описания процессов обучения акторов и агентов.

43

Первая задача – обучение студентов – возникает всякий раз, когда SG

изоморфно не вложима в EG , вторая – обучение агентов – заключается в

тиражировании и персонификации SΘ , удовлетворяющих заданным условиям и критериям, для каждого обучаемого.

Организация и реализация каждого из этих процессов обусловливает необходимость синтеза моделей обучения раздельно для акторов и агентов.

Методологической базой построения этих моделей являются методы адаптации и обучении, рассматриваемые Я. З. Цыпкиным [10].

Указанные задачи могут составить самостоятельную тему исследования. Поэтому в данной работе они не рассматриваются.

Заключение

Данная статья логически связанна с работами авторов [3], [11], [12] и в совокупности с ними расширяет горизонты исследований синтетических систем знаний, проблем логического, технологического и математического синтеза систем и процессов обучения. В контексте данной работы эти горизонты очерчиваются задачами: классификации моделей знаний, исследования и идентификации функции F (•); построения целостной системы моделей знаний, включая модели роста и модели ценности; управления знаниями и т. д. Все эти задачи являются объектами дальнейших исследований и требуют определенных усилий и затрат материальных и духовных ресурсов.

Литература

1. Анисимов П.А, Поздеева О.В. Организационные системы и модели знаний// Проблемы управления, 2004, 2. с.9-13

2. Иванилов Ю.П., Лотов А.В. Математические модели в экономике – М.: Наука, 1979

3. Анисимов П.А., Берилл С.И., Ваграменко Я.А. О моделировании стратегического уровня управления вузом..⁄⁄ Педагогическая информатика, 2003, 4.

4. Корбут А.А., Финкельштейн Ю.Ю., Дискретное программирование. – Москва:Наука,1969.

5. Емельянов С.В., Ларичев О.И., Многокритериальные методы принятия решений. – Москва: Знание, 1985.

6. Занг В. Синергетическая экономика. Время и перемены в нелинейной экономической теории. – Москва: Мир, 1999.

7. Моисеев Н. Н. Элементы теории оптимальных систем. – Москва: Наука, 1975. 8. Попков Ю.С. Макросистемы и GRID – технологии: моделирование

динамических стохастических сетей.// Проблемы управления, 2003, 3, с.10-20.

9. Вольтерра В. Математическая теория борьбы за существование. – М.: Наука, 1973

10. ЦыпкинЯ.З. Основы теории обучающихся систем. – М.:Наука, 1970 11. Анисимов П.А., Берилл С. И., Ваграменко Я.А., Саломатина Е.В.

44

Информатика и информационные технологии в ВУЗе// Педагогическая информатика, 2002, 1

12. Анисимов П. А., Ваграменко Я.А., Саломатина Е.В. О синтезе механизма обучения в ВУЗе// Педагогическая информатика, 2002, 4,С.21-29

И.В. Богомаз Красноярская государственная архитектурно-строительная академия

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И МОДУЛЬНО-РЕЙТИНГОВОЙ СИСТЕМЫ

Особую актуальность приобретает инновационное образование,

подразумевающее личностный подход, фундаментальность, творческое начало, профессионализм, компетентность.

Решение данной проблемы лежит в области проектирования методических систем обучения на основе комплексного использования традиционной, компьютерной и рейтинговой технологий.

Существующие организационные формы обучения (лекция, практическое занятие и др.) имеют существенные недостатки: преобладание словесных методов изложения знания; усредненный общий темп изложения материала; фронтальная форма проведения практических занятий, которая не учитывает разноуровневую подготовленность и работоспособность студентов.

Самостоятельная работа студентов с учебниками, учебными пособиями затруднена из-за недостаточной расчлененности учебного материала, сухости языка изложения, полного отсутствия эмоционального воздействия и контроля усвоения знаний.

Автоматизированные обучающие системы позволяют реализовать основные принципы дидактики (обучения): научность, системность, модульность, преемственность, наглядность, - и создают предпосылки для повышения качества профессиональной подготовки. Они предоставляют обучающимся следующие возможности: управление темпом изложения, возвращение к изученным разделам, многократная проработка материала для его закрепления, обращение к словарю терминов, проверка усвоения с помощью вопросов и заданий, отработка навыков и умений. Используя автоматизированные обучающие системы нетрудно качественно организовать самостоятельную работу, самоконтроль и контроль знаний.

Опыт работы в вузе показывает, что студенты младших курсов не могут сами контролировать ход учебы, систематически и напряженно трудиться в течение семестра. На решение этих проблем направлена модульно-рейтинговая технология как средство формирования у студентов познавательной активности в течение всего периода обучения. Анализ работ показывает, что модульно-рейтинговое обучение способствует развитию и закреплению системного подхода к изучению дисциплины, формирует у студентов навыки самоконтроля, требовательности к себе, стимулирует самостоятельную систематическую работу, а также помогает выявить сильных и способных студентов.

45

Под методической системой будем понимать педагогическую структуру, компонентами которой являются цели, содержание, методы, формы и средства обучения. В проектируемой методической системе предполагается, с одной стороны, отразить положительный опыт существующей методической системы, а с другой, - использовать компьютерные средства обучения для решения проблем в преподавании отдельных дисциплин, например, для преподавания традиционно сложных курсов в технических вузах – теоретической механики (ТМ) и сопротивления материалов (СМ). Для этого были разработаны:

• система целей; критерии отбора содержания методической системы; система методов обучения; особенности реализации каждой из основных организационных форм в условиях применения автоматизированной обучающей системы; классификация компьютерных средств, которые используются в методической системе по курсам ТМ и СМ:.

• модульно-рейтинговый комплекс; • модель автоматизированной обучающей системы и сценарий электронных

учебников; • модель контроля. Система целей методической системы: формирование научного

мировоззрения; накопление знаний, умений и навыков; развитие продуктивной мыслительной деятельности студентов; обеспечение профессиональной готовности будущих инженеров к использованию полученных знаний при решении научно-технических проблем.

Компьютерные технологии располагают большими возможностями для совершенствования объяснительно-иллюстративных и репродуктивных методов, которые дополняются методами, непосредственно базирующимися на использовании компьютеров:

1. метод использования компьютера как инструмента, позволяющего значительно расширить иллюстративную базу вузовского курса;

2. метод использования компьютера для формирования алгоритмической культуры студентов;

3. метод использования компьютера при решении вычислительных задач;

4. метод использования компьютерных технологий в качестве средства экспериментирования и моделирования.

Средства обучения. В проектируемой методической системе роль средств обучения многократно возрастает. Учебники и учебно-методические пособия традиционно играют важную роль. Компьютерные обучающие средства, применяемые в разных курсах, можно разбить на два вида:

1) обучающие программные средства с элементами моделирования. Предназначаются для организации и поддержки учебного диалога ученика с компьютером, предоставляют среду для компьютерного моделирования, необходимую учебную информацию по курсу, направляют обучение (электронные учебники и компьютерные практикумы);

2) учебно – демонстрационные средства обучающего характера. Предоставляют наглядную учебную информацию как статического, так и динамического характера (демонстрационные блоки с элементами мультимедиа).

Модульно-рейтинговый комплекс Модульно-рейтинговый комплекс представляет собой совокупность

модульной программы и рейтинговой оценки знаний студентов. В основу

46

разработанной рейтинговой системы положена концепция, заключающаяся в том, что подготовка специалиста с прочными базовыми знаниями зависит от способа их формирования. Прочность и надежность знаний всегда выше, если их формирование происходит не в авральной форме, что мы часто наблюдаем, а систематически, на протяжении всего периода обучения.

В методической системе модульно- рейтинговый комплекс выполняет две функции: средства управления учебным процессом (реализуется через модульную структуру курса) и система контроля (которая основывается на оценивании всех видов учебной работы с учетом качества и своевременности выполнения). В основу системы контроля положена пятибалльная оценка. Чтобы отразить «вес» каждого вида контроля, вводятся весовые коэффициенты: для текущего, промежуточного и итогового контроля - соответственно 1, 2, 4; для учебно-исследовательской работы – 4, 6, 8. Уже в первые годы обучения с применением рейтинга были получены хорошие результаты. Исследовалось состояние учебного процесса в двух потоках студентов: один - контрольный, другой - экспериментальный. Показатели экспериментального потока по отношению к контрольному выглядели так:

• получили допуск к экзамену на начало сессии 91% (против 31%); получить допуск к экзамену, например, по курсу сопротивления материалов – значит сделать, сдать и защитить необходимо число расчетно-графических и лабораторных работ в устанвленные учебной программой сроки;

• успеваемость составила 95% (против 69%); • средний балл 3,83 (против 3,22).

Данные нашего исследования подтвердили исходное положение, что рейтинговая система создает условия для регулярной работы студентов в течение семестра. Надежность обучения обеспечивается организацией учебного процесса. Высокий уровень посещаемости учебных занятий, который поддерживается только системой бальности, без каких-либо внешних санкций, свидетельствует о росте уровня самосознания и самоконтроля студентов.

Модель автоматизированной обучающей системы Модель автоматизированной обучающей системы представлена на рис.1

Рис.1

47

Электронные учебники содержит курсы лекций, демонстрационные модели. По каждой главе электронных учебников подготовлены тесты нескольких

уровней. Учебники выполнены в технологии Internet. В структуру учебника входят оглавление и предметный указатель, связанный с лекциями гиперссылками. Навигация реализована с использованием функций на языке Java Script и элементами динамического HTML. Тексты учебников соответствует государственным образовательным стандартам высшего профессионального образования по предметам.

Компьютерные средства обучения – это программное средство или программно – технический комплекс, предназначенный для решения определенных педагогических задач, имеющий предметное содержание. Предметное содержание подразумевает, что компьютерные средства обучения должны включать учебный материал по определенной дисциплине. Под учебным материалом понимается информация, как декларативного характера, так и задания для контроля знаний и умений, а также модели и алгоритмы, представляющие изучаемые процессы. В современном учебном процессе все чаще используются компьютерные средства обучения в образовании. Однако, по инженерным и специальным техническим дисциплинам они представлены единичными образцами. Методы оценивания знаний и умений студентов по данной дисциплине, курсу, разделу, теме или фрагменту с учетом установленных квалификационных требований во многом не совершенны. Особенностью текущего контроля, например, должно быть совмещение в нем функций проверки знаний и обучения. Средства навигации по учебному материалу должны быть реализованы таким образом, чтобы это было возможным. Для улучшения положения в методах оценки знаний обучаемого (тестируемого), на кафедре идет работа по созданию компьютерной системы контроля знаний. Составной частью этой системы является тестовая программа TEST MASTER 2002. Эта программа включает встроенные средства контроля знаний. Она служит для организации входного, текущего и итогового контроля.

TEST MASTER 2002 – это пакет программного обеспечения для проверки входного, текущего и итогового контроля знаний студентов, обучающихся на любой специальности, по любому предмету. Особенностью контроля является совмещение в нем функций проверки знаний и обучения. Цель текущего контроля – получение оперативной оценки успешности усвоения учебного материала, выявление пробелов в знаниях и формирование рекомендаций по коррекции учебного процесса.

Программа не ”привязана” к конкретной области знаний и может быть свободно перепрофилирована на любой предмет или задачу. Программа позволяет преподавателям, проводящим занятия, определить количество, состав и степень сложности вопросов, включаемый во входной и итоговый контроли, а также показатели, отражающие требования к знания обучаемого.

Программа TEST MASTER 2002 имеет базу данных с вопросами, каждый из которых оценен, то есть имеет свой весовой коэффициент сложности по 5-и бальной шкале. TEST MASTER 2002 учитывает средний балл за сложность вопросов, общее число правильных ответов и время, за которое пользователь принимает решение. Средства контроля с развитыми сервисными функциями позволяют регулировать состав и степень детальности представления информации, включаемой в протокол. По завершении тестирования мы будем имеем наглядную информацию о знаниях студента.

48

Отличительной чертой программы является способность формировать отчеты о тестировании в виде базы данных. Такая база данных набирает информацию о всех тестируемых студентах и позволяет проследить динамику их обучения. По такой базе данных можно легко определить среднюю успеваемость как одной группы, так и целого факультета. Встроенный модуль TEST VIEW в TEST MASTER 2002 помогает это делать автоматически: быстро профильтрует базу данных отчета и передаст конкретную информацию в MS Excel или Word.

Наполнение базы данных вопросами осуществляется из модуля TEST EDITOR. Он позволяет быстро и наглядно работать с информацией, при чем его интерфейс сделан таким же как и у TEST MASTER, что облегчает ввод в базу данных. Пользователь сразу видит, как графическая и текстовая информация будет выглядеть при тестировании.

TEST MASTER имеет гибкую систему настроек, называемую сценарием теста. При помощи таких настроек администратор тестирования может установить не только системные параметры, но и следующие опции: время для выполнения теста, ограничение числа задаваемых вопросов, выбор верхнего и нижнего предела по сложности (сложность в пределах 1 – 5 обозначает, что будут задаваться вопросы любой сложности, а в пределах 3 – 5 будут задаваться вопросы 3-ей, 4-ой и 5-ой сложности). Также есть опция вопросов в случайном порядке. Если ее включить, то программа будет загружать вопросы в случайном порядке, при этом работает проверка на повторения – то есть один и тот же вопрос не будет задан два раза.

Для сетевых компьютерных классов есть возможность сохранять настройки тестирования, базу данных вопросов и базу данных отчета на сервере. Это значительно упрощает работу по обслуживанию программы. Модуль TEST SERVER настроит на ваше усмотрение все параметры теста, и они автоматически будет применены для всего класса.

На рис.2 показан фрагмент интерфейса TEST MASTER:

Рис.2

49

Как видно рис. 2, помимо вопроса и четырех вариантов ответа программа может отображать картинку. Это позволяет базу данных вопросов (созданный специально для этого в формате PARADOX 7.0), сопоставлять вопросу графическое сопровождение и хранить его прямо файле базы данных.

А.А. Ильин Тульский государственный университет В.В. Евсюков Тульский филиал Всероссийского заочного финансово-экономического института

К ВОПРОСУ РАЗРАБОТКИ WEB-СТРАНИЦ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ИНФОРМАТИКИ В ВУЗЕ

Подготовка современных специалистов в вузах различного профиля

предполагает приобретение практических навыков использования современных информационных технологий, в том числе, реализованных в рамках Всемирной паутины (World Wide Web - WWW) [1 и др.], использующей ресурсы сети Интернет. В целом WWW представляет собой интерактивную мультимедийную гипертекстовую среду, использующую язык разметки и поддерживающую множество протоколов Интернета [2].

Многие коммерческие структуры и государственные организации имеют собственные WWW-узлы (WWW-серверы), а в ряде случаев и несколько принадлежащих им WWW-узлов, содержащих множество Web-страниц. Традиционно на Web-страницах размещают графику, блоки информации в текстовом виде, мультимедийные клипы. Подавляющее большинство существующих Web-страниц – это личные Web-страницы, созданные, как правило, частными лицами. На них, в основном, размещают следующую информацию: реквизиты для обмена информацией, определение области собственной профессиональной деятельности, увлечения и интересы, фотографии, публикации и др.

Для размещения собственной Web-страницы в Интернете часто используют Web-серверы провайдеров, реализуемые на базе мощных компьютеров со специализированным программным обеспечением и имеющих постоянное (круглосуточное) подключение к сети Интернет. Многие провайдеры и владельцы специализированных Web-серверов бесплатно предоставляют небольшой объем памяти на Web-серверах для размещения собственных Web-страниц пользователей (при этом в качестве компенсации на Web-странице пользователя принудительно размещается некоторая реклама). Альтернативным вариантом является создание собственного Web-сервера (такое решение сопряжено с большими затратами как на его создание, так и на последующее содержание с оплатой, в том числе, его круглосуточного подключения к сети Интернет).

Любую Web-страницу можно оценить по ее содержанию и внешнему виду. Отличительной особенностью используемого при создании Web-страницы гипертекста является обеспечение возможности ссылок на другие информационные ресурсы независимо от их физического расположения. Практически многие гипертекстовые документы в WWW имеют ссылки, адресующие пользователя к другим Web-узлам (конкретным текстам, рисункам, аудио- и видеофайлам). Для обеспечения возможности ссылок каждый документ или файл в WWW имеет собственный URL (Uniform Resource Locators), выполняющий функцию адреса.

50

Для создания гипертекстовых документов широко используется специализированный язык HTML (Hyper Text Markup Language), являющийся подмножеством более сложного языка SGML. Для описания процедур вывода документов HTML (они все текстовые) на экран используется множество различных тегов. Браузеры при обработке гипертекстовых документов извлекают информацию, необходимую для отображения документов на экранах в определенных форматах, именно из тегов. Содержащиеся в тексте теги могут изменять шрифты, стили, цвет и создавать специальные эффекты. Помимо изменения стиля текста конструкции языка HTML сообщают браузеру, какая часть текста на странице является гипертекстовой ссылкой, в каком месте следует вставить графические и специальные элементы, команды отправки почты и другие специальные возможности.

Следует отметить, что подавляющее большинство типов тегов поддерживаются различными браузерами, в том числе, Internet Explorer и Netscape. В то же время имеется ряд относительно новых тегов (например, бегунки прокрутки, мультимедийные эффекты, некоторые теги форматирования), которые поддерживаются только конкретными типами браузеров или должны быть по разному представлены для различных браузеров.

Независимо от вида конкретной страницы и отображаемой на ней информации в каждой Web-странице должны присутствовать три обязательных тега [3]: <HTML> - сообщает браузеру, что документ написан на языке HTML.

<HEAD> - отмечает вводную и заголовочную части HTML-документа, которые будут служить названием документа;

<BODY> - определяет основной текст. Во многих случаях дополнительно с помощью тега <ADDRESS> указывается

адрес электронной почты для связи с ее владельцем этой Web-страницы. Большинство используемых в HTML тегов являются парными, содержащими

помимо открывающего тега и аналогичный ему закрывающий тег с символом “/”, например, тегу <HTML> парным закрывающим соответствует тег </HTML>. Весь размещенный между тегами <HTML> и </HTML> текст должен быть представлен в формате языка HTML.

Три обязательных тега не оказывают прямого влияния на внешний вид Web-страницы; они необходимы браузеру для определения различных частей HTML-документа. Общая схема расположения приведенных тегов в документе имеет вид:

<HTML> <HEAD> . . . </HEAD>

<BODY> . . . </BODY> <ADDRESS> Например, <a href="mailto:vzfi@tula.net"> E-mail:vzfi@tula.net</ADDRESS>

</HTML>

51

Таблица - Описание широко используемых тегов Имя тега Смысловое содержание действия тега

Теги разметки текста <P>

<BR> <HR>

<HR WIDTH=50%>

<HR WIDTH=50% ALING=LEFT>

Теги стилевого оформления текста <CENTER> и </CENTER>

<H1> и </H1>

<I> </I> <FONT SIZE=5> и </FONT>

<FONT FACE=”Arial”> и </FONT>

<FONT COLOR=RED> и </FONT>

<FONT COLOR=#FF0000> и </FONT>

<IMG SRC=TIGERS.GIF>

<BODY BGCOLOR=RED>

<BODY BACKGROUND=”BG.JPG”>

Разделение текста на два фрагмента пустой строкой. Переход на новую строку. Ввод горизонтальной линии Задание ширины линии в процентах от ширины экрана. Выравнивание линии по левому краю. Выравнивание текста по центру. Задание размеров шрифта заголовков (6 уровней с уменьшением от H1 до H6). Отображение текста курсивом. Задание размера основного текста. Возможно изменение размера от 1 (SIZE=1) до 7. Без тега <FONT> размер шрифта соответствует 3. Задание конкретного типа шрифта (в примере задан шрифт Arial). Задание цвета текста (в примере задан красный цвет COLOR=RED) в пределах 16 стандартных цветов: BLACK – черный; BLUE – синий; GREEN – голубой; YELLOW – желтый; WHITE – белый … Задание любых цветовых оттенков через определение интенсивности базовых цветов (красного, зеленого, синего). Кодирование каждого базового цвета осуществляется двумя разрядами при возможном диапазоне изменения базового цвета от 100% (FF) до 0% (00) (в примере задан красный цвет). Ввод готового изображения на Web-страницу (файл с именем TIGERS.GIF находится в директории вместе с редактируемым HTML-файлом). Задание фона страницы (в примере задан красный цвет). Задание фонового изображения на странице (в примере оно в файле BD.JPG).

Каждая Web-страница (HTML-документ) должна иметь только одно название,

задаваемое внутри парных тегов <HEAD> и </HEAD> между парными тегами <TITLE> и </TITLE>, например

52

<TITLE> Моя первая Web-страница </TITLE>. После названия страницы обычно размещают один или несколько заголовков

(с разным размером шрифта), например: <H1> Добро пожаловать! </H1>

<H2>Приветствую Вас на моей Web-странице! </H2>. Традиционным элементом Web-страницы является одно или несколько

изображений. Любые браузеры поддерживают два основных формата изображения: GIF (Graphical Interchange Format – Графический формат обмена) и JPEG (Joint Photographie Experts Group – Объединенная группа экспертов фотографии). Формат JPEG разработан относительно недавно; он оказался значительно эффективнее GIF благодаря использованию специализированных алгоритмов сжатия изображения и, соответственно, требует меньше времени при загрузке изображения на экран.

Приведенный в таблице тег загрузки на Web-страницу соответствующего изображения предполагает расположение содержащего его файла в одной директории с HTML-файлом этой страницы. При нахождении файла изображения в директории уровнем выше, чем месторасположение HTML-файла, вид тега несколько изменяется

<IMG SRC=../TIGERS.GIF>. Следует отметить, что целесообразно ограничиваться файлами с

изображениями объемом до 20 Кбайт, что не требует длительного ожидания при их воспроизведении. При необходимости имеющиеся изображения предварительно можно уменьшить путем масштабирования с использованием, например, пакета Adobe Photoshop. Во многих случаях при вводе изображений на страницу к тегу добавляют ключевое слово ALT, позволяющее до момента полного завершения загрузки изображения вывести на его место надпись, определяющую краткое содержание этого изображения. Например, в теге

<IMG SRC = TIGERS.GIF ALT= “Тигры на охоте”> задан вывод текста в кавычках на место изображения до его полной загрузки. Для определения положения изображения относительно воспроизводимого текста в теге <IMG> используют ключевое слово ALIGN с присвоением ему одного из возможных значений. Например, тег <IMG SRC = TIGERS.GIF ALT=“Тигры на охоте”> ALIGN=LEFT> определяет положение изображения по левому краю страницы, а текста - справа от изображения. Вместо параметра LEFT можно использовать значение RIGHT (выравнивание изображения по правому краю страницы), MIDDLE (выравнивание нижней границы строки по середине изображения) и другие. Для прямого управления размерами выводимого на страницу изображения в теге <IMG> используют ключевые слова HEIGTH и WIDTH, задающие в пикселах соответственно значения параметров по вертикали и горизонтали. В теге <IMG> эти ключевые слова с конкретными значениями параметров обычно располагают на последнем месте.

В общем случае на создаваемой Web-странице можно использовать изображения, расположенные и на других Web-узлах, задавая URL изображения в теге <IMG>. Например, выполнение тега

<IMG SRC=”http://www/klax.com/image.jpg”> автоматически вызывает сеанс связи с Web-узлом klax.com и копирование с него файла image.jpg.

Создание мультимедийной Web-страницы предполагает комбинированное использование текста, графики, аудио- и видеоклипов. Наиболее предпочтительным форматом аудиофайлов является формат с типом расширения WAV,

53

ориентированный, в первую очередь, на запуск под Windows. Наиболее популярный способ использования звука в виде гипертекстовой ссылки – применение парного тега <A HREF=> и </A>. Например, следующая последовательность HTML-кодов

<IMG SRC=”imsound.gif” ALIGN=LEFT> <A HREF=”WELCOME.WAV”>Послушайте, пожалуйста, приветствие. </A>< BR CLEAR=LEFT >

обеспечивает вывод пиктограммы (имя файла с изображением imsound.gif), указывающей посетителям, что следующая за ней ссылка является аудиофайлом. Вторая строка реализует собственно ссылку на аудиофайл. При активизации пиктограммы воспроизводится звуковое сопровождение. Последующая строка завершает тег и блокирует действие ключевого слова ALIGN.

Браузер Internet Explorer поддерживает звуковой тег <BGSOUND>, обеспечивающий автоматическую загрузку и воспроизведение аудиофайла при обращении к соответствующей Web-странице, например

<BGSOUND SRC=”myaudio.WAV”>. Для воспроизведения аудиофайлов компьютер должен быть оснащен

звуковой картой и колонками (наушниками). Для видеофайлов наиболее предпочтительным является формат с типом

расширения AVI, также ориентированный для работы под Windows. Использование видеофайла в качестве гипертекстовой ссылки аналогично осуществляется посредством тега <IMG>. Например следующая пара тегов

<IMG SRC=”video.gif”> <A HREF=”WELCOME.AVI”>Приглашаем посетить страницу.</A>

обеспечивает загрузку пиктограммы video.gif, при активизации которой воспроизводится видеофайл WELCOME.AVI.

Ключевое слово DYNSRC позволяет загрузить видеофайл и автоматически начать его воспроизведение. Например, тег

<IMG SRC=”welcome.gif” DYNSRC=”welcome.avi> сначала задает вывод изображения из файла welcome.gif, а затем воспроизведение видеоклипа на месте размещения изображения.

Выполнение работы по созданию собственных взаимосвязанных Web-страниц на компьютере предполагает предварительное ознакомление с функциями наиболее широко используемых тегов на примере описания нескольких Web-страниц (в работе приведены две Web-страницы). До непосредственного внесения изменений в эти Web-страницы с целью исследования особенностей действия тегов, следует предварительно перекопировать содержимое эталонной папки с этими Web-страницами и всеми необходимыми для их воспроизведения файлами в отдельную рабочую папку и все последующие манипуляции осуществлять, не выходя из рабочей папки.

В процессе выполнения работы в браузер загружается файл 1.htm, формирующий соответствующее изображение первой страницы (рис. 1).

54

Рис. 1.

С помощью гиперссылки связанной с находящимся на странице рисунком осуществляется переход на следующую страницу. В процессе работы определяется соответствие между HTML-кодами конкретных Web-страниц и их отображением на экране.. Для внесения целенаправленных изменений в HTML-коды с целью исследования действия различных описанных тегов в окне браузера при загруженной Web-странице необходимо активизировать пункты меню Вид – В виде HTML, после чего на экране отображается собственно гипертекст Web-страницы (при этом автоматически дополнительно вызывается редактор Блокнот). После внесения в Блокноте изменений в текст страницы необходимо активизировать пункты меню Файл – Сохранить в окне Блокнот, а затем вновь вернуться в окно браузера и активизировать ссылку Обновить.

Усвоение особенностей действия тегов позволяет слушателям перейти к проектированию макетов собственных Web-страниц с определением содержания и расположения заголовков, информации о себе, необходимых рисунков, гиперссылок. В соответствии с разработанными макетами на основе итерационной процедуры создания Web-страниц выполняется циклическая последовательность действий по внесению в редакторе изменений в HTML-документы, сохранению документов (Файл – Сохранить), их просмотру в браузере (ссылка Обновить). Целесообразно разместить на собственной странице банер (динамичное рекламное изображение) с

55

помощью набора готовых анимированных (подвижных) изображений, имитируя механизм размещения рекламы на Web-узлах.

При выполнении работы в рамках локальной компьютерной сети слушатели имеют возможность ознакомиться с созданными другими слушателями Web-страницам и проанализировать их качество.

Данная работа по созданию Web-страниц выполняется слушателями второго курса всех специальностей в филиале (г.Тула) Всероссийского заочного финансово-экономического института при изучении дисциплины “Информатика”. Приведенное описание Web-страниц может быть непосредственно использовано для выполнения работы по созданию Web-страниц; для этого необходимо помимо файлов этих страниц ("1.htm","2.htm") разместить в рабочей папке файлы с изображениями, подобные файлам "hgc156.jpg", "image002.gif", "1.avi" и др. Web-страница 1

<HTML> <HEAD> <TITLE>Пример построения Web-страницы</TITLE> </HEAD> <BODY text = "#000000" bgcolor = "#FFFFFF" link = "#0000FF" vlink = "#800080" alink = "#000000" background = "hgc156.jpg"> <CENTER><H1>Добро пожаловать!</H1></CENTER> <CENTER><H2>Все, что представлено в данном примере, вы также можете сделать сами. </H2></CENTER> <br> <P align = "justify">Здравствуйте, уважаемые слушатели. Это пробная Web-страничка, подобную которой вы сможете сделать своими руками. Узнать, как составлена эта и другие страницы вы можете, выбрав последовательно в меню браузера Internet Explorer кнопки ВИД - В ВИДЕ HTML. Попробовали ?. Нажмите левую кнопку мыши при нахождении ее курсора на расположенном ниже рисунке для перехода по гиперссылке на следующую страницу. </P> <CENTER><A href = "2.htm"><IMG src = "image002.gif" border= "0" alt = "ссылка"></A> </BODY> </HTML> Web-страница 2 представлена на рис. 2.

56

Рис. 2.

Web-страница 2 <HTML> <HEAD> <TITLE>Пример c анимационными изображениями</TITLE> </HEAD> <BODY text = "#7022CC" bgcolor = "#FFCACE" link = "#001BFF" vlink = "#801B80" alink = "#000000" background = "hgc156.jpg"> <CENTER><IMG src = "WELCOMEGRY.GIF" border="0"><br></CENTER> <IMG src = "Typloop.gif" align = "left" border="0">Для начала немного о языке HTML. Собственно это не язык программирования в классическом понимании, он лишь задает инструкции для размещения фрагментов текста на странице. Для составления больших, красивых и интересных сайтов профессиональные программисты используют современный язык программирования JAVA, широко применяемый в рамках сети Интернет. До непосредственного использования языка HTML предварительно необходимо ознакомиться с рядом негласных правил "хорошего тона". <HR> <IMG src = "Rorange.gif" align = "left" border="0">Разработчики браузеров <IMG src = "APPLEAMDWHT.GIF" align = "right" border="0">

57

часто добавляют к своим творениям поддержку меток, не входящих в текущую спецификацию HTML. Именно поэтому иногда можно встретить страницы, оптимизированные для отображения тем или иным браузером, что в ряде случаев вызывает неадекватное их воспроизведение. <br> <IMG src = "Rorange.gif" align = "left" border="0">Помните, что большинство визуальных редакторов HTML, хотя и работают в целом корректно, однако имеют мелкие (иногда и существенные) недостатки. Отчасти это связано с тем, что HTML с самого начала не был ориентирован для автоматизированной разработки документов. <br> <IMG src = "Rorange.gif" align = "left" border="0">Имейте в виду, что ваш документ будет читаться гораздо лучше, если в нем будет четкое разбиение на разделы и подразделы. Язык HTML предоставляет в распоряжение пользователя шесть уровней заголовков. Воспользуйтесь этими возможностями в своих интересах — создайте легко читаемый документ с интуитивно ясной структурой. <br> <IMG src = "Rorange.gif" align = "left" border="0">Помните, что некоторые пользователи (потенциальные посетители вашей Web-страницы) могут отключать автоматическую загрузку изображений. Не ленитесь подсказать пользователю, что именно он не видит. Это особенно важно, когда изображения используются и в качестве гипертекстовых ссылок. <br> <IMG src = "Rorange.gif" align = "left" border="0">При написании крупного документа очень полезно поместить в его начале оглавление с гипертекстовыми ссылками на разделы. Это может облегчить пользователю работу с документом, особенно если <A HREF="1.avi"><IMG src = "Devil.gif"align = "right" border="0" alt="Просмотр видеоклипа"> </A> документ имеет справочный характер. <br> <IMG src = "Rorange.gif" align = "left" border="0"> Попытайтесь представить себе, что в распоряжении пользователя нет кнопки Back. Подумайте о том, как обеспечить пользователю необходимую свободу перемещения в этом случае. Это поможет вам спроектировать удобную для использования коллекцию HTML-документов. <HR> <CENTER><A HREF = "1.htm"><IMG SRC = "APPOINT_WTE.gif" ALT = "возврат на предыдущую страницу" border = "0"></A> </CENTER> </BODY> </HTML>

Следует отметить, что существует великое множество инструментальных средств разработки Web-страниц, не требующих детального знания HTML, в том числе и поддерживающих технологию визуального программирования. Однако специалист обязан владеть всеми средствами HTML. Цитата с Web-страницы http://biznesland.narod.ru/sozdsait/html8.htm: «Не питайте абсолютного доверия к визуальным редакторам HTML. Помните, что большинство визуальных редакторов

58

HTML, хотя и работают в целом корректно, имеют мелкие (а иногда и крупные) недостатки. Отчасти это связано с тем, что HTML с самого начала не был приспособлен для автоматизированной разработки.» – ярко подтверждает этот тезис.

В работе не рассмотрены вопросы создания Web-приложений, разработки аплетов (тег APPLET), скриптов, например, на JavaScript, позволяющим управлять сценарием просмотра Web-страниц сайта, разработки Web-страниц с фреймовой структурой. С перечисленными вопросами можно ознакомиться в работах [4, 5, 6].

Изложенный материал будет полезен студентам по направлениям, не связанным с информатикой и вычислительной техникой, для создания персональных и других Web-страниц и сайтов.

Литература

1. Ильин А.А. Сбор статистики при организации автоматизированного обучения

// Педагогическая информатика, 3, 1999. С. 45 – 48. 2. Евсюков В.В. Экономическая информатика. Учеб. пос.– Тула: Изд. “Гриф и К”,

2003. – 374с. 3. Шафран Э. Создание Web-страниц: самоучитель.–СПб.: Изд. “Питер”, 2000.–

320с. 4. Фролов А.В., Фролов Г.В. Сервер Web своими руками. Язык HTML,

приложения CGI и ISAPI, установка серверов Web для Windows. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1997.–288 с. (Библиотека системного программиста; Т.29).

5. Фролов А.В., Фролов Г.В. Библиотека примеров приложений Java, 1999.–37 с. 6. Фролов А.В., Фролов Г.В. Сценарии JavaScript в активных страницах Web Том

34, М.: Диалог-МИФИ, 1998. – 288 с. Е.И. Трофимова Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина

О НЕКОТОРЫХ АСПЕКТАХ ПОДГОТОВКИ УЧИТЕЛЯ

К ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА

Анализ философских работ, посвященных формированию информационного

общества, показывает, что основными требованиями, предъявляемыми со стороны последнего к целям и содержанию профессионального образования, являются прогностичность и формирование информационных умений. Первое требование отражает стремительное изменение условий труда во всех сферах деятельности человека, второе тесно связано с развитием информационных технологий, которые также востребованы во всех отраслях производства.

Опишем один из вариантов реализации данных требований, осуществляющейся в процессе подготовки специалистов с педагогических образованием (в частности, учителя физики). Профессиональная компетентность учителя в сфере информационных технологий - один из важнейших факторов, оказывающих существенное влияние на решение проблемы как информатизации

59

образования, так и общества в целом. Именно поэтому проблемам педагогического образования в современных условиях посвящено значительное число исследований (Ю.С. Брановский, Ю.А. Гороховатский, Е.В. Данильчук, В.А. Извозчиков и др.).

Т.к. в настоящее время цели и содержание педагогического образования определяются государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования (ГОС ВПО), то в первую очередь посмотрим: отражают ли стандарты указанные выше требования?

В обязательном минимуме содержания образования учителя физики в блоке «Общие математические и естественнонаучные дисциплины» предусмотрено изучение курса информатики, направленного на формирование знаний о общих характеристиках процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации, программным обеспечением и технологиями программирования. Кроме того, в блоке «Общие профессиональные дисциплины» есть курс «Технические и аудивизуальные средства обучения», ориентированный на краткое знакомство студентов с информационными технологиями обучения.

При изучении указанных дисциплин речь идет о знании принципов работы компьютера, основных понятий информатики и приемов обработки информации, а также о формировании умения работать с компьютером в качестве пользователя основного программного обеспечения. Однако такими знаниями и умениями должны владеть выпускники всех специальностей. Профессионально-ориентированная подготовка – т.е. формирование педагогических умений применения информационных технологий в учебном процессе – стандартом не предусматривается. С нашей точки зрения, необходимо расширить перечень формируемых умений, вводя в него две дополнительные составляющие: оценочную и методическую.

Методологической основой введения оценочной составляющей является представление об информационной культуре как о целостной готовности человека к освоению современной информационной среды (К.К. Колин, А.И. Ракитов, А.Д. Урсул и др.). Информационная культура общества определяется как способность эффективно использовать имеющиеся в его распоряжении информационные ресурсы и средства информационных коммуникаций [1]. Однако словосочетание «эффективно использовать» подразумевает возможность не только получения, но и распространения информации, т.е. последняя становится обычным товаром и может быть весьма различного качества. В связи с этим оценочная составляющая предполагает формирование умений адекватно оценивать информацию, полученную из различных источников информационной среды. Убедительным аргументом в пользу необходимости ее формирования является анализ различных типов носителей информации.

Например, достаточно раскрыть любой из рекламных проспектов, рекламирующих печатную продукцию и можно убедиться, что книжный рынок переполнен литературой сомнительного содержания: «Чувство ауры» из серии «Парапсихология», «Тайны космоса» из серии «Паранормальные явления», «Ясновидение судьбы» – из серии «Астрология». Все больше распространяются лазерные диски с учебными программами, которые рекламируются, тиражируются и, надо сказать, имеют достаточный спрос у школьников (особенно – у абитуриентов). Оценка таких программно-педагогических средств со стороны органов образования не осуществляется, следовательно, учащиеся со всеми вопросами по использованию (или не использованию) указанных информационных продуктов обращаются в первую очередь к учителю. К сожалению, в таких программах

60

встречаются ошибки как предметного, так и методического характера. Отметим, что в федеральной целевой программе «Развитие единой

образовательной информационной среды на 2002 – 2006 годы» в числе первоочередных задач указаны обеспечение качества, стандартизация и сертификация средств информационных технологий учебного назначения, но пока механизм данных процедур не разработан.

Если же говорить о таком популярном источнике информации, как Интернет, то каждый работающий в сети знает о наличии навязчивой рекламы, сайтов весьма сомнительного содержания, так что рассматривать его как универсальный источник информации, конкурирующий с учителем и школьным учебником, очень преждевременно. Соглашаясь с мнением, что в Интернете можно найти ответы на многие поставленные вопросы, подчеркнем, что всегда остается нерешенным самый главный вопрос: правилен ли найденный ответ?

Здесь уместно отметить следующее. В последнее время в преподавании физики в школе наметилась устойчивая тенденция проведения уроков в «нетрадиционной форме»: семинар, конференция, диспут... На таких уроках, нацеленных на обобщение и систематизацию знаний, учащиеся знакомятся с ролью физики в развитии научно-технического прогресса, современными достижениями физической науки; на них реализуется политехнический аспект обучения физике. При подготовке к уроку школьники пишут доклады, рефераты и т.д. Конечно, если школа (или отдельный ученик) имеет выход в информационные сети, то поиск необходимых данных проводится и в Интернете, тем более что это является достаточно сильным элементом мотивации, повышающим интерес учащихся к физике. Однако оценка достоверности материала, найденного в сети, просто необходима.

Формирование умения оценивать достоверность информации необходимо осуществлять при подготовке преподавателя любого предмета, но особо важную роль данное умение играет в профессиональном воспитании учителя физики, что объясняется следующими причинами. Во-первых, самой сущностью физического знания, отражающего наиболее общие закономерности явлений природы, свойств, строения и движения материи. Содержание физики как науки обуславливает основные цели ее изучения в школе, в число которых входят формирование в сознании учащихся современной научной картины мира и знакомство с основными методами естественнонаучного исследования. Во-вторых, ролью физики в жизни современного общества. Методы физических исследований используются в химии, биологии, астрономии; физика является теоретической основой техники, а радиотехника, электроника, ядерная энергетика (в том числе устройства, на основе которых базируются современные информационные технологии) – возникли целиком на основе физических открытий. Именно при изучении физики закладываются основы научного мировоззрения учащихся.

Не менее важно и формирование умений педагогического характера, связанных с информатизацией учебного процесса: давать психолого-педагогическую оценку предлагаемого программного обеспечения, оптимально реализовывать возможности компьютерного обучения, применять современные информационные системы как при самостоятельной подготовке к учебному процессу, так и в подготовке учащихся.

Итак, формирование оценочной и методической составляющей информационных умений стандартом не предусмотрено. Однако не надо забывать, что в ГОС указан обязательный минимум содержания образования, и что вуз

61

обладает самостоятельностью в формировании системы дополнительных образовательных программ, национально-регионального компонента и курсов по выбору, специфики практик и государственной аттестации, базовых и рабочих учебных планов на основе примерных учебных планов, утвержденных министерством образования [4].

Образовательный стандарт рассматриваться как инвариантный базис, который может быть дополнен и расширен в зависимости от стратегии и тактики планирования образовательного процесса в конкретном вузе. Поэтому, на наш взгляд, перечень требований к выпускнику педагогической специальности необходимо дополнить блоком информационных умений, включающих предметную, пользовательскую, оценочную и педагогическую составляющие. Кратко содержание составляющих данного блока представлено в таблице 1.

Таблица 1. Содержание частей, составляющих блок информационных

умений Предметная Пользовательская Оценочная Педагогическая

Знать принципы работы компьютера, основные понятия информатики и приемы обработки информации

Работать с основными видами программного обеспечения

Оценивать достоверность информации из различных источников информационной среды

Грамотно применять информационные технологии в учебном процессе

Формирование оценочной составляющей – достаточно сложный процесс, и

решение данной задачи неразрывно связано с задачей усиления фундаментализации образования. Исторически сложилось так, что в процессе познания окружающего мира предметы научного знания все более дифференцировались. Фундаментальная наука оказалась поделенной на множество узких научных дисциплин, слабо связанных друг с другом. Однако экстенсивное расширение учебных программ, постоянное дробление специальностей уже не приводят к желаемому совершенствованию высшего образования» [1].

В настоящее время значительная часть вузов, осуществляющих подготовку будущих учителей, получила статус университетов, что в общем случае предполагает усиления внимания к процессу фундаментализации образования. Между тем требования к профессиональной подготовленности педагога, сформулированные в стандарте, носят в основном педагогический характер. На наш взгляд, в качестве требований, отражающих фундаментальность университетской подготовки специалиста, необходимо внести умения предметного и методологического характера.

Т.о., в таблице 2 представлены требования (в сокращении) к подготовленности учителя физики, обусловленные университетским статусом вуза и процессами информатизации общества.

62

Таблица 2. Перечень дополнительных требований к профессиональной подготовленности учителя физики

Источник требований Перечень умений

Университетский статус вуза

Раздел 1. Понимание сущности метода научного познания 1.1. в предметной области: 38. Приводить примеры, показывающие, что: а) наблюдения и эксперимент служат основой для гипотез и научных теорий; б) физическая теория позволяет предсказывать еще неизвестные явления и их особенности; в) физические законы и теории имеют границы применимости. 39. Выдвигать гипотезы при проведении наблюдений, планировать и проводить исследование по проверке этих гипотез. 40. Объяснять результаты наблюдений и экспериментов. 1.2. в области профессиональной деятельности: 41. Анализировать собственную научную деятельность. 42 Обосновывать и применять определенные концепции обучения. 43. Проектировать основные элементы учебно-воспитательного процесса.

Информати-зация образования

49. Оценивать достоверность информации из различных источников информационной среды Грамотно применять информационные технологии в учебном процессе

Фундаментализация образования, в первую очередь, подразумевает, что в

основе образовательной системы должны лежать те знания, которые открывает наука сейчас, т.е. образование должно быть встроено в научные исследования, проведение которых является необходимым условием существования классического университета.

В качестве варианта решения проблемы фундаментализации образования можно выделить следующие направления.

1. Совершенствование содержания образования (блок дисциплин предметной подготовки и блок общих математических и естественнонаучных дисциплин): а) изложение лекционного курса на концептуальном уровне с увеличением роли и места самостоятельной работы студентов для усвоения частных закономерностей; б) разработка курса «Современная естественнонаучная картина мира», обобщающего содержание изучаемых естественнонаучных курсов.

2. Усиление методологической подготовки студентов: а) освещение наиболее перспективных направлений физических (естественнонаучных исследований) исследований, б) знакомство с современными методами физической науки (в том числе с принципами, позволяющими разграничить науку и псевдонауку).

Отметим, что последние в настоящее время сформулированы достаточно четко. Например, по мнению академика Г. И. Абелева, в истории науки 80-90% гипотез в итоге оказались ошибочными, но это нормальный ход развития научного знания. Ошибочные или искаженные результаты научных исследований - это естественный "научный шум", и к псевдонауке он отношения не имеет. Ученый сформулировал главный принцип, который характеризует науку, - воспроизводимость полученных данных и определил четыре основных источника псевдонауки: идеологизация, власть, деньги, запросы публики) [2].

63

Формирование педагогической составляющей информационных умений можно осуществлять в системе курсов по выбору и факультативов. В разработанной нами информационной образовательной технологии в качестве основного используется метод проектов.

Метод проектов как «педагогическая технология включает в себя совокупность исследовательских, поисковых и проблемных методов, творческих по своей сути» [3, с. 67].

Напомним, что при реализации данного метода одним из основных является требование охвата всего содержания изучаемого курса. Способ закрепления лекционного материала заключается в том, что на практических занятиях студенты, поделенные на микрогруппы, или индивидуально, выполняют детально разработанные задания. Каждое задание включает основную цель, одну для всех микрогрупп, но содержание заданий варьируется для каждой группы.

Охват основного содержания выполняется за счет детально разработанной структуры каждого проекта. Учитывая, что часть проектов, выполняемых студентами, является не только субъективно, но и объективно новыми, реализуется также один из способов фундаментализации образования – совмещение учебного процесса с научными исследованиями.

Формирование педагогической составляющей блока информационных умений осуществялось нами в системе спецкурсов «Применение ПК на уроке физики», «Методика преподавания физики в профильных классах», «Формирование информационной культуры учащихся». В качестве примера опишем более подробно технологию реализации метода проектов на примере курса по выбору «Формирование информационной культуры учащихся», рассчитанного на 16 лекционных и 16 практических занятий.

В процессе изучения курса у студентов предполагается формирование умения применять возможности современной информационной среды для повышения качества обучения физики в школе.

В содержание лекционного материала были включены следующие темы. - Информатизация образования как требование информационного общества.

Понятие об информационной среде. - Анализ современных представлений об информационных технологиях

обучения. Требования к учебным компьютерным программам Обзор учебных пакетов по физике.

- Методические аспекты применения компьютеров на уроках физики. - Знакомство с программой Internet Explorer. Культура общения в Интернет. - Поисковые системы и принципы их работы. Электронные энциклопедии и

словари. - Обзор сайтов, содержащих данные по физике. Применение Интернет при

планировании уроков физики. Дистанционные образовательные программы по физике.

- Обзор «антинаучных сайтов» сети. На практических занятиях студентам предлагалось выполнить три проекта: - разработать конспект повторительно-обобщающего урока в форме

семинарского занятия, для которого необходимо подготовить доклады, используя материалы, найденные в сети Интернет;

- дать характеристику программно-педагогическому средству по физике; - изучить предложенные материалы по проблемам общения в сети и дать их

личностную интерпретацию.

64

Задания к проектам составлены таким образом, что для их осуществления требуется: во-первых, обязательное обращение к материалам, изучаемых в других дисциплинах (педагогике, МПФ, физике, информатике), т.е. практически реализуются межпредметные связи; во-вторых, значительный объем самостоятельной работы студентов.

Последнее обстоятельство очень важно, т.к. самостоятельная работа студентов обеспечивает готовность к профессиональному самообразованию, и может рассматриваться как один из наиболее оптимальных методов обучения в высшей школе.

Например, при составлении характеристики учебного пакета студентам приходится постоянно обращаться к образовательному стандарту по физике, частным методикам преподавания, программам и учебным пособиям, дополнительной литературе по физике. Определенные трудности возникают при оценке педагогической технологии, положенной в механизм работы с программой, что заставляет их вспомнить содержание изучаемых педагогических дисциплин. Следует отметить, что организуемый подобным процесс обучения становится более сложным по интенсивности и содержанию, требует дополнительных усилий от преподавателя, в частности, более глубокого осмысления закономерностей профессионального образования.

Рис. 1. Структурная схема информационной образовательной технологии

профессиональной педагогической подготовки

65

Выделенные выше аспекты подготовки учителя к профессиональной

деятельности в условиях информационного общества являются частными элементами информационной образовательной технологии (ИОТ) профессиональной педагогической подготовки, общая схема которой представлена на рисунке 1. В данном случае под ИОТ понимается законосообразная педагогическая деятельность, спроектированная с учетом требований информационного общества к специалисту и максимально реализующая достижения информационных технологий при разработке каждого структурного элемента педагогической системы.

Принципы проектирования и предложенная трактовка понятия «информационная образовательная технология» в совокупности позволяют проектировать процесс обучения как целостную открытую систему, способную учитывать постоянные изменения требований к профессиональной подготовленности учителя со стороны общества и вносить соответствующие коррективы во все структурные элементы технологии. В рамках данной статьи мы рассмотрели, каким образом могут быть скорректированы цели профессиональной подготовки будущего учителя.

Литература

1. Колин К.К. Информатизация образования: новые приоритеты //Вестник

высшей школы, 2002, 2. – С. 16-23. 2. Наука, антинаука и мировой кризис //Наука и жизнь, 2001, 12. - С. 13 – 18. 3. Новые педагогические и информационные технологии в системе

образования /Под ред. Е.С. Полат. – М.: Академия, 2001. – 272 с. 4. Стефанова Н.Л., Шубина Н.Л. Государственный образовательный стандарт и

образовательные программы подготовки бакалавров и магистров в области знаний «Педагогические науки»: Методические рекомендации. – СПб.: 2000. – 101 с.

А.С. Кюршунов Карельский государственный педагогический университет, Петрозаводск

ДИДАКТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ИНТЕРАКТИВНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ В ДИСТАНЦИОННОМ ОБУЧЕНИИ

1. Введение

Дистанционное обучение (ДО) является формой обучения, которая может быть использована как в системе открытого и непрерывного образования, так и в традиционной системе образования (приказ МО РФ об утверждении методики дистанционных образовательных технологий [Народное образование, 6, 2003. ст. 282-285]). В настоящее время ДО в России находится в стадии становления.

ДО строится в соответствии с теми же целями и с тем же содержанием что и очное обучение. Дидактические принципы организации дистанционного обучения в основе своей те же [1]. Но возможности информационной среды Интернет, её услуги обуславливают форму подачи и организации учебного материала, форму

66

взаимодействия субъектов учебного процесса, дидактические принципы реализуются специфичными способами, обусловленными новой формой обучения.

Особенности дистанционной формы обучения наиболее значимо сказываются в области обучения естественнонаучным дисциплинам. Данная проблема обусловлена тем, что в этих дисциплинах традиционно предусматривается лабораторный практикум, но в условиях ДО нет доступа к лабораториям учебных заведений. Следовательно, решать педагогические задачи (развитие интеллектуального, творческого потенциала, аналитического мышления и самостоятельности человека) посредством экспериментальных работ, так же как при традиционном обучении, становится затруднительно. В то же время, исключение экспериментальных работ из этих дисциплин, в особенности из курса ДО физики ухудшит качество обучения. Следовательно, возникает необходимость в использовании средств обучения, которые позволят с минимальными потерями качества обучения перейти к ДО. Таковыми средствами могут выступать интерактивные компьютерные модели (ИКМ), разработанные для использования в сети и независящие от операционной платформы [2].

Компьютерные моделей в обучении физике применяются со времён появления компьютеров. Многие педагоги признают, что компьютерные модели полезно использовать на стадии подготовки к выполнению достаточно сложного реального эксперимента. Но наряду с этим, среди педагогов нет полного взаимопонимания относительно роли компьютерных моделей в обучении физике. Общим является справедливое утверждение о том, что компьютерная модель не может полностью вытеснить натурный эксперимент [3].

Однако проведение экспериментов с компьютерной моделью может занять свою нишу в ДО. Попытаемся её определить.

Среди дидактических условий ДО физике можно выделить те, которые обуславливают применение ИКМ:

• соответствие закономерностям учения; • единство образовательной, воспитательной и развивающей функций

обучения; • стимуляция и мотивация положительного отношения обучающихся к учебе; • сочетание абстрактности мышления с наглядностью в обучении; • активность и самостоятельность обучающихся; • системность и последовательность в обучении; • прочность овладения содержанием обучения.

Существенное значение имеет психологическая сторона использования ИКМ. Воздействие на зрительный, слуховой, тактильный и иные каналы восприятия помогают формировать у обучаемых целостное отражение изучаемого объекта, явления или процесса и на этой основе интенсифицировать процесс познания.

Сущность комплексного применения ИКМ в рамках ДО связывается с их возможностью (в зависимости от организации занятия преподавателем) активизировать мышление обучаемых, придать проблемно-деятельностный характер учебно-познавательному труду студентов. Применение ИКМ в ДО создает своеобразное психологическое "ускорение времени", за счет которого снимается отсроченность в использовании приобретенных знаний и принципиально изменяется отношение к полученным на занятиях знаниям. Немаловажно и то, что здесь преодолевается внутриличностный конфликт, обусловленный необходимостью "накапливать" знания с отсроченной полезностью.

67

3. ИКМ в обучении физике Наиболее очевидным применением ИКМ является их использование в

качестве тренажёров в случае проведения исследовательских и прикладных экспериментов (с этой целью, к настоящему времени разработано большинство ИКМ), однако в условиях ДО невозможно проведение реального эксперимента. По этой причине, традиционно, ограничиваются описанием явления и его свойств. Учитывая тот факт, что при пассивном поглощении информации учащиеся быстро теряют интерес к предмету, ИКМ можно использовать в качестве замены натурных экспериментов с целью повышения заинтересованности обучаемых. Подобный вариант активно используется в различных электронных учебниках и системах дистанционного обучения, но зачастую, он подвергается наибольшей критике со стороны педагогов. Данный вариант не является полноценной заменой из-за того что, учащиеся работают не с объектом, а с его моделью. По этой причине, замещая натурные эксперименты на эксперименты с ИКМ необходимо тщательно подбирать методы обучения, среди перспективных можно выделить несколько активных методы обучения, таких как discovery learning и case-based learning [4, 5].

Кроме того, ИКМ можно использовать в качестве впечатляющего и запоминающегося зрительного образа способствующего пониманию изучаемого явления и запоминанию важных деталей в большей степени, нежели соответствующие математические уравнения [3]. Использование ИКМ может способствовать развитию умственных способностей обучаемых, совершенствовать стиль мышления. 3.1. Использование ИКМ в активных методах обучения

Все современные методы обучения (и в первую очередь ДО) базируются на принципе конструктивизма, что предполагает активную работу обучаемых по формированию собственных знаний. Учащиеся работают с данными предоставленными учителем, научной информацией, литературой, участвуют в дискуссионных группах и т.п..

Активные методы обучения являются важным методологическим компонентом, выступающим в качестве вспомогательного инструментария (средства) учителей для контроля, рефлексии (обратной связи) и систематичности в обучении. [6]

В основе активного метода обучения лежит проблемная ситуация. Принцип проблемности отражает закономерность, относящуюся к усвоению опыта творческой деятельности, а также творческому усвоению знаний и способов деятельности. Этот принцип требует от преподавателя при проектировании семинаров ДО изначально инициировать создание проблемных ситуаций и тем самым активизировать (интенсифицировать) учение, придавая ему черты творческой, поисковой деятельности. Работу с ИКМ можно рассматривать как один из элементов активной обучающей модели. 3.1.1. Метод исследовательского обучения

Использование метода исследовательского обучения (discovery learning) позволяет организовать учебную деятельность таким образом, чтобы учащиеся самостоятельно поддерживали своё исследование. Он включает пять состояний (рис.1): постановка проблемы; эксперимент; анализ; принципы (законы, правила); решение проблемы.

68

Рис. 1

Первоначально учащиеся знакомятся с проблемой. Далее, на основе жизненного опыта и опыта полученного из проводимого эксперимент осуществляют рассмотрение вопроса с различных точек зрения. Затем осуществляется анализ опытных результатов. На основе полученных результатов выдвигают основные принципы и концепции, которые подвергаются дальнейшему исследованию, которое позволяет выйти на решение проблемы.

Данный подход наиболее предпочтителен для изучения физической картины мира, поскольку в его основе заложено обучение на основе проб и ошибок (learning by doing). ИКМ позволяют учащимся манипулировать объектами и видеть результаты своей деятельности, тем самым, развивая научную интуицию. Причём, осуществляться данный процесс может непосредственно в ходе поиска решения (отсутствует отсроченность во времени), что позволяет поддерживать интерес учащихся. 3.1.2. Метод обучения на базе кейсов

Метод обучения на базе кейсов (case-based learning) позволяет осуществить подход обучения, в котором включены исследовательская деятельность учащихся как по отдельности так и во взаимодействии (рис.2).

Рис. 2

Организационный момент предусматривает формирование учителем комплекта средств обучения (или “кейс”), причём обучаемые тоже могут принимать в этом участие. “Кейс” может состоять из различных материалов: текст, рисунки, аудио-видео материалы, в том числе и ИКМ. После чего “кейс” предъявляется

Кейс

Организация

Поиск

Изучение

Дискуссия

Решение

Анализ

Семинар ИКМ

Эксперимент Проблема Анализ

Решения

Принципы

ИКМ

69

обучаемым, чья задача заключается в изучении его и всей информации связанной с ним. Далее, в зависимости от предыдущих результатов, происходит переход в состояние обработка данных, поисковой деятельности или дискуссии.

В ходе обработки данных учащиеся анализируют информацию полученную из “кейса”, осуществляют поиск недостающей информации, затем рассматривают её с различных точек зрения, что приводит к переходу в состояние осуществления решения, дискуссии, исследования или обнаруживается необходимость в более тщательном анализе информации. К аналогичным переходам приводит обсуждение поставленной проблемы в группах (дискуссия), в ходе которой выявляется необходимость в поиске новой информации, её анализе. Затем учащиеся представляют свои версии решения проблемы. Задача учителя осуществить анализ полученных решений и осуществить их разбор на следующем семинаре, что, в свою очередь, может привести к формированию нового кейса.

В данной структуре ИКМ может выступать в качестве одного из элемента кейса, позволяющего осуществлять поиск решения поставленной задачи. 3.2. ИКМ – средство мотивации

Учащимся требуется освоить, за сравнительно небольшой временной период, громадный познавательный материал, к этому добавляется неумение учиться и преодолевать трудности познавательной деятельности, в чём и состоит одна из серьёзных причин нежелания многих учиться. [7]

Задача учителя (преподавателя) заключается как раз в том, чтобы вызвать и сохранить именно работающий на успех учения мотив. Для этой цели используются стимулы: оптимальное удовлетворение врождённой потребности в познании через разумную организацию обучения; специальные стимулы, каждый из которых ориентирован на другие вполне-определённые потребности обучаемых; создание общих благоприятных условий для учебного процесса, также стимулирующих познавательную деятельность.

Компьютерная модель представляет собой наглядную демонстрацию исследуемого явления. Тем самым позволяет осуществить один из основных способов психолого-педагогического воздействия на обучаемых – управление их познавательной деятельностью. В процессе обучения словесная, знаковая, изобразительная форма наглядности всегда сопутствует абстрактному мышлению и непрерывно взаимодействует с внутренней наглядностью, обогащая последнюю новыми представлениями и связями, черпая из нее ранее приобретенный опыт. Корректно используя интерактивные свойства компьютерных моделей можно удовлетворять и поддерживать познавательные потребности учащихся. Предоставляя учащимся различные по степени сложности ИКМ (количество степеней свободы, присутствие избыточной информации и т.п.) и характеру предъявления для изучения одного явления можно организовывать индивидуальную траекторию обучения, удовлетворяя личные потребности учащихся. 3.2. ИКМ как средство формирования знания

Наиболее важный аспект применения ИКМ в преподавании физики связан с самой парадигмой физического исследования. Физики считают, что понимают некоторое физическое явление, если могут описать его с помощью математической или информационной модели. Процесс построения модели вызывает затруднения у учащихся, особенно на начальном этапе обучения. Изучение явления предусматривает следующие мыслительные действия и операции (рис. 3).

70

Рис. 3

Первоначально осуществляется прием информации [8, 9]: раздражитель (Р)

воздействует на органы чувств (ОЧ), в результате чего возникают нервные импульсы (НИ), которые по нервным проводящим путям поступают в головной мозг (ГМ), обрабатываются там и формируются отдельные ощущения (ОЩ), на основе которых складывается целостный образ восприятия (ЦВ) предмета, который сопоставляется с эталоном памяти (ЭП), в результате чего происходит опознание предмета (ОП), а затем, при мысленном сопоставлении текущей информации и прежнего опыта, посредством мыслительной деятельности (М) происходит осмысление (ОС), понимание информации. Причём, успешность определяется направленностью внимания на прием и понимание информации. Далее, посредством мыслительных операций формируются ассоциации и отсеиваются, что приводит к появлению предположений. Проверка предположений позволяет найти решение задачи (в данном случае построение физической модели). В процессе осуществления мыслительных действий можно использовать компьютерную модель.

В первую очередь ИКМ можно использовать как вспомогательное средство формирования целостного образа восприятия исследуемого явления и в качестве дополнительного средства обогащения памяти эталонами. Целостность восприятия обуславливается тем, что в предметах и явлениях действительности отдельные их признаки и свойства находятся в постоянной устойчивой зависимости. В восприятии отражаются устойчивые связи между компонентами предмета или явления. У учащихся зачастую возникают проблемы с выявлением этих устойчивых связей. Используя ИКМ в процессе обучения можно ненавязчиво научить устанавливать наличие у исследуемого явления системы существенных признаков, поскольку модель может быть «очищена» от большинства несущественных признаков (их количество можно варьировать в зависимости от уровня обучения). Что касается обогащения памяти эталонами, то ИКМ может занимать дополнительное место среди источников информации, наряду с книгами, фильмами и т.п., причём в

Приём информации Восприятие

Р ОЧ НИ ГМ ОЩ ЦВ ЭП ОП М ОС

ассоциации

отсев ассоциаций

предположение

проверка решение

ИКМ

71

отсутствии такого недостатка со стороны учебной деятельности обучаемых, как пассивное восприятие.

Во вторых, работа с ИКМ позволяет ускорить процесс мыслительной деятельности направленный на осмысление, избавляет от огромного количества ассоциаций, которые будут отсеяны как несостоятельные.

В третьих, использование ИКМ в цикле поиска верного решения позволит реализовать естественный способ обучения на основе проб и ошибок с большей продуктивностью.

Кроме того, использование ИКМ позволяет реализовывать следующие этапы познания учениками образовательных объектов [10]:

актуализация у ученика субъективного образа объекта; отыскание и формулирование учеником смысла и сущности этого

объекта; конструирование субъективной системы знаний об объекте. Изучение ИКМ физического явления, как и изучение реальных объектов,

проходит стадию создания у учащихся их чувственного образа, вычленения идеи, выделения свойств, отыскания причин, связей и закономерностей существования. Это позволяет ученикам выстраивать личностную систему идеальных знаниевых конструктов, что предупреждает догматическую передачу учащимся информации, первоначально отчуждённой от их личной деятельности. 4. Выводы

В настоящее время роль компьютерных технологий в обучении возрастает. В первую очередь это связано с поиском новых, более продуктивных форм и методов обучения и развитием систем дистанционного обучения. Интерактивные компьютерные модели могут быть использованы в качестве средств дистанционного обучения физике, причём для выполнения основных функций в учебном процессе, таких как:

визуализация учебной информации (например, в качестве включений в материал учебника);

развитие определенных видов мышления (например, наглядно-образного);

моделирование и имитирование изучаемых процессов или явлений (например, проведение виртуальных лабораторных практикумов);

усиление мотивации обучения (например, за счет изобразительных средств, интерактивности программы и включения игровых ситуаций);

При разработке ИКМ важно предусмотреть специальные меры по стимулированию учебной деятельности, поддержанию положительной мотивации к учению, созданию благоприятного режима работы. Необходимо вовлечь обучаемых в самостоятельную деятельность учения, имитируя практику, усиливая возможности анализа и синтеза изучаемых явлений и процессов.

С некоторыми работами автора можно ознакомиться по адресу: http://aks.dem.ru.

72

Литература 1. Полат Е. Дистанционное обучение// Народное образование 4, 2003, ст. 115-118 2. Кюршунов А.С. Разработка интерактивных компьютерных моделей в поддержку

дистанционного обучения физике. Труды 4-й международной научно-технической конференции. Компьютерное моделирование 2003, 24 - 28 июня 2003 года. - Санкт-Петербург 2003, ст. 428 – 437

3. Бутиков Е.И. Интерактивные компьютерные модели в преподавании физики. Труды 4-й международной научно-технической конференции. Компьютерное моделирование 2003, 24 - 28 июня 2003 года. - Санкт-Петербург 2003, ст. 50 – 52

4. Tarassov, V., Johansson, B.E. Active learning models and instructional systems. Proceedings of the Socrates Intensive Programme “@ - Learning in Higher Education” (ELHE), Linz, Austri, 2002.

5. A. Kyurshunov Development of computer courses in practical physics under the conditions of distance learning by means of Java technology. // TOWARDS MEANINGFUL MATHEMATICS AND SCIENCE EDUCATION Proceedings on the IXX Symposium of the Finnish Mathematics and Science Education Research Association. JOENSUUN YLIOPISTO UNIVERSITY OF JOENSUU 2003, 184 – 190 pp.

6. Scott, P. and Driver, R. (1998). Learning about science teaching: Perspectives from an action research project. In B.J.Fraser and K.G.Tobin (eds.), International Handbook of Science Education, 67-80.

7. Гликман И. Как стимулировать желание учиться? // Народное образование 2, 2003 ст. 137-144

8. Айсмонтас Б.Б. Общая психология: Схемы. — М., 2003. 9. Гамезо М.В., Домашенко И.А. Атлас по психологии. М., 1996. 10. Хуторской А. Ключевые компетенции. Технология конструирования // Народное

образование 5, 2003, ст. 55-61 11. E. Etkina, A. Van Heuvelen Role of Experiments in Physics Instruction – A Process

Approach. // The Physics Teacher. Vol. 40, September 2002. 351-355 pp. 12. Талызина Н.Ф., Формирование познавательной деятельности младших

школьников М: Просвещение, 1988 Т.А. Соловьева Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННЫХ И КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ НА

ПРИМЕРЕ КУРСА «РЕКУРСИЯ» В ПЕДВУЗЕ Мировое сообщество в последние годы образовало информационную сеть

глобального масштаба на базе компьютерных телекоммуникаций, что определило принципиально новый уровень развития самого сообщества. Основными процессами, которые в настоящее время определяют развитие всех сфер жизни, являются процессы глобализации и информатизации. Материальную основу этих процессов составляют телекоммуникационные технологии, которые позволяют сегодня говорить о наличии некоторого всемирного информационного поля.

73

Так в концепции модернизации российского образования на период до 2010 года говорится о том, что главная задача российской образовательной политики – обеспечение современного качества образования на основе сохранения его фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства.

Основная цель профессионального образования – подготовка квалифицированного работника соответствующего уровня и профиля, конкурентоспособного на рынке труда, компетентного, ответственного, свободно владеющего своей профессией и ориентированного в смежных областях деятельности, способного к эффективной работе по специальности на уровне мировых стандартов, готового к постоянному профессиональному росту, социальной и профессиональной мобильности; удовлетворение потребностей личности в получении соответствующего образования [2].

В связи с вышесказанным, важная роль в развитии современного общества принадлежит процессу информатизации, особенность которого состоит в том, что информация и процессы, связанные с информацией (сбор, хранение, обработка, представление и т.д.), используются в качестве общественного продукта. Одним из приоритетных направлений информатизации общества становится процесс информатизации образования. Он предполагает использование возможностей информационных и коммуникационных технологий, методов и средств информатики для реализации идей развивающего обучения, интенсификации всех уровней учебно-воспитательного процесса, оптимизации методов обучения, повышения качества и эффективности обучения, а также активное использование технологий открытого образования.

Целью обучения в таком случае становится как передача и усвоение знаний, так и выработка умений и навыков исследования информации, обмена ею и использования для получения новых знаний и создания образа окружающего мира. Поэтому потребность в квалифицированных специалистах, владеющих в полном объеме информационно-компьютерными методами обработки информации, возрастает.

Основную роль в информационной подготовке общества играют высшие учебные заведения. Высшая школа осуществляет компьютерную подготовку, методическое руководство и подготовку кадров для системы образования в целом. Создавая свои информационные ресурсы, включая их во всемирную сеть, высшая школа влияет на все стороны образовательного процесса. Поэтому в данных условиях на первый план выходит задача формирования информационной компетентности будущих учителей. Понятие компетентности довольно содержательное и разные точки зрения на природу этого явления приводят к различным его трактовкам.

Так в широком смысле понятие «готовность к деятельности» трактуется как готовность к жизненной практике в целом, к вхождению в новую среду, к самореализации в творческой деятельности, к переносу знаний и способов деятельности из одной сферы в другую, к деятельности в новых, постоянно изменяющихся условиях, к адекватной самооценке.

А в узком смысле мы рассматриваем «готовность к педагогической деятельности» как совокупность свойств и качеств личности учителя, адекватно отражающую структуру его педагогической деятельности, как решающее условие быстрой адаптации выпускника вуза к специфическим условиям педагогического труда, как предпосылку для дальнейшего профессионального совершенствования.

74

В период информатизации образования и бурного развития информационных и коммуникационных технологий у будущего учителя должно быть развито качество готовности к максимальному восприятию и освоению нового уровня этих технологий, особенно это актуально для будущих учителей информатики.

Для начала обратимся к современным исследованиям в области информационных и коммуникационных технологий (ИКТ). Стремительное развитие ИКТ, характерное для 80 – 90-х годов XX века и начала третьего тысячелетия, приводит к значительной перестройке информационной среды современного общества, открывая новые возможности общественного прогресса, находящего свое отражение в сфере образования, в процессе ее информатизации. В этой связи многие современные исследования (А.А. Андреев, Я.А. Ваграменко, А.Р. Есаян, К.К. Колин, А.А. Кузнецов, М.П. Лапчик, В.Р. Майер, 3.Ф. Мазур, Д.Ш. Матрос, Н.И. Пак, П.К. Петров, Е.С. Полат, И.В. Роберт, И.В. Румянцев, И.В. Соколова, Н.В. Софронова, Н.М. Стадник, В.Г. Сыромятников, М.А. Щербаков и др.) посвящаются выявлению особенностей педагогической науки в условиях использования информационных и коммуникационных технологий. В этих работах рассматриваются проблемы совершенствования образования в связи с применением средств ИКТ; исследуются условия изменения образовательного процесса в направлении демократизации, открытости и модификации учебного взаимодействия между участниками образовательного процесса, а также развития дидактических принципов обучения, осуществляемого в условиях использования средств ИКТ. Особое внимание в данных исследованиях уделяется различным возможностям ИКТ: интерактивности, незамедлительной обратной связи между пользователем и средствами ИКТ; компьютерной визуализации информации об исследуемых объектах или закономерностях процессов, явлений; использованию больших объемов информации с возможностью ее передачи, легкого доступа и обращения к информационному ресурсу, в том числе глобальной сети Интернет; автоматизации процессов вычислительной, информационно-поисковой деятельности, обработки результатов демонстрационных и лабораторных экспериментов; автоматизации процессов информационно-методического обеспечения, организационного управления учебной деятельностью и контроля за результатами усвоения.

Так, согласно И.В. Роберт [3], под средствами информационных и коммуникационных технологий (средства ИКТ) будем понимать программные, программно-аппаратные и технические средства и устройства, функционирующие на базе средств микропроцессорной вычислительной техники, а также современных средств и систем транслирования информации, информационного обмена, обеспечивающие операции по сбору, накоплению, обработке, хранению, продуцированию, передаче, использованию информации, возможность доступа к информационным ресурсам компьютерных сетей (в том числе и глобальных). К средствам ИКТ отнесем: ЭВМ, ПЭВМ; комплекты терминального оборудования для ЭВМ всех классов; локальные вычислительные сети, современные средства связи всех видов, обеспечивающие информационное взаимодействие пользователей как на локальном, так и глобальном уровнях; устройства ввода-вывода информации всех видов; средства и устройства манипулирования и транслирования текстовой, графической, аудиовизуальной информации; средства архивного храпения информации; устройства для преобразования данных из графической или звуковой формы представления данных в цифровую и обратно; системы компьютерной графики и анимации; системы представления и использования цифровой

75

аудиовизуальной информации; программные системы и комплексы (языки программирования, трансляторы, компиляторы, операционные системы, инструментальные пакеты разработки прикладного программного обеспечения, в том числе и реализованного в сетях, пакеты прикладных программ и пр.); системы искусственного интеллекта; инструментальные и прикладные средства и системы, реализующие потенциал технологий: мультимедиа, телекоммуникации, виртуальная реальность.

Под средствами информатизации и коммуникации образовательного назначения будем понимать средства информационных и коммуникационных технологий совместно (используемые вместе) с учебно-методическими, нормативно-техническими и организационно-инструктивными материалами, обеспечивающими реализацию оптимальной технологии их психолого-педагогически значимого использования.

Применение средств ИКТ в современном образовании основано на реализации большого количества возможностей самих информационных и коммуникационных технологий. Сейчас наиболее эффективно использование средств ИКТ для достижения определенных педагогически значимых целей:

1) развитие личности обучающегося, его подготовка к комфортной жизнедеятельности в условиях современного информационного общества массовой коммуникации и глобализации: • интенсификация психолого-педагогического воздействия с целью

развития мышления, формирования системы знаний, позволяющих осуществлять построение структуры своей умственной деятельности;

• развитие способности к осмыслению и пониманию того, как в условиях одновременного восприятия информации различного вида и из различных информационных источников надо мыслить, чтобы уметь принимать оптимальное решение или предлагать варианты решения в сложной ситуации;

• формирование и развитие умений осуществлять информационную деятельность по сбору, обработке, продуцированию, транслированию, архивированию информации, деятельность по представлению и извлечению знания;

• развитие способности к осознанному восприятию интегрировано представленной информации;

• развитие коммуникативных способностей при информационно емком взаимодействии;

• развитие умений осуществлять информационно-поисковую, экспериментально-исследовательскую деятельность на основе организации процессов моделирования, симуляции, имитации;

2) реализация социального заказа в условиях информатизации, глобализации и массовой коммуникации современного общества: • подготовка профессиональных кадров и специалистов, компетентных в

области реализации возможностей средств и методов информатики, ИКТ в соответствующей сфере жизнедеятельности членов информационного общества;

• подготовка пользователя к применению средств ИКТ различного уровня (от бытового использования до профессионального);

3) интенсификация всех уровней образовательного процесса системы непрерывного образования:

76

• повышение эффективности и качества образовательного процесса за счет реализации уникальных, с точки зрения педагогических применений, возможностей ИКТ;

• обеспечение побудительных мотивов (стимулов) к получению образования, обусловливающих активизацию познавательной деятельности с использованием средств ИКТ;

• углубление межпредметных связей за счет использования современных средств обработки информации при решении задач различных предметных областей;

• реализация идей открытого образования на основе использования распределенного информационного ресурса.

Таким образом, современные информационные и коммуникационные технологии открывают доступ к нетрадиционным источникам информации, повышают эффективность самостоятельной работы, дают совершенно новые возможности для творчества.

Наиболее эффективное освоение ИКТ в процессе изучения курса информатики в педагогических вузах можно проиллюстрировать на примере курсов «Рекурсия» и «Рекурсия как метод решения задач», которые читаются на факультете математики и информатики в Тульском государственном педагогическом университете им. Л.Н. Толстого.

Общий курс информатики в педагогическом вузе способствует интеграции различных образовательных областей. Информатика призвана разработать и предложить широкий спектр методов моделирования, анализа и оценки трудоемкости алгоритмов решаемых задач. Одним из наиболее эффективных методов решения широкого класса задач является рекурсия.

Мощный познавательный и развивающий потенциал заложен в фундаментальных свойствах рекурсивности широкого класса объектов и процессов, которыми насыщен современный мир [1]. Кроме того, сам процесс познания базируется на существующей системе накопленного интеллектуального потенциала, который формировался в процессе познания.

Проблемы организации обучения алгоритмизации на основе рекурсии в вузе достаточно подробно рассмотрены в работах профессора А.Р. Есаяна [1]. В университете читаются два курса по изучению рекурсивных алгоритмов на разных специальностях. Для начала рассмотрим учебно–методический комплекс этих дисциплин представленный в таблице 1.

Таблица 1.

ГОСВПО (II-ое поколение) Специальность “032100-МАТЕМАТИКА”

с дополнительной специальностью “030100-ИНФОРМАТИКА” Блок общих математических и естественнонаучных дисциплин (ЕН) Национально-региональный (вузовский) компонент (ЕН.Р.00) Рекурсия (ЕН.Р.01) Всего часов 76 Аудиторных часов (план) 38 (18 лек. + 20 лаб. раб.) СРС (сам. работа студентов) 38 Семестр, недель, часов в неделю, часов всего

5 семестр, 17 недель, 2 ч., 38 ч.

77

Лекций и лаб. работ по семестрам 5 семестр − 18 лек.+20 лаб. раб. Итого: 18 лек.+20 лаб. раб. = 38 часов.

Форма отчетности 5 семестр − зачет.

Учебная программа данных курсов имеет следующее содержание:

• Решение задач рекурсивными методами. Схемы решения задач рекурсивными методами. Рекурсивная триада.

• Примеры решения задач рекурсивными методами. Числа Фибоначчи; биномиальные коэффициенты; алгоритм Евклида; простые числа; функции Маккарти, Кадью, Аккермана; схема Горнера; вещественный корень функции; моделирование арифметических операций; задача Иосифа Флавия; задача о Ханойских башнях; финансовые функции; системы счисления;

• Сортировки массивов рекурсивными методами. Рекурсивные алгоритмы простых сортировок. Алгоритмы быстрой и бинарной пирамидальной сортировки;

• Фракталы и рекурсия. Общая постановка задачи. Классификация фракталов. Примеры фракталов.

• Рекурсия с динамической базой. Увеличение быстродействия рекурсивных алгоритмов за счет расширения рекурсивной базы. Числа Фибоначчи. Биномиальные коэффициенты.

• Перебор с возвратом. Вычислительная схема перебора с возвратом. Расстановка ферзей на шахматной доске. В общем случае мы рассматриваем рекурсию как наличие в некотором

упорядоченном множестве объектов ссылок друг на друга, замыкающихся на начальный объект; более конкретно – это решение реальной задачи как решение более простых задач того же класса, в итоге сводящихся к первоначальной. В частности, в рекурсивных определениях объекта имеются ссылки на сам объект. Кажущаяся бесконечность и незавершенность подобных ссылок может быть опровергнута путем рассмотрения вопроса о количестве рекурсивных обращений (глубины рекурсии). Важнейшей особенностью объекта, которая позволяет назвать

ГОСВПО (II-ое поколение) Специальность “030100-ИНФОРМАТИКА” с дополнительной специальностью “031000-ПЕДАГОГИКА И ПСИХОЛОГИЯ” или "033200-ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЫК"

Дисциплины предметной подготовки (ДПП) Национально-региональный (вузовский) компонент (ДПП.Р.00) Рекурсия как метод решения задач (ДПП.Р.01) Всего часов 140 Аудиторных часов (план) 70 (70 лаб.) СРС (сам. работа студентов) 70 Семестр, недель, часов в неделю, часов всего

2 семестр, 18 недель, 2 ч, 36 ч. 3 семестр, 17 недель, 2 ч, 34 ч.

Лекций и лаб. работ по семестрам 2 семестр − 36 лаб. раб. 3 семестр − 34 лаб. раб. Итого: 70 лаб. раб.

Форма отчетности 2,3 семестры − зачет.

78

его рекурсивным, является наличие в нем некоторых базовых компонентов (составляющих, элементов, подобъектов), доступных для непосредственного изучения (описания, задания, определения, вычисления), и наличие внутренних связей (переходов, преобразований) в множестве всех компонентов, которые позволяют любой из них по некоторой единой схеме (правилу, описанию, алгоритму) конструктивно выразить через один или несколько базовых компонентов. Целенаправленный поиск рекурсивных объектов и использование их при решении прикладных задач позволяют вести речь о рекурсивных методах и алгоритмах.

Алгоритмический подход к решению задач рекурсивными методами предполагает несколько шагов, образующих рекурсивную триаду:

• параметризация задачи заключается в выявлении совокупности исходных величин, определяющих постановку задачи;

• выделение базы – поиск одной или нескольких подзадач, которые могут быть решены непосредственно, то есть без рекурсивного вызова;

• декомпозиция общего случая – процесс последовательного разложения задачи на серию подзадач. Выполнение рекурсивного алгоритма происходит следующим образом: начав

и выполнив некоторые предварительные вычисления, исполнитель переходит к решению следующей подзадачи, получаемой декомпозицией (такой переход называется переходом к нижнему рекурсивному уровню). При этом завершение решения подзадачи верхнего уровня откладывается до тех пор, пока не будет результативно завершена подзадача нижнего уровня. После достижения базовой подзадачи исполнитель завершает отложенные вычисления в обратном порядке, то есть движется от результатов решения подзадач нижнего уровня к подзадачам верхнего уровня. При организации рекурсивного алгоритма с последующим сохранением промежуточных результатов решения подзадач нижнего уровня формируется так называемая динамическая база, позволяющая значительно сократить число рекурсивных обращений к нижним уровням.

Для эффективного освоения рекурсивных алгоритмов в ТГПУ им. Л.Н. Толстого разработан учебный Web-caйт «Рекурсия в информатике», как сетевой компонент для организации процесса обучения студентов алгоритмизации на основе рекурсии.

Весь материал сайта содержит пять модулей инвариантной и двадцать два модуля вариативной части, электронные тетради в вычислительной среде Mathcad с текстами рекурсивных алгоритмов и контрольными примерами (для преподавателей), заготовки электронных тетрадей для решения конкретных задач (для студентов).

В настоящее время сайт зарегистрирован в Госкоорцентре информационных технологий под 50200100361 и используется в локальной и глобальной сети ТГПУ им. Л.Н. Толстого (URL: http://www.tspu.tula.ru/reсurs).

Работу, проводимую с сайтом, можно разделить по разным основаниям. По характеру управления учебным процессом: для самостоятельного

индивидуального обучения, для коллективной работы, для обучения под руководством преподавателя.

По дидактической цели: базовый уровень (освоение модулей инвариантной части), продвинутый уровень (освоение выборочных модулей вариативной части), углубленный уровень (освоение большей части модулей вариативной части), профессиональный уровень (освоение всех модулей вариативной части).

79

Основное назначение Web-сайта – это помощь в организации процесса обучения рекурсивным алгоритмам студентам и преподавателям вузов, которая осуществляется посредством той или иной деятельности со стороны субъектов учения. Некоторые виды этой деятельности мы приведем ниже:

• ознакомиться. Просмотр сайта для уяснения его структуры, содержания, принципов внутренней навигации, а также для оценки его эстетических и иных качеств;

• догнать. Самостоятельное освоение студентом конкретного модуля или группы модулей после пропущенных занятий или для ликвидации возникших пробелов в знаниях;

• обойти. Самостоятельное опережающее освоение студентом конкретного модуля или группы модулей, диктуемое различными обстоятельствами или работой по индивидуальному плану;

• выполнить. Самостоятельное индивидуальное или коллективное освоение группой студентов конкретного модуля или его части по заданию преподавателя;

• пересдать. Самостоятельная работа с конкретными модулями для повторной сдачи «проваленного» отчета, зачета, экзамена или пересдачи экзамена на более высокую оценку;

• досдать. Оперативное самостоятельное освоение студентом согласованного с соответствующей кафедрой (деканатом) набора конкретных модулей при переводе его из другого вуза (факультета, отделения);

• подготовиться. Самостоятельное, а чаще с участием преподавателя, ознакомление студентов младших курсов или школьников с отдельными темами модулей при подготовке к соответствующим олимпиадам по информатике;

• опереться. Самостоятельная работа студентов по поиску в модулях содержательного материала, который может быть использован при написании конкретных курсовых или дипломных работ, а также для выполнения заданий по различным вычислительным практикам;

• использовать. Самостоятельная работа преподавателей информатики и математики по поиску в модулях содержательного материала, который может быть использован при чтении лекций или проведении практических занятий по конкретным темам их курсов или проведении педагогической практики;

• освоить. Самостоятельная, а чаще под руководством преподавателя вуза, работа учителей информатики средних учебных заведений на курсах повышения квалификации по освоению модулей инвариантной части содержания.

Примеры рекурсивных программ на страницах сайта предоставляют возможность проводить непосредственные «живые» вычисления, т.е. одним щелчком мыши можно переходить в соответствующие вычислительные среды для проведения экспериментов по данной программе.

При сетевом подходе к изучению рекурсивных алгоритмов желательно,

чтобы контроль за процессом обучения на всех его уровнях осуществлялся и оценивался непосредственно преподавателем. И лишь только по мере накопления достаточного опыта и осознания всех методических тонкостей и особенностей предлагаемого подхода можно будет ставить вопрос о создании программного обеспечения для компьютерного тестирования обучаемых.

80

Таким образом, работа с Web-сайтом «Рекурсия в информатике» формирует у студентов умения добывать информацию из разнообразных источников и обрабатывать её с помощью современных сетевых технологий, развивает навыки подлинно исследовательской деятельности, моделируя работу научной лаборатории или творческой мастерской.

В курсе информатики педагогического вуза рекурсивный метод решения задач необходимо рассматривать как альтернативный, способствующий реализации принципа развивающего обучения. И только на основе изучения понятийно-терминологического аппарата рекурсии, основных опорных схем рекурсивных вычислений, практического применения рекурсивных алгоритмов при решении задач, анализа эффективности таких алгоритмов можно говорить о процессе выработки у обучающихся интеллектуальных и практических умений и навыков, интуиции при выборе метода решения.

У студентов, прослушавших данный курс и успешно сдавших зачет, формируется представление о рекурсии как об альтернативном методе познания и рассуждения. Зная общую концепцию построения рекурсивных алгоритмов, владея технологией разработки рекурсивных процедур и функций, будущие педагоги смогут реализовать свой творческий потенциал в школе.

Литература

1. Есаян А.Р. Рекурсия информатике: Учеб. пособие для студентов пед. вузов: Ч. 1: Корзина разнообразных задач / А.Р. Есаян. – Тула: Изд-во ТГПУ им.Л.Н.Толстого, 2000. – 90 с.

2. О Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года. – п. 1.4.

3. Роберт И.В. О понятийном аппарате информатизации образования / И.В. Роберт // Информатика и образование, 12 – 2002, С.2-6.

М.Л. Белобородова Пензенский государственный университет

МЕСТО ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КУРСОВ В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ КВАЛИФИКАЦИИ

«ПЕРЕВОДЧИК В СФЕРЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ КОММУНИКАЦИИ»

Бурный рост международного сотрудничества в научной, производственной,

административной сферах, увеличение числа совместных проектов требуют разработки и реализации образовательных программ нового типа. Сверхбыстрый рост технологий и внедрение их во все сферы жизни постепенно меняет характер трудовой деятельности значительной части населения и обусловливает тем самым возникновение потребности общества в специалистах нового типа, которые бы эффективно действовали в сложившихся общественных условиях, требующих реализации навыков межъязыкового и межкультурного общения и знания особенностей профессионального подъязыка.

81

Однако, подготовить специалистов, способных, например, при выезде за рубеж осуществлять эффективную коммуникацию в рамках современного культурного и профессионального обмена, уже невозможно, если опираться только на традиционные формы обучения и воспитания.

Общевузовские программы подготовки специалистов инженерного профиля по иностранному языку не обеспечили возможности достижения необходимого уровня иноязычных коммуникативных знаний и умений, так как отводят относительно небольшое количество часов на аудиторную подготовку.

Новые пути решения проблемы предложила «Программа подготовки переводчиков в сфере профессиональной коммуникации».

Первых «переводчиков …» готовили на базе языковых кафедр. Это определило содержание обучения и наложило отпечаток на характер презентации материала. Кафедра «Лингвистики и межкультурной коммуникации» МГУ, ведущая подготовку «переводчиков», и в настоящее время берет за основу своей работы тезис о существовании «переводчиков широкого профиля». Считая понятие «язык профессии» синонимом профессионального терминологического словаря, специалисты кафедры за 2 года обучают студентов ДК (старшекурсников или выпускников вуза) основам переводческих дисциплин и отдают проблему «доводки» специалиста на откуп производству.

В вузах, где обучение строится по 2-2,5-годичной схеме, прием на ДК «переводчик» производится по результатам предварительного тестирования, что требует от поступающих достаточно высокого уровня общеязыковой подготовки.

Немаловажное значение с нашей точки зрения имеет тот факт, что ведущие обучение специалисты по переводоведению часто имеют весьма смутное представление о тонкостях будущей профессии обучаемых.

Все эти недостатки постарались учесть специалисты кафедры КТУ и ПК ПензГУ, совместно разработавшие концепцию интенсивной подготовки переводчиков в сфере профессиональной коммуникации.

В 1999 году ПГУ получил право вести подготовку студентов по ДК «переводчик» в рамках действующей лицензии по утвержденному в УМО «Лингвистика» и УМО «Робототехника» отдельному учебному плану. Этот план значительно отличался от примерного плана, предлагаемого УМО, и был согласован по сквозным (основным) планам специализаций

Прием студентов, обучающихся всем университетским специальностям, ведется без учета уровня и характера их довузовской языковой подготовки, что дает будущим студентам возможность выбрать иностранный язык для изучения. Традиционно студенты ПГУ возможности выбора не имели.

Обучение ДК ведется с 1 курса параллельно обучению основной специальности. С учетом 27-часовой сетки часов по основной специальности, еженедельно кафедрой выдается 8 часов по ДК.

При составлении учебного плана и создании рабочих программ была учтена необходимость отойти от строгого разделения подготовки по иностранному языку на «общеязыковую» и «специальную». Дисциплина «Иностранный язык, практический курс» рассматривается как спецпредмет с первого курса обучения и носит выраженный коммуникативный характер.

5. В целях повышения эффективности обучения число студентов в учебной группе, как правило, не превышает 12 человек.

6. Организация обучения предусматривает широкое внедрение практики самоподготовки, с использованием программно-аппаратного обеспечения,

82

учитывающего характер курса, индивидуальные особенности студентов и общий уровень учебной группы. В использовании находятся электронные словари, переводчики, внутривузовские электронные учебники, тестовые программы

7. Одновременно с курсом устной речи и вводными общелингвистическими дисциплинами на 1 курсе начинается изучение «Основ профессионального английского», что дает обучаемым возможность к концу 1 — середине 2 курса преодолеть сложности работы с англоязычным софтом.

8. Для обеспечения доступа студентов к новым технологиям, в 2002-203 учебном году на кафедре была развернута локальная сеть из 12 ПК, которая поддерживается и обслуживается студентами кафедры. К концу 2003 г. обещают подключение к глобальной сети Интернет. Сеть используется не только на языковых занятиях, но и на занятиях технологического цикла: «Основы Интернет-коммуникации» (1 курс), «Основы машинного перевода (3 курс), «Профессиональная коммуникация» (5 курс) и для выполнения курсовых работ. В отсутствие собственной сети кафедра сотрудничала с кафедрой КТУ.

9. Преподавание дисциплин профессионального устного и письменного перевода начинается одновременно с преподаванием спецдисциплин в рамках основной квалификации. Собственно переводческие дисциплины идут с 4 курса.

10. Поскольку речь идет о подготовке специалистов «нового типа», способных быстро принять адекватное решение в системе коммуникации «человек—машина», требуются преподаватели, способные грамотно сочетать в процессе обучения языковые и технические аспекты. Предполагается планомерно повышать квалификацию преподавателей кафедры ПК: в 2003 году 10 преподавателей кафедры прошли курсы повышения квалификации по направлению «Перевод и переводоведение». Двое обучаются в аспирантуре, соответственно по педагогике и переводоведению. Все основные преподаватели прошли курсы обучения работе с ПК, и планируются курсы переподготовки преподавателей технического цикла по иностранному языку с учетом специфики преподаваемых предметов.

11. Благодаря такой организации обучения отмечен рост интереса студентов к ДК. Если обучение в 200 году начиналось с 3 учебных групп (58 студентов) специальности «Роботы и робототехнические системы», то 2003-2004 учебном году число студентов дополнительной квалификации увеличилось десятикратно и составило 450 человек. Среди них не только «вычислители» и «прибористы», но и студенты факультетов экономики, государственного и муниципального управления. Курсы дисциплин для них разрабатываются для каждого направления отдельно с учетом профессиональной специфики.

Однако, успешность реализации многих видов переводческой деятельности в настоящее время определяется умением специалиста применять достижения современных информационных технологий.

Широкий опыт внедрения информационно-технологических курсов на специальностях гуманитарного профиля в университетах доказал их пропедевтический характер, что в свою очередь обусловило рациональность их включения в учебный план дополнительной квалификации «переводчик…».

Учебный план специальности 21.03.00 носит интегративный характер и предусматривает совместную реализацию базового сквозного плана специальности и дополнительного комплексного лингво-технологического компонента в период обучения в университете.

83

График роста численности студентов дополнительной квалификации "Переводчик" за период с 2000 по 2003 год

050

100150200250300350400450500

2000 2001 2002 2003

Чис

ленн

ость

студе

нтов

Студентов

Рис. 1 График роста численности студентов дополнительной квалификации

«Переводчик» за период с 2000 по 2003 год Узкая направленность подготовки к деятельности в сфере

профессиональной коммуникации позволяет творчески подойти к рекомендациям типовой программы. «Общеязыковая» подготовка студентов, не имеющих базы изучения английского языка в средней школе, ведется кафедрой ПК за счет объединения «бюджетных» и «дополнительных» учебных часов в рамках коммуникативного практического курса английского языка.

Чтение курса дисциплины курса «Стилистика русского языка и культура речи» в 1-3 семестрах, содержательно нацеленного на нужды будущих переводчиков, позволяет реализовать принцип непрерывного обучения и способствует повышению успеваемости студентов по гуманитарным дисциплинам. В качестве доказательства приведем сравнительные данные по успеваемости групп специальности «Робототехника» (индекс ПР) по дисциплине «Философия» за 4 года. Напомним, что реализация экспериментального «двойного» плана началась в 2000-2001 учебном году.

Индекс группы

Число студентов отлично хорошо удовлетво-

рительно неудовлетво-рительно

98пр1 27 - 40% 33% 27% 99пр1 28 32% 35% 8% 25% 00пр1 24 54% 38% 8% - 01пр1 26 50% 46% 4% (1чел.) -

Единство терминологии и значительная общность содержания дает возможность преподавать пропедевтические по характеру лингво - переводческие курсы «Введение в специальность «переводчик»…» и «Введение в языкознание». Это позволяет ускорить процесс интеграции у студентов лингвистических и специально-технических знаний.

В целях установления тесных междисциплинарных связей и интегративного усвоения таких узкопрофессиональных дисциплин как «Алгоритмические языки и

84

основы программирования» и «Моделирование технических систем» (3-5 семестры по основному плану), на ранних этапах обучения дополнительной квалификации вводятся специализированные, профессионально и одновременно технологически ориентированные курсы лингвистических дисциплин: «Основы профессионального английского», «Основы машинного перевода». Изучение курса «Основы профессионального английского» ориентировано на реальные фоновые знания студентов по информатике и программированию, предусмотренным основным планом. Такой симбиоз позволяет добиться гораздо более эффективного формирования навыков интерпретации профессиональных текстов, чем традиционный подход в рамках общеобразовательного курса английского языка.

Чтение курса «Основы машинного перевода» в 4-6 учебных семестрах, предусматривающего чтение лекций и выполнение лабораторных и курсовых работ, позволяет логично дополнить лингвистическую составляющую сквозного плана дополнительной квалификации «переводчик» технологической составляющей. Курс носит комбинированный характер и читается как лингвистами, так и специалистами по ИТ. В содержание курса включен материал, раскрывающий основные подходы к моделированию процесса естественного и машинного перевода, базовые алгоритмы машинного перевода, знакомство с основными переводческими платформами. Поскольку курсы информационных технологий носят пропедевтический характер, их содержание позволяет студентам расширить рамки представлений о возможностях средств вычислительной техники, а методика реализации делает их посильными для студентов, не имевших к ним доступа в период довузовского обучения.

Уже в 1-2 семестрах студентам ДК « переводчик…» предлагается курс «Интернет-коммуникации», включающий изучение традиционных сетевых и нейронных технологий, которые представляют собой наименее освещенный в учебной литературе раздел информатики и открывают новые горизонты развития человеко-машинных коммуникационных систем.

Технологии не становятся самоцелью, но тесно интегрированы в процесс подготовки к профессиональной деятельности переводчика. До 50 % практических аудиторных занятий по переводческим дисциплинам ведется с использованием программно-аппаратных средств. Выделяется время для внеаудиторной работы студентов в мультимедийной лингвистической лаборатории под руководством преподавателей и учебно-вспомогательного состава кафедры.

Результаты не заставили себя ждать. Применение электронных средств студентами группы 00пр1 в процессе выполнения учебно-тренировочных и контрольных заданий по курсу дисциплины «Практика профессионального перевода» позволило значительно ускорить процесс поиска переводческих соответствий и высвободить время на профессиональное и языковое редактирование переведенного материала.

Студент 2 курса приборостроительного факультета ПГУ, изучающий английский язык в рамках общеобразовательной программы и не знающий технологий естественного и машинного перевода, пользуется во время выполнения экзаменационного письменного перевода традиционными словарями и реально тратит на экзамене до 80-90 минут на черновой перевод профессионально ориентированного текста объемом 1,500 п.з. (Заметим, что в требованиях Программы указан норматив 45 минут.) Результаты такой работы требуют, как правило, серьезного профессионального редактирования. У студента дополнительной квалификации, знакомого с технологиями естественного и

85

машинного перевода, при использовании электронных словарей и компьютерного набора время работы над текстом сокращается в 2 раза и составляет 40 минут при условии последующего редактирования.

У студента дополнительной квалификации, изучившего курсы «Основы профессионального английского» и «Основы машинного перевода», владеющего электронными средствами перевода, при отсутствии электронного копии текста и устройств сканирования текстовых материалов 8-15 минут уходят на набор текста и 3-5 минут на процесс конфигурирования программных средств и выполнение так называемого «подстрочного перевода». Остальное время студент посвящает грамматическому, профессиональному и постпереводческому редактированию, что значительно повышает качество переводческого выхода.

45

80

10

25

15

520

0102030405060708090

Минут

Норматив

Традиционный

Комбинированный

Электронный

Время выполнения экзаменационного перевода студентами с использованием традиционных, комбинированных и электронных средств

ПравкаЧерновой перевод

Рис. 2

Поскольку требования к проведению государственного экзамена по переводу

включает такие этапы как предпереводческий анализ, собственно перевод и постпереводческое редактирование профессионально ориентированного текста, в целях повышения эффективности работиы студента на экзамене, кафедра планирует осуществлять прием государственных экзаменов с учетом возможностей безбумажных технологий.

Работа сетевой мультимедийной лингвистической лаборатории поддерживается силами студентов старших курсов, и это позволяет увеличить ее загрузку во внеучебное время и дает возможность для реализации аудиторной и

86

внеаудиторной самостоятельной работы студентов с технологическими комплексами.

В целом «дополнительный» план имеет «модульную» структуру, и содержание спецкурсов можно варьировать при распространении опыта организации учебного процесса на другие специальности ПГУ.

Результаты, полученные кафедрой «Профессиональные коммуникации» в процессе реализации программы дополнительной квалификации «переводчика…» в ПГУ, позволяют рекомендовать ввести в программу средней общеобразовательной школы преподавание таких учебных дисциплин как «Основы Интернет-коммуникации» и «Основы машинного перевода». Это позволит учащимся более уверенно ориентироваться в средствах технологической поддержки процесса интерпретации иноязычных текстов, а преподавателю переключить их внимание с утомительной процедуры словарной работы на освоение содержания текстов и повысит мотивацию к освоению иностранного языка. О.В.Виштак Московский государственный открытый педуниверситет им. М.А.Шолохова

СТРУКТУРА ИНТЕГРИРОВАННОГО ДИДАКТИКО-ИНФОРМАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА ПОДДЕРЖКИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТУДЕНТОВ

ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКИ

Выполнение всех видов самостоятельных работ при изучении информатики, особенно, это касается внеаудиторной, предваряется изучением учебного материала и методических рекомендаций, которые являются основными компонентами учебно-методического обеспечения, выступающего как средство обучения и средство опосредованного управления учебной деятельностью студентов со стороны преподавателей, отображающее научное содержание учебной дисциплины, являющееся базой для построения дидактической системы обучения предмета. Поэтому особое внимание при организации самостоятельной работы студентов уделяется проектированию состава и структуры учебно-методического и информационного обеспечения. Этой проблеме посвящено достаточно большое количество исследований и научных публикаций (В.П.Беспалько, Я.А.Ваграменко, О.В. Долженко, Л.Х. Зайнудинова, В.А. Козаков, В.М. Монахов, С.В. Панюкова, П.И.Пидкасистый, А.Я.Савельев, И.В. Роберт, О.К. Филатов, И.Г.Шамсутдинова и др.). Но единого мнения по его составу, структуре, содержательному наполнению с учетом специфики этой учебной дисциплины, используемой технологии обучения, самоуправления учебной деятельностью нет.

Особенности изучения информатики, в первую очередь, проявляются в большом объеме всех видов самостоятельных работ: подготовка к лекциям, выполнение практических заданий, написание рефератов, работа с периодическими научными изданиями, подготовка к олимпиадам и т.д. Изучение теоретических вопросов сочетается с выработкой умений и навыков общения с ЭВМ. Помимо этого в процессе изучения информатики уделяется большое внимание формированию специфических умений и навыков общения со средствами новых информационных технологий, развивающих культуру учебной деятельности и способствующих

87

развитию информационной культуры учащихся. При этом эффективность самостоятельной учебной деятельности студентов во многом зависит не только от объема и научного уровня учебной и управленческой информации, но и от методики ее изложения, обусловленной структурой представления информации. Структурирование учебной и управленческой информации должно производится в соответствии с основной дидактической целью: создание системы научных знаний у студентов, - и в соответствии с целевым заказом на информацию со стороны субъектов учебного процесса для обеспечения их сознательной и целенаправленной деятельности. Традиционно структура учебно-методического комплекса по дисциплине строится по схеме организации учебной дисциплины (линейная структура). Приводятся цели и задачи изучения дисциплины; перечень основных тем и разделов; далее по каждому разделу или теме теоретические сведения, методы расчета и примеры решения задач и написания программ, характеристик и параметров изучаемых явлений, устройств и т.д., контрольные задания и вопросы; справочные данные; список рекомендуемой литературы. При работе с таким учебно-методическим комплексом студенты, как правило, считают достаточным изучение теоретического материала, выполнение заданий по образцу, т.е. усвоение знаний происходит на уровне «распознавания», «воспроизведения», что приводит к большим трудностям воплощения их знаний в умения и навыки, к недостаточности сведений для самоуправления своей деятельностью по изучению данной дисциплины. Кроме этого такая структуризация учебного материала не обеспечивает реализацию дидактического принципа индивидуальности обучения, т.к. успевающие и неуспевающие студенты имеют «одинаковый маршрут» получения учебной информации и одинаковый ее объем. Использование дистанциированных технологий и возможностей современной компьютерной техники при создании современных информационно-аналитических и учебно-методических комплексов позволяет в отличии от традиционных использовать разветвленную или комбинированную структуру представления информационно-аналитических и учебно-методических материалов. Для таких сложноструктурируемых массивов учебной и управленческой информации предпочтительна блочно-модульная модель их организации. Она позволяет в полной мере использовать преимущества программно-технических средств: возможность быстрого изменения содержания с сокращением временных затрат по модификации и разработке новых учебных и управленческих модулей, базирующихся на современных достижениях науки и техники или учитывающих изменение нормативной или управленческой информации; создание на основе базовых новых комплексов, адаптированных к смежным специальностям; архивное хранение достаточно больших объемов информации; возможность ее передачи, легкий доступ для пользователей.

При блочно–модульном структурировании учебно-методических и информационных материалов основным элементом является модуль. К.Вазина определяет модуль как «инвариантное, методическое средство систематизации предметного содержания» /1/, которое позволяет структурировать содержание внутри каждого модуля, дозировать содержание, представляя его в виде логически целостного информационного фрагмента. В свою очередь совокупность модулей, предназначенных для изучения относительно автономной темы учебного предмета или относительно автономных информационных сведений, образуют структурный компонент – блок. Блоки имеют укрупненную структуру, обеспечивая целостное

88

представление учебно-методического материала и информационно-аналитических сведений и всестороннюю поддержку всех процессных функций самоуправления учебной деятельности студентов, а также управленческих функций преподавателей. Как и блок, модуль при необходимости может иметь сложную структуру и состоять из разделов – учебных элементов, которые также имеют комбинированную структуру, включая учебные цели элемента, основной и дополнительный текст учебного элемента, библиографический список литературы и т. д.

Используя блочно-модульное структурирование учебно-методического и информационного обеспечения, разработан интегрированный дидактико-информационный комплекс поддержки самостоятельной учебной деятельности студентов по информатике (ИДИКП СУДС «Информатика»), основные блоки которого их взаимосвязи показаны на рисунке 1.

Рис. 1 Структура и взаимосвязи компонентов ИДИКП СУДС «Информатика»

Блок «Как работать с комплексом» открывает интегрированный комплекс

учебно-информационной поддержки для студентов и преподавателей, изучающих и преподающих данную дисциплину, то есть является своеобразным «путеводителем». Этот блок раскрывает концепцию педагогического самоуправления для студентов и особенности ИДИКП СУДС «Информатика», как особого класса учебно-методических и информационно-аналитических материалов. Блок состоит из нескольких модулей, каждый из которых является консультационной и методической поддержкой их работы с комплексом. Модуль «Самостоятельная работа студентов по Информатике» нацелен на то, чтобы дать представление о целях и задачах СРС при изучении Информатике, о ее видах и об основных функциях самоуправления учебной деятельностью. Модуль «Методические рекомендации по работе с комплексом» обеспечивает предоставление методической консультации на каждом этапе работы с комплексом. Так как работа

89

на компьютере требует строжайшего соблюдения санитарных норм и правил работы на ЭВМ, в блок включен также модуль «Эргономические условия безопасной работы на ЭВМ».

Блок «Дидактико-информационное средство поддержки самостоятельной учебной деятельности студентов» в обобщенном виде охватывает всю проблематику интегрированного комплекса. В модуле «Требования к информационной подготовке инженера» раскрывается значимость формирования информационной культуры специалистов применительно к их будущей профессиональной области, квалификационные требования к информационной подготовке выпускников в соответствии с ГОС ВПО данного направления. Модуль «Цели и задачи изучения Информатики» раскрывает цели и задачи изучения курса Информатики. Этот модуль целепологания выполняет функцию создания высокого мотивационного настроя студентов для изучения курса Информатики и постановку целевых задач овладения знаниями и умениями. Модуль «Планирование самостоятельной работы» предназначен для информационной поддержки процесса планирования выполнения всех видов самостоятельной работы студентов при изучении курса Информатики.

Информационно-аналитический блок содержит модуль «Система регистрации», модуль «Результаты обучения», модуль «Доска объявления». Так как программная реализация комплекса позволяет использовать его в сетевом режиме, то соответственно с комплексом может работать одновременно группа учащихся, что сразу же предполагает необходимость идентификации пользователя и соответствующей регистрации результатов его обучения. При этом на уровне обучающихся каждый студент имеет доступ только к своим сведениям и к сведениям всей группы в целом в режиме просмотра, а на уровне обучающих - преподавателей - обеспечивается доступ ко всем сведениям, содержащимся в информационно-аналитическом блоке. В базе результатов обучения предусматривается информационная поддержка анализа результативности обучения каждого студента, студенческой группы, потока студентов по всем видам самостоятельных работ, обозначенных в рабочей программе дисциплины. Модуль «Доска объявления» обеспечивает студентов информацией, когда и где будет проводится очередной тур олимпиады, напоминает о сроках проведении коллоквиума, сроках сдачи курсовой работы, расписания экзаменов, и т.д.

Блок «Мультимедийное учебное пособие по Информатике» является одним из центральных компонентов ИДИКП СУДС «Информатика», так как именно учебник является связующим звеном между подсистемами «преподаватель-студент», выступая одновременно и посредником в связке «содержание образования - учебный процесс» /2/. При изучении Информатики возможно использование различных учебных изданий: учебников, учебных пособий, самоучителей, энциклопедий, методических рекомендаций к практическим и лабораторным работам. На основании анализа дидактических возможностей учебных изданий при организации самостоятельной учебной деятельности учащихся /3/ в состав ИДИКП СУДС «Информатика» включено мультимедийное учебное пособий (ММУП), имеющего комбинированную структуру представления учебного материала.

В ГОС ВПО по направлениям инженерной подготовки специалистов (2000 г.) при изучении базового курса информатики предусматривается большой объем учебной работы по закреплению знаний и использование их в практической деятельности в виде лабораторного практикума. В связи с этим в рабочую программу по курсу информатики включаются практические занятия, лабораторные

90

работы и выполнение курсовой работы. Соответственно в комплекс введен блок «Курсовая работа» и блок «Лабораторный практикум». Курсовая работа является самостоятельным, творческим исследованием, является показателем подготовки студента к самостоятельному изучению теоретического материала, к самостоятельной работе с литературой, к использованию теоретических и практических навыков, полученных на аудиторных занятиях. Выполнение курсовой работы имеет следующие этапы: определение цели и задачи курсовой работы; изучение теоретического материала; ознакомление с методическими рекомендациями к выполнению курсовой работы; изложение и оформление работы. Чтобы студентов обеспечить исчерпывающей информацией по целям и задачам данного вида самостоятельной работы, методическими рекомендациями по ее выполнению и оформлению, индивидуальными заданиями с предоставлением план-графика для выполнения курсовой работы, в блоке «Курсовая работа» предусмотрены модули целеполагания и выполнения курсовой работы, модуль «Методические рекомендации к выполнению курсовой работы», модуль «Пример выполнения курсовой работы», модуль индивидуальных заданий на курсовую работу.

При изучении информатики не менее значительна роль лабораторных работ, которые как и курсовая работа закрепляют теоретические знания и практические умения и навыки студентов. Лабораторные работы имеют ярко выраженную специфику в зависимости от учебной дисциплины. Особенно это проявляется при выполнении лабораторного практикума по информатике: так как компьютер является объектом изучения и в то же время средством обучения и инструментов решения задач. Порядок выполнения лабораторных работ предполагает ознакомление студентов с темой, целью работы, повторение теоретических сведений, изучение методических рекомендаций по выполнению работы, допуск к работе, выполнение эксперимента, оформление и защиту работы. Такая последовательность действий обучаемого при выполнении обуславливает в блоке «Лабораторные работы» наличие модулей информационной и методической поддержки: модуль целепологания, модуль заданий и методических рекомендаций. Очень перспективным является, по нашему мнению, постановка и включение в комплекс виртуальных лабораторных работ, обеспечивающих возможности работы учащихся как с локальных рабочих мест, так и применение сетевых информационных технологий для поддержки внеаудиторной самостоятельной работы студентов. Соответственно в блок «Лабораторные работы» вводится модуль «Виртуальная лаборатория». В этом же блоке предусматривается модуль самодиагностики для оценки знаний и умений студентов, приобретенных ими в процессе выполнения лабораторных работ.

При изучении дисциплины Информатика, хотя, как правило, ее изучение начинается на первом курсе, целесообразно включение студентов в научно-исследовательскую работу (НИРС). Одним из видов НИРС является олимпиады по Информатике, позволяющие развивать творческий потенциал учащихся, их инициативу. В процессе подготовки и проведения олимпиады студенты учатся организовывать свою познавательную исследовательскую деятельность. Олимпиады по информатике всегда пользуются большим вниманием в студенческой среде. Для них характерно неформальное общение участников, желание отличаться, провести проверку своим интеллектуальным и самоуправленческим способностям. Для осуществления информационной поддержки проведения олимпиад в рамках НИРС по информатике в комплекс включен блок НИРС, также имеющий сложную

91

структуру. В модуле целепологания излагаются цели и задачи научно-исследовательской работы студентов. Модуль «Положение об олимпиаде» знакомит студентов со сроками проведения олимпиады, с порядком проведения олимпиады, с членами конкурсного жюри. В модуле «Задания олимпиады» приводятся задания и примеры их выполнения на предыдущих соревнованиях. Модуль «Призеры олимпиады» выполняют мотивационно-стимулирующую функцию: «На пьедестале победителей может оказаться и твой портрет».

При проектировании и организации комплекса особое внимание следует уделять информационно-методической поддержке самоконтроля учебной деятельности студентов, который стимулирует обучение и оказывает воспитательные действия на учащихся. Функция контроля замыкает цикл самоуправления учебной деятельности студентов, является наиболее рациональным способом выявления и оценки результатов обучения по дисциплине. Подсистему контроля при изучении дисциплины информатика образуют защиты лабораторных работ, рефераты, коллоквиумы, рубежный контроль после изучения определенного раздела учебного материала, курсовая работа, зачеты, экзамены. Оптимальное сочетание этих видов контроля позволяет осуществить функцию самоконтроля учебной деятельности самими студентами и функцию контроля учебного процесса преподавателями в течение всего периода изучения дисциплины. Для проверки качества и фиксирования результатов контроля для последующего анализа в комплексе предусматривается блок «Экзаменатор».

По каждому разделу программы предусмотрены проверочные модули, содержащие тестовые задания. В настоящее время используются четыре формы тестовых заданий: закрытие форм, открытие форм, задания на соответствие, задания на усвоение правильной последовательности. Для оценки знаний по Информатике наиболее предпочтительна зарытая форма теста, так как она наиболее технологична и позволяет выявить определенный объем знаний. Задание содержит основную часть и ответы. По каждому вопросу студент определяет правильный ответ. Все тестовые задания закрытой формы, включенные в проверочный модуль, удовлетворяют требованиям теста: имеют стандартную инструкцию к выполнению; простую стилистическую конструкцию; все ответы (правильные и неправильные) приблизительно равны по длине; исключены вербальные ассоциации, способствующие правильному ответу; правильный ответ только один. При организации тестирования учитываются следующие ориентирующие требования: никому не дается преимуществ, все отвечают на одни и те же вопросы в одних и тех же условиях; оценки результатов производятся по заранее разработанной шкале; при тестировании исключен доступ к блоку ММУП, что предотвращает искажение результатов тестов. Результаты всех видов контроля заносятся в модули информационно-аналитического блока.

Для установления оперативной обратной связи между преподавателями и студентами в комплексе предусмотрен блок «Заочное консультирование». Для преподавателей выделен «почтовый ящик», и каждый студент может оставить сообщение по интересующей его проблеме, задать вопрос по любому учебному модулю, высказать свое мнение о работе комплекса, отметить трудности, которые возникают у него при работе с комплексом, выразить свои пожелания разработчикам для дальнейшего его совершенствования. А преподаватели и разработчики комплекса имеют оперативную информацию об уровне усвоения учебного содержание дисциплины каждым студентом, что значительно повышает качество управления учебной деятельности студентов.

92

Все блоки ИДИКП СУДС «Информатика» взаимосвязаны и предполагают множественность вариантов своего использования, как на аудиторных занятиях, так и при организации внеаудиторною СРС по Информатике. Функциональное назначение блоков такого интегрируемого комплекса ориентируемо на определенную схему процесса усвоения знаний. При этом создаются условия для совершенствования механизма опосредованного управления и руководства познавательным процессом студентов со стороны преподавателей и самоуправления учебно-познавательной деятельностью со стороны студентов, включая целеполагание, планирование, реализацию, оценивание и коррекцию самостоятельной учебной деятельности студентов. Информационная поддержка в ИДИКП СУДС «Информатика» всех процессных функций педагогического менеджмента создает качественно новую информационную среду, обеспечивающую развитие управленческого потенциала обучающихся, способствует интеллектуализации их учебной деятельности и ориентации их на формирование умений и навыков самостоятельно приобретать знания и осуществлять самостоятельную деятельность по обработке информации, что способствует развитию информационно культуры.

Литература

1. Вазина К. Модель саморазвития человека. Новгород: Изд-во ВГИИ, 1999. 256 с 2. Беспалько В.П. Педагогика и прогрессивные технологии обучения. М., 1995. 336с. 3. Виштак О.В. Дидактические возможности учебных изданий в совершенствовании

СУД учащихся. // Информатика и образование. 2003. 2. С.110-115. А.Г. Кокин Курганский государственный университет

ПРОБЛЕМНЫЕ СИТУАЦИИ В ОБУЧЕНИИ СТУДЕНТОВ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРОГРАММНЫХ СИСТЕМ

В последнее время появилось множество новых информационных

технологий образования. Среди них можно выделить технологии мультимедиа, связанные с визуальным отображением информации [1]. Применение современных информационных технологий дает возможность создания моделей различных систем, их исследования, достижения оптимальных характеристик, позволяет обеспечить визуальное отображение процессов, происходящих при этом, и может быть использовано для активизации процесса обучения студентов.

В настоящее время в области автоматизированного проектирования программных систем получили CASE-технологии и средства, базирующиеся на них (CASE - Computer-Aided Software/System Engineering) [2,3,4]. Содержание этого понятия обычно определяется перечнем задач, решаемых с помощью CASE, а также совокупностью применяемых методов и средств. CASE - это инструментарий для системных аналитиков, разработчиков и прогpаммистов, заменяющий им бумагу и карандаш на компьютер для автоматизации процесса проектирования и разработки ПО. Известно, что визуализация процессов познания играет огромную роль. В этом направлении разрабатываются все современные средства обучения с

93

использованием компьютеров. Привнесение в этот процесс активизации обучения с помощью создания проблемных ситуаций на различных этапах заметно повышает уровень усвоения учебного материала [5].

В большинстве современных CASE-систем применяются методологии структурного системного анализа и проектирования, основанные на наглядных диаграммных техниках, при этом для описания модели проектируемой системы используются графы, диаграммы, таблицы и схемы.

Речь идет о подготовке студентов по специальности «Программирование», в которой проектирование программных систем является одной из базовых дисциплин. В основе деятельности по созданию и использованию программного обеспечения (ПО) лежит понятие его жизненного цикла (ЖЦ). ЖЦ является моделью создания и использования ПО, отражающей его различные состояния, начиная с момента возникновения необходимости в данном программном изделии и заканчивая моментом его полного выхода из употребления у всех пользователей.

Традиционно выделяются следующие основные этапы ЖЦ ПО: анализ требований, проектирование, кодирование (программирование), тестирование и отладка, эксплуатация и сопровождение. ЖЦ образуется в соответствии с принципом нисходящего проектирования и, как правило, носит итерационный характер: реализованные этапы, начиная с самых ранних, циклически повторяются в соответствии с изменениями требований и внешних условий, введением ограничений и т.п. На каждом этапе ЖЦ порождается определенный набор документов и технических решений, при этом для каждого этапа исходными являются документы и решения, полученные на предыдущем этапе. Каждый этап завершается верификацией порожденных документов и решений с целью проверки их соответствия исходным.

В соответствии с этим наибольшее распространение получила спиральная модель (1986-1990 г.г.). Спиральная модель полностью определяет ЖЦ программного изделия. В каждом цикле по спирали строятся все более полные версии ПО. В структуре процесса проектирования уже заложена методология ситуационного моделирования при решении конкретных задач в интерактивном режиме.

Анализ требований является первой фазой разработки ПО, на которой требования заказчика уточняются, формализуются и документируются. Фактически на этом этапе дается ответ на вопрос: "Что должна делать будущая система?". Именно здесь лежит ключ к успеху всего проекта.

Действительно, на первом шаге формируется сама проблема, определяемая требованиями заказчика к проектируемой системе. Проблема должна соответствовать уровню подготовки студентов и быть актуальной. В качестве заказчика выступает преподаватель, создающий определенную проблемную ситуацию.

Этап проектирования дает ответ на вопрос: "Как (каким образом) система будет удовлетворять предъявленным к ней требованиям?". Задачей этого этапа является исследование структуры системы и логических взаимосвязей ее элементов, причем здесь не рассматриваются вопросы, связанные с реализацией на конкретной платформе. Проектирование определяется как "(итерационный) процесс получения логической модели системы вместе со строго сформулированными целями, поставленными перед нею, а также написания спецификаций физической системы, удовлетворяющей этим требованиям".

94

Этап связан с поиском, подходов, методов и средств для решения проблемы. При проектировании ПО это прежде всего создание функциональной модели (модели потоков данных) “Как должно быть” по отношению к модели “Как есть”, декомпозиция и выделение отдельных функциональных модулей ПО. На основе анализа хранилищ данных функциональной модели происходит создание модели данных – базы данных, нормализация и окончательное определение функциональных модулей системы ПО, входов, выходов, взаимосвязей между собой и базой данных – определение структуры ПО.

На этом этапе преподаватель также может создавать проблемные ситуации, связанные с выбором средств моделирования систем, а также с ограничениями на используемые ресурсы.

Для целей моделирования систем вообще, и структурного анализа в частности, используются три группы средств, иллюстрирующих:

• функции, которые система должна выполнять; • отношения между данными; • зависящее от времени поведение системы (аспекты реального времени).

Среди всего многообразия средств решения данных задач в методологиях структурного анализа наиболее часто и эффективно применяемыми являются следующие:

• DFD (Data Flow Diagrams) - диаграммы потоков данных совместно со словарями данных и спецификациями процессов или миниспецификациями

• ERD (Entity-Relationship Diagrams) - диаграммы "сущность-связь" • STD (State Transition Diagrams) - диаграммы переходов состояний

Все они содержат графические и текстовые средства моделирования: первые - для удобства демонстрирования основных компонент модели, вторые - для обеспечения точного определения ее компонент и связей.

Каждая логическая функция (процесс) может быть детализирована с помощью DFD нижнего уровня; когда дальнейшая детализация перестает быть полезной, переходят к выражению логики функции при помощи спецификации процесса (миниспецификации). Содержимое каждого хранилища также сохраняют в словаре данных, модель данных хранилища раскрывается с помощью ERD. В случае наличия реального времени DFD дополняется средствами описания зависящего от времени поведения системы, раскрывающимися с помощью STD

На следующем этапе – оценке заказчиком (преподавателем) полученной системы ПО происходит уточнение требований заказчика к проектируемой системе. В этом случае сама проблема может быть переосмыслена и сформулирована несколько иначе. Процесс проектирования повторяется на новом витке спирали до тех пор, пока не будут получены приемлемые результаты – программная модульная система с базой данных, отвечающая заданным требованиям. На каждом витке спирали происходит сравнительный анализ получаемой системы с предыдущей.

Перечень проблемных ситуаций может быть разнообразным, ориентированным как на осмысление процесса проектирования программных систем, так и на закрепление базовых знаний по различным предметам, таким как базы данных, методы принятия решений, математическая статистика, моделирование систем, экспертные системы. Активизация процесса усвоения знаний студентов с помощью средств визуализации, CASE-средств и создания проблемных ситуаций является мощным фактором для разработки курсовых и дипломных работ студентов.

95

Литература

1. Анисимова Н.С. Мультимедиа-технологии в образовании: понятия, методы, средства. Монография.- СПб.: Изд-во РГПУ, 2002. – 92 с.

2. Калянов Г.Н. CASE-технологии. Консалтинг при автоматизации бизнес-процессов.- М.: Телеком, 2000. - 320 с.

3. Маклаков С.В. Моделирование бизнес-процессов с Bpwin 4.0.- M.: «Диалог-МИФИ», 2002.- 224 с.

4. Маклаков С.В. BPwin и Erwin. CASE-средства разработки информационных систем.- M.: «Диалог-МИФИ», 2001.- 304 с.

5. Вергасов В.М. проблемное обучение в высшей школе. – Киев:Выща шк., 1977.- 120 с.

96

РЕСУРСЫ ИНФОРМАТИЗАЦИИ

А.Я. Фридланд Тульский государственный педагогический университет им. Л. Н. Толстого И.А. Фридланд Муниципальное образовательное учреждение средняя школа 58, г. Тула

О МЕТОДОЛОГИИ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Одной из главных задач обучения информатики является формирование научного мировоззрения студентов и школьников. Раздел информатики, в значительной мере способствующий формированию научного мировоззрения, – это моделирование. В связи с этим совершенно справедливо В. С. Леднев, А. А. Кузнецов и С. А. Бешенков в статье [1] предлагают изменить состав и последовательность изучения содержательных линий курса информатики. В частности, существующая в настоящее время линия формализации и моделирования с четвертого места переходит на второе и несколько детализируется, становится «линией формализации и моделирования, информационных моделей».

Вопросы моделирования и формализации в информатике детально и интересно изложены в работе С. А. Бешенкова и Е. А. Ракитиной [2].

В статье излагается подход к моделированию и формализации, несколько отличный от традиционного, вытекающий из интеграции синтаксического (технического) и семантического (гуманитарного) подходов к информации [3].

Под моделированием в данной статье будем понимать один из основных методов познания, образования и создания искусственных систем, который заключается в выделении из сложного явления (объекта) некоторых частей и замещении их, или всего объекта другими объектами, более понятными, простыми и удобными для описания, объяснения и разработки.

Таким определением подчеркивается, что моделирование – это процесс, используемый в трех разных сферах деятельности человека – в научном познании, обучении (образовании) и создании искусственных систем. В результате моделирования получается модель (группа моделей). Следует подчеркнуть, что создание модели – промежуточный этап для получения объекта-результата (рис. 1).

Модель – реальный физический объект или процесс, теоретическое построение, упорядоченный набор данных, представляющие и замещающие какие-либо элементы или свойства исследуемого, преподаваемого, создаваемого объекта, процесса или явления.

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

3’2004

97

Рис. 1. Общая схема моделирования

Классифицировать модели можно по разным основаниям. Значительный

интерес представляет собой классификация по способу моделирования. За основу этой классификации берется «материал», из которого строится модель. Известно [4] классическое деление моделей на:

• материальные (физические), представляющие собой, например, объект в уменьшенных размерах, или вместо объекта одной физической природы исследуется его аналогия совершенно другой природы (течение реки заменяется течением электрического тока);

• мысленные (умозрительные), представляющие собой математическую запись законов природы, формулы расчетов параметров объектов, например, законы сохранения материи, энергии; формулы расчета площади и прочее.

Материальные модели строятся на основе физических законов и существуют объективно, то есть строятся человеком, а существуют независимо от человека.

Умозрительные модели строятся в аппарате мышления человека, могут быть представлены (отчуждены) чертежами, математическими знаками, программами. «Хотя операции, которые совершаются в голове человека при построении мысленных моделей, и подчиняются определенным правилам и требованиям, основанным на знании объективных законов природы, тем не менее, эти операции протекают только в сознании и являются выражением работы человеческой мысли, воображения, памяти и т. п.» [4].

Задача

МодельОбъект

(исходный, требования)

С у б ъ е к т

Анализ

Объект (результат)

98

Рис. 2. Схема познания С.А. Бешенков и Е. А. Ракитина такую классификацию называют «по

сущности» и выделяют три класса: вещественно-энергетические (натурные), идеальные (воображаемые), информационные [2].

В работе А. В. Могилева, Н. И. Пака и Е. К. Хеннера отмечается, что моделирование может быть натурным и абстрактным. К абстрактным моделям относят вербальные (текстовые), математические и информационные. «Граница между вербальными, математическими и информационными моделями может быть проведена весьма условно; вполне возможно считать информационные модели подклассом математических моделей» [5].

Мы предлагаем более детально посмотреть на процесс моделирования. Во-первых, любое моделирование начинается с того, что в аппарате мышления человека формируется образ того, что он собирается моделировать. Во-вторых, у человека изначально существует цель моделирования, хотя бы в укрупненном виде (для познания, для обучения, для разработки нового). В-третьих, человек должен быть готов к описанию этих моделей, т. е. у него должен быть инструмент для моделирования; таким инструментом является язык, которым должен владеть человек. Наличие языка необходимое условие начала моделирования, поэтому образ не представляет модель, а есть отдельная сущность.

Таким образом, понятно, что моделирование доступно только человеку. Известно, что в общем случае образы, формирующиеся в аппарате мышления

человека, невозможно полностью и точно отобразить объектами любого языка, которые представляют собой дискретное конечное множество.

Разобьем процесс моделирования на этапы. На первом этапе моделирования выделяется объект, подлежащий, допустим, изучению. Это означает, что некий

Исследуемый объект

Аппарат мышления

Информация

Информационная модель

Отчуждаемые объекты

Обыденный язык

Язык искусств

Формальный язык

Речь, текст Произведение искусства Модель

Образ

99

образ объекта создается в аппарате мышления человека изучающего объект, и происходит его осмысление.

На следующем, втором этапе, существенную роль играет язык, с помощью которого человек пытается описать образ, полученный на первом этапе. Происходит формализация объекта с помощью внутренней речи (Л. С. Выготский). Происходит дальнейшее осмысление объекта. Создается модель объекта готовая к отчуждении от аппарата мышления человека, ее создавшего. До момента отчуждения, человек неоднократно эту модель изменяет, уточняет, старается выразить эту модель такими средствами, чтобы быть понятым теми людьми, для которых предназначается отчуждение модели.

На третьем этапе происходит отчуждение модели от аппарата мышления человека ее создавшего.

На самом деле в этих этапах описано не моделирование, а просто процесс мышления. Приведем пример. Пусть имеется объект – яблоко. Человек может познавать это яблоко на уровне чувств: красивое, спелое, сладкое. В этом случае не говорят о моделировании, а говорят о восприятии. Человек может этот объект использовать для передачи своих эмоций. «Эх, яблочко, куда ты котишься? …». В этом случае принято говорить не о моделировании, а об искусстве, как способе чувственного познания, причем не яблока, а ситуации в стране. Человек пытается дать научное описание яблока с помощью анализа химического состава, вот здесь можно говорить о создании модели.

Теперь вернемся к классификации моделей. Можно утверждать, что любое моделирование начинается с создания мысленного (умозрительного) образа объекта моделирования, первоначально не формализованного (в каком виде этот образ существует не понятно), затем происходит его (образа) формализация на некотором языке. Последнюю формализацию мы можем увидеть, только после ее отчуждения от аппарата мышления человека. И только здесь мы можем начать говорить о реальных моделях.

Поэтому предлагается первоначально разделить модели на внутренние (мысленные, умозрительные), неотчуждаемые от аппарата мышления человека (мы их называем «интернальными»), и внешние, отчуждаемые от аппарата мышления (мы их называем «экстернальными»). Такое разделение – принципиально, хотя в настоящее время, мы не можем что-то конструктивное сказать о внутренних моделях, кроме того, что эти модели представляют собой умозрительные объекты на языке описания (математическом, педагогическом и пр. языках).

Интернальные модели – это умозрительные модели, представляемые в виде математических, физических, биологических, педагогических и пр. объектов, которыми мыслят отдельные люди, они становятся отчуждаемыми после их представления в некотором виде, чаще всего в знаковой форме (знаковая модель).

Экстернальные (отчуждаемые) модели в свою очередь делятся на физические (материальные) и знаковые модели. Как правило, физические модели разрабатываются на основе знаковых моделей. Знаковые модели предлагается разделять на описательные, математические и информатические модели.

Описательная модель – модель любого объекта, события, явления, представленная в виде свободного изложения на обыденном и/или специализированном языке.

100

Математическая модель – модель объекта, процесса или явления, представляющая собой математические закономерности, с помощью которых описаны основные характеристики моделируемого объекта, процесса или явления.

Информатические модели вводятся аналогично математическим моделям: существует наука математика, у которой есть собственный язык – математический. Существует наука информатика со своим языком, языком работы с данными при помощи компьютера. Информатические модели это модели, описывающие информатические процессы [3], т. е. процессы работы с данными.

Рис. 3. Отчуждаемые от человека модели

Таким образом, удалось повысить уровень понятий «информационное моделирование» и «информационная модель». Информационное моделирование – это нечто синонимичное мышлению, а информационная модель – это мысленная (умозрительная) модель, возникающая в аппарате мышления человека.

Рассмотрим одно из традиционных определений информационной модели: «Информационные модели – описание моделируемого объекта на одном из

языков кодирования информации (словесное описание, схемы, чертежи, карты, рисунки, научные формулы, программы и пр.)» [2].

Из этого определения видно, что в нем термин «информация» понимается как «данные», если воспользоваться предложенной в [3] концепцией интеграции технического и гуманитарного понятия информации и информационного процесса.

Напомним основные определения этой концепции. Информация – это понимание (смысл, представление, интерпретация)

возникающее в аппарате мышления человека, в результате получения им данных, взаимоувязанное с предшествующими знаниями и понятиями.

То есть, под информацией понимаемся смысл, который складывается в аппарате мышления каждого человека при получении каких либо сообщений. Совокупность понятий (смыслов, представлений) у каждого человека своя, но существует нечто общее, что позволяет говорить о прогрессе человечества – это знания.

Данные – это любые сигналы, получаемые и обрабатываемые человеком с помощью органов чувств, либо устройством.

Информационный процесс – процесс, при котором информация (смысл, знание), существующая в аппарате мышления источника, должна с помощью

Знаковые

Отчуждаемые (экстернальные) модели

Физические (натурные)

Представление внешнего вида объекта

Представление одних объектов другими, имеющими другую

основу

Описательные

Математические

Информатические

101

данных, посылаемых адресату, инициализировать в аппарате мышления адресата соответствующую информацию, наиболее адекватную информации у источника.

Из приведенных определений следует, что моделирование в общем случае – это информационный процесс, что интернальные процессы – это и есть настоящие информационные модели.

При изложении моделирования важное место отводится соотношению понятий «формализация» и «моделирование».

В работе М. П. Лапчика, И. Г. Семакина и Е. К. Хеннера дается следующее определение формализации:

«Формализация – это замена реального объекта или процесса … информационной моделью» [6].

При этом авторы уточняют, что «информационная модель – это описание объекта моделирования. Иначе можно сказать, что это информация об объекте моделирования. А, как известно, информация может быть представлена в разной форме, поэтому существуют различные формы информационных моделей. В их числе, словесные, или вербальные модели, графические, математические, табличные» [6]. Здесь авторы, по-видимому, понимают «информацию», как данные, а моделирование практически не чем не отличается от формализации.

Более логичным выглядит следующее определение С. А. Бешенкова и Е. А. Ракитиной: «Формализация понимается как сведение некоторого содержания к выбранной форме» [2].

Уточняя это определение за счет принципиального разделения формы и содержания можно утверждать:

Если под моделированием понимать замену одной сущности другой сущностью, для лучшего понимания первой сущности, то формализация – это замена одной формы другой формой, для более точного воспроизведения некоторого свойства сущности.

Для разделения процессов моделирования и формализации следует понять, что:

• моделирование – это разработка моделей, как объектов, а • формализация – это свойство этих объектов (моделей). Из вышесказанного можно сделать вывод, что возможна еще одна, но,

пожалуй, самая важная классификация моделей - по уровню формализации самой модели.

Под уровнем формализации модели будем понимать насколько одну и ту же модель можно по-разному представлять (интерпретировать), насколько в ее интерпретации должен присутствовать человек.

Полная формализация некоторого процесса наступает тогда, когда этот процесс можно поручить автомату, то есть полная формализация – это разработка алгоритма.

Литература

1. Леднев В. С., Кузнецов А. А., С. А. Бешенков. О теоретических основах содержания обучения информатике в общеобразовательной школе // Информатика и образование, 2, 2000 г., с. 13 – 16.

2. Бешенков С. А., Ракитина Е. А. Моделирование и формализация. Методическое пособие. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. – 336 с.

102

3. Фридланд А. Я. Информатика: процессы, системы, ресурсы. – М.: БИНОМ. Лаборатория Знаний, 2003.

4. Штоф А. В. Моделирование и философия. Ленинградское отделение изд-ва «Наука», 1966. – 302 с.

5. Могилев А. В., Пак Н. И., Хеннер Е. К. Информатика: Учеб. Пособие для студ. пед. Вузов. / Под ред. Е. К. Хеннера. – М.: Изд. центр «Академия», 2000. – 816 с.

6. Лапчик М. П., Семакин И. Г., Хеннер Е. К. Методика преподавания информатики: Учеб. пособие для студ. пед. вузов. / Под общей ред. М. П. Лапчика. – М.: Издательский центр «Академия», 2001. – 624 с.

Л.Л. Кайнина Курганский государственный университет ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИКИ

Традиционные дидактические принципы (наглядность, доступность, систематичность, последовательность) меняют свое значение при организации образовательного воздействия в области информатики на специалистов в быстро изменяющихся информационно-технологических условиях их профессиональной деятельности.

Усиливается значение принципа наглядности, определяющего скорость восприятия или освоения технологического компонента. На инструкцию, словесно описывающую выводимое на экран изображение и алгоритм активации элементов, пользователь затратит на порядок больше времени, чем на обозначенный маркерами или фишками маршрут действий на слепке (копии) этого изображения.

Например, начинающий осваивать MS Access пользователь, чтобы убрать линии прокрутки в создаваемой форме, должен согласно инструкции перейти в режим конструктора, щелкнуть правой кнопкой вне области данных, в свойствах выбрать закладку «Макет», затем параметр «Полосы прокрутки» установить в состояние «Отсутствуют». Не все пользователи без затруднения выполнят эту инструкцию. Но если ее сопроводить рисунком 1, то помощь тьютора начинающему пользователю не понадобится.

Рис.1. Отключение линий прокрутки

Вне

4

2

31

5

103

Анимация статичного рисунка даст еще более точное представление о реальных действиях.

Поиск словесного обозначения действия в выпадающем меню (Рис.2) тоже более затратен по времени, нежели выбор пиктограммы в панели элементов. Например, вставка рисунка из файла.

Рис.2. Вставка рисунка из файла

Работа с комплексом объектов, описывающих ту или иную информационную

систему (ИС) более комфортна по ссылкам, нежели по словесному описанию пути к объекту и его имени, открыть который пользователь должен самостоятельно, выбрав при этом соответствующее приложение.

Наиболее общее представление о структуре информационной системы дает древовидное отображение, более детальное – различные нотации и технологические карты, например диаграмма «сущность-связь (ERD)» (Приложение 1). На рисунке 4 раскрыта до V уровня иерархии схема оценки качества деятельности образовательного учреждения.

Рис.3. Древовидное представление ИС лицензирования и аттестации образовательных учреждений

Наглядное представление о механизме формирования многокомпонентной

структуры представлено на рисунке 4. На нем показан не только комплекс объектов

1

2

3

Пиктограмма «Добавить рисунок»

104

подсистемы «Публикации», но и их отношения, дизайн. В содержании схемы заложены также требования к знаниям потенциального пользователя.

Рис.4. Комплекс объектов подсистемы «Публикации»

Описание процедуры

Описание связи

Открытие формы «Клиенты» по нажатию кнопки

Подстановка из таблицы «Клиенты»

Подстановка из списка значений

5

2

1

3 4

12

34

5

105

Для реализации 1 шага необходимо знание языка SQL и принципов организации запросов на выборку данных. Третий шаг требует от проектировщика определения типа связи между таблицами. На 5 шаге уже необходимы знания языка Visual Basic Application. Схематически показана организация подстановок значений из таблицы и из фиксированного списка.

Высокая скорость изменений не позволяет строить обучение последовательно от простого к сложному по классно-урочной системе. Для многих объектов, явлений, процессов информационной среды, имеющих очень сложное научное объяснение и требующих больших затрат времени на познание, в утилитарном плане легко транслируется опыт использования или управления ими, формируются необходимые навыки профессиональной деятельности. Глубинное понимание принимаемых реципиентом технологий деятельности может прийти со временем в процессе повседневно используемого навыка, возможно, этот процесс прервет очередная технологическая смена деятельности.

Специфика деятельности определяет порядок освоения компонентов технологий. Централизованная трансляция на группу специалистов наиболее общих подходов новой информационной технологии позволяет встраивать в сложившуюся систему их знаний каркас нового фрагмента. Заполнение выделенной области каждый из них ведет самостоятельно. В зависимости от решаемых задач семантическая сеть всех участников процесса будет формироваться по разному. Семантические сети нескольких представителей группы могут сильно различаться.

Современные информационные системы мультикомпонентны, рассмотреть каждый их элемент на кратких курсах просто невозможно. Также не реально организовать работу пользователя под постоянным наблюдением разработчика системы. Программисты учитывают эту проблему при разработке продукта. Они стремятся к максимальной дружественности программных средств к пользователю, интуитивно понятному сценарию работы, основанному на бытовых или широко известных аналогиях. Они вводят в программные продукты подсистемы помощи, открывают сайты, где поддерживают постоянный диалог с потребителем. То есть организуют интерактивную среду обучающего воздействия. Достаточно поместить потребителя программного продукта в такую среду и его знакомство с новой информационной системой будет происходить естественно.

106

В АКАДЕМИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Я.А. Ваграменко Президент Академии информатизации образования ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ АКАДЕМИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

В 2003-2004 ГГ.

Созданное в 1996 г. научно-общественное объединение Академия информатизация образования (АИО) за годы своей работы стало непременным участником системы развития образования в России. Президиум АИО и региональные отделения Академии в субъектах Российской Федерации совместно осуществляют важную роль консолидации научно-методического потенциала, информационного ресурса, знаний и опыта педагогических кадров в нашей стране для активного подключения научно-педагогической общественности к решению задач, решаемых нашим государством в порядке глубокой перестройки образования на базе новых информационных технологий. В настоящее время Академия насчитывает 336 действительных (в том числе – иностранных) членов, большинство которых – доктора наук, и сильный отряд специалистов – кандидатов наук, практических работников и руководителей образования (250 членов). Можно сказать, что влияние АИО в той или иной мере наблюдается в большинстве регионов России. Мы имеем в виду не только университетские города, но и глубинку, где учреждения образования особенно нуждаются в приобщении к всероссийскому педагогическому сообществу. Благодаря участию членов Академии мы в последнее время стали доходить непосредственно до школы, до конкретного учителя, до ученика, который подружился с компьютером.

Иногда у нас дебатируется вопрос: чему отдать преимущество – конкретным разработкам членов Академии в рамках проектов, осуществляемых непосредственно Академией, или – консолидирующей, просветительской объединительной функции членов Академии в деле мобилизации научно-педагогического потенциала, профессионального общения работников в области информатизации образования? По-видимому, все-таки консолидация – важнейший признак деятельности АИО, хотя исполнение заказов Минобразования России и учреждений образования по конкретным вопросам очень неплохо дополняет смысл и итоги нашей работы.

Можно привести много примеров, когда Президиум и отделения АИО напрямую подключаются как исполнители к государственным программам информатизации. Так, в результате последовательно поступающих заказов

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

3’2004

107

Академии от Министерства образования Российской Федерации сегодня создана информационная система в стране для обслуживания мероприятий реализации молодежной политики в России; эта система в 2003-2004 гг. получила свое дальнейшее развитие. Министерство образования Российской Федерации дало заказ Академии на создание в 2004 г. информационного студенческого портала. В этом году такой портал будет создан в интересах студенчества всей России. Работы по государственным заказам, специфичным для профиля Тульских технических вузов и промышленности, успешно выполняет Тульское отделение АИО, получившее для этого все необходимые рецензии. По гранту Министерства образования «Интеграция науки и образования» Санкт-Петербургским отделением АИО осуществляется разработка кластера высокопроизводительных вычислений и учебных баз знаний. По заказу органов управления образования члены АИО из Москвы непосредственно участвуют в реализации договорной работы по повышению квалификации учителей в глубинных районах Курганской области. В 2003-2004 гг. продолжает осуществляться программа информационного обслуживания учреждений образования на территории Хабаровского края в соответствии с договором, заключенным с краевым Министерством образования, для чего используется созданная АИО сеть телекоммуникаций «АИО-Информ» на базе отечественной сетевой технологии. Здесь также надо отметить, что кадровое обеспечение государственных программ информатизация образования (федеральных и отраслевых), в весьма значительной мере осуществляется благодаря участию членов АИО.

И все же следует особо подчеркнуть значение мероприятий АИО, направленных на объединение сообщества специалистов в области информационных технологий, на выравнивание уровня информатизации образования в регионах России. Мы считаем, что роль членов АИО должна быть существенна и в определении стратегии этих работ, выработке общественного мнения по важнейшим вопросам информатизации образования. Все это требует проведения научно-методических мероприятий федерального и регионального уровня, которые могли бы быть посильны нашей Академии. Это направление работы заслуживает того, чтоб на нем остановиться подробнее.

22-26 сентября 2003г. в соответствии с решением Министра образования Российской Федерации (информационное письмо от 08.05.2003 02-55-372/34-02-04), поддержавшего соответствующее предложение ректората МГОПУ им. М. А. Шолохова и президиума Академии информатизации образования, в г. Анапе состоялся Всероссийский научно-методический симпозиум «Информатизация сельской школы» («Инфосельш – 2003»). Перед началом симпозиума были подготовлены и изданы труды его участников, включающие 70 статей, авторы которых представляют 21 субъект Российской Федерации.

Основными целями данного симпозиума, проходившего под девизом «От первого компьютера к школе XXI века», являлись:

• оценка влияния реализованных в 2001-2002гг. мероприятий программы компьютеризации сельских школ на качество образования в сельской местности страны;

• определение основных направлений повышения эффективности использования компьютеров и образовательных информационных ресурсов (электронных учебных материалов), поставленных сельским школам по этой программе;

108

• обсуждение перспектив информатизации сельской школы на ближайшие годы и возможностей ускорения этого процесса. В работе симпозиума приняли участие: 95 специалистов из 28 субъектов

Российской Федерации, в том числе из городов Москва и Санкт-Петербург; Алтайского, Краснодарского, Ставропольского и Хабаровского краев; Астраханской, Владимирской, Волгоградской, Воронежской, Калужской, Курганской, Липецкой, Московской, Орловской, Пензенской, Пермской, Псковской, Ростовской, Свердловской, Тверской, Томской и Тульской областей; республик Башкортостан, Дагестан, Калмыкия и Чувашия, Ханты-Мансийского автономного округа; ответственные сотрудники заинтересованных структурных подразделений Минобразования России и региональных органов управления образованием; 14 профессоров и докторов наук, 25 доцентов и кандидатов наук; 12 директоров сельских школ. Участвовали также представители системы образования Приднестровской Молдавской Республики. Активную роль в проведении симпозиума выполнили именно члены Академии информатизации образования.

В заседаниях и мероприятиях симпозиума приняли участие более 150 сельских учителей, работников сферы образования, аспирантов и студентов педагогических вузов Краснодарского края. В качестве спонсоров симпозиума выступили известные на образовательном информационном рынке страны компании «Кирилл и Мефодий» и «Физикон».

В процессе работы симпозиума, помимо заслушивания и обсуждения докладов его участников, были проведены следующие мероприятия:

• ознакомление с опытом работы и уровнем информатизации сельских школ Анапского района Краснодарского края ( на примере школы 15 станицы Гостагаевская и школы 16 пос. Цыбанобалка);

• заседание круглого стола «Реструктуризация и информатизация сети сельских школ: взаимосвязь и взаимовлияние этих процессов»;

• демонстрация новых электронных учебных материалов компаний «Кирилл и Мефодий» и «Физикон»;

• демонстрация новых образовательных информационных ресурсов для сельских школ, созданных участниками симпозиума. Всероссийский научно-методический симпозиум «Информатизация сельской

школы» констатировал: 1) начатая в 2001-2002 гг. реализация программы компьютеризации сельских

школ, в рамках которой в эти школы по всем регионам страны было поставлено более 50 тыс. компьютеров с комплектами электронных изданий по всем основным учебным предметам общеобразовательной школы (23 электронных издания на 27 CD-RОМ), обеспечила возможность решения реальных задач информатизации сельской школы;

2) в настоящее время в этой области наметились новые тенденции и возможности:

• более уверенно с повышением эффективности обучения компьютеры применяются при освоении различных предметов школьного учебного плана;

• накоплен значительный опыт в части применения компьютеров при выполнении лабораторных практикумов, моделировании процессов по физике, химии, биологии, экологии, что в значительной степени компенсирует слабость физической лабораторной базы большинства сельских школ;

109

• в сельских школах используются электронные энциклопедии, которые позволили наполнить новым содержанием естественно-научную, культурологическую, историческую и географическую составляющие общего среднего образования;

• в сельской местности создаются сети ресурсных и информационных центров обработки информации для обслуживания ЕГЭ; 3) информатизация сельской школы принимается во внимание при

определении масштабов и стратегии реструктуризации сети общеобразовательных учреждений, расположенных в сельской местности;

4) использование соответствующих электронных информационных ресурсов нацелено на повышение качества профильного обучения в сельских средних школах, развитие личностно-ориентированного и личностно-развивающего обучения;

5) в связи с положительной динамикой процесса информатизации сельских школ в среде сельских учителей доминируют чувства определенного удовлетворения и осторожного оптимизма.

Вместе с тем, компьютеризацию сельских школ в 2001-2003 гг. следует рассматривать лишь как инициирующий начальный этап в сложном процессе их дальнейшей информатизации, на результативность которой сказываются следующие неблагоприятные факторы:

• явно недостаточный уровень оснащенности большинства сельских школ компьютерной техникой обуславливает необходимость дальнейших усилий и дополнительных финансовых ресурсов;

• информационное обслуживание сельских школ на основе средств телекоммуникаций находится все еще на начальной стадии и развивается медленно;

• полученные школами в 2001-2002 гг. компьютеры и учебные электронные издания (комплекты CD-RОМ) во многих школах используются недостаточно эффективно;

• недостаточное количество, а в некоторых случаях и отсутствие квалифицированных педагогических кадров в области информатики;

• наблюдается отток квалифицированных кадров (учителей информатики, специалистов в области технического и программного компьютерного обеспечения) в коммерческие структуры, во многом связанный с низкой оплатой труда. 3-4 декабря 2003 г. в г. Москве, при содействии Международной программы

образования в области точных наук (ISSEP) и Комитета образования Правительства г. Москвы, Академией информатизации образования был проведен Научно-методический симпозиум «Компьютерное моделирование в обучении точным наукам», в подготовке которого приняли участие более 60 научных и педагогических работников систем общего и профессионального образования из 16 городов страны (Москва, Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону, Екатеринбург, Хабаровск, Астрахань, Барнаул, Владивосток, Волгоград, Воронеж, Курск, Омск, Пенза, Пермь, Нижний Тагил, Таганрог), Украины и Белоруссии.

Основными целями симпозиума являлись систематизация и обобщение опыта обучения точным наукам студентов и школьников с использованием компьютерного моделирования изучаемых ими природных процессов и явлений, а также анализ возможностей и эффективности этого направления информатизации образования, включая развитие и использование виртуальных лабораторных практикумов в общем и профессиональном образовании.

110

На симпозиум был представлен 41 доклад, авторами которых являлись 20 докторов наук и профессоров (в том числе МГУ, МФТИ, СПбГУАП, МГПУ, МГОПУ и других ведущих вузов страны), 32 кандидата наук и доцента, 11 учителей общеобразовательных школ и аспирантов.

Симпозиум определил как наиболее эффективные следующие направления использования учебного компьютерного моделирования в области точных наук:

• применение виртуальных лабораторных практикумов по различным учебным дисциплин и курсам в области точных наук;

• формирование у школьников и студентов системного естественнонаучного мировоззрения на основе создания опорных образовательных образов в этой области;

• изучение природы окружающих человечество микро- и макро-миров, что невозможно сделать с помощью физического лабораторного оборудования современной школы и вуза практически невозможно;

• более глубокий анализ физических, химических, биологических и других процессов и явлений за счет имитации и учета существенно большего количества параметров и факторов по сравнению с возможностями физического лабораторного оборудования образовательных учреждений;

• изучение, анализ и синтез сложных физических, биологических и промышленных систем и объектов, приобретение и использование которых для учебного процесса в условиях образовательного учреждения невозможно или неэффективно;

• использование пакетов научного программного обеспечения для проведения учебных научных экспериментов и обработки данных по результатам этих экспериментов;

• обеспечение экологического образования школьников и студентов, изучения ими естественнонаучных основ охраны окружающей среды;

• расширение возможностей сельских и поселковых школ в изучении точных наук в условиях морального и физического старения учебной лабораторной базы этих школ. На базе Нижневартовского государственного педагогического университета

15-17 апреля проведена III Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные технологии в высшей и средней школе».

Конференция была организована Академией информатизации образования, Департаментом образования и науки Ханты-Мансийского автономного округа, Нижневартовским государственным педагогическим институтом, Нижневартовским филиалом института повышения квалификации и развития регионального образования, Управлением образования г. Нижневартовска.

В работе конференции приняли участие более 100 представителей органов управления образованием, научных сотрудников, преподавателей вузов, руководителей и учителей общеобразовательных школ, аспирантов из целого ряда образовательных центров Российской Федерации, в том числе из Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Екатеринбурга, Томска, Омска, Кургана, Тюмени, Челябинска, Ханты-Мансийска, а также из 10 городов и поселков Ханты-Мансийского автономного округа. В работе конференции принял участие представитель высшей школы Украины.

Сборник материалов конференции, выпущенный к ее началу, содержит 59 статей, посвященных актуальным проблемам и задачам информатизации вузов и общеобразовательной школы, включая:

111

• информатизацию педагогического образования; • подготовку учителей-предметников в области использования ИКТ; • информатизацию сельских и поселковых школ; • научно-методическое и практическое обеспечение модернизации управления

системами общего и профессионального образования; • развитие профильного обучения в средней школе; • создание единого информационного пространства вуза; • использование ИКТ в подготовке современных учителей информатики и

математики; • организацию повышения квалификации педагогических и руководящих

кадров на основе ИКТ; • освоение ИКТ в начальных классах средней школы; • использование геоинформационных технологий; • адаптацию российской системы образования к требованиям Болонского

процесса; • международное сотрудничество в области развития и использования ИКТ в

образовании. Работа конференции сопровождалась ознакомлением на местах с опытом

работы некоторых образовательных учреждений г. Нижневартовска и Нижневартовского района автономного округа, в том числе поселковых школ в пп. Излученске и Аган.

Проведение этого мероприятие соответствует направленности работы Академии информатизации образования на запросы региональных структур образования.

Такой же характер имела организованная с участием Академии информатизации образования Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы информатизации образования: региональный аспект» в Чебоксарах, 22-24 апреля 2004 г.

В конференции приняли участие более ста человек из 27 городов России. Открыла конференцию министр образования Чувашии Г. П. Чернова. В обсуждении вопросов конференции приняли участие профессора, члены АИО О.А. Козлов, С.В. Панюкова, Н.В. Софронова, секретарь ученого совета Академии информатизации образования, доцент С.В. Богданова, главный специалист Министерства образования РФ И. М. Аксянов и др.

Конференция послужила обобщению опыта работы и выявила ряд проблем, препятствующих эффективному внедрению средств вычислительной техники в сферу образования. Это, в частности, отсутствие стимулов и условий использования компьютеров в практической деятельности учителей, плохие средства телефонной связи, необходимые для подключения к Интернет. Рекомендовано шире практиковать в регионах конкурсы, способствующие интенсификации процессов внедрения средств ИКТ в учебный процесс; использовать механизмы инвестиционной политики, кредитования, средства благотворительных и иных фондов для обеспечения каждого учителя компьютером; использовать возможности сотовой Интернет телефонии для увеличения доступности ресурсов Интернет для сельских школ.

Академия информатизации образования была одним из основных организаторов Международной научно-методической конференции «Современные проблемы преподавания математики и информатики».

112

Конференция проходила с 4 по 7 мая 2004 года на базе Тульского государственного педагогического университета им. Л.Н.Толстого.

Работа конференции была посвящена важнейшему вопросу обеспечения фундаментальности и добротности математической подготовки на всех этапах математического образования, эффективному внедрению новаций, связанных с освоением информатики и применением информационных технологий в образовании.

Сделали доклады и приняли участие в обсуждении ученые, специалисты управления образованием, учителя, молодые научные работники из Москвы, Тулы, Челябинска, Красноярска, Минска, Воронежа, Рязани, Орла, Самары и других городов, всего - более 100 участников. Материалы конференции изданы в трех томах и частично будут опубликованы в журнале «Педагогическая информатика». Рассмотренные вопросы охватывали проблемы обучения математике и информатике в общеобразовательной школе и высших учебных заведениях. Большое значение для работы конференции имело участие Российской Академии Наук, Российской Академии Образования, Московского Государственного университета, Московского физико-технического института, Московского инженерно-физического института, Академии информатизации образования, МПГУ, МГОПУ им. М.А. Шолохова, Тульского государственного университета, Тульского государственного педагогического университета им. Л.Н. Толстого, педагогических университетов других городов, Института космических исследований РАН. Поддержку конференции оказал Издательский Дом «Дрофа». Участвовали также представители фирмы «Cassio». Принципиально важные суждения и рекомендации по проблемам современного обучения на конференции были высказаны академиком РАН С.М. Никольским, членом-корреспондентом РАН Л.Д. Кудрявцевым, членами-корреспондентами РАО A.M. Абрамовым , В.М. Монаховым, И.В. Роберт, руководителем механико-математического факультета МГУ В.Н. Чубариковым. Большой интерес вызвал доклад Героя России космонавта С.В. Авдеева. Президент АИО был одним из сопредседателей конференции.

Конференция отметила, что за последние годы удалось внедрить ряд новых методических подходов и средств обучения, которые соответствуют современному научно-техническому прогрессу и возможностям применения информационных технологий. Так, например, при изложении разделов математических курсов в вузах обнаружена тенденция внедрения информационных технологий; ряд учебных средств, представленных на конференции, ориентированы на дистанционное обучение. В целом, об уровне математической подготовки свидетельствует тот факт, что наше школьное математическое образование все еще является одним из лучших. Наши программисты только в этом году заняли первое и третье места на всемирных соревнованиях, подобные успехи были отмечены и в предыдущие годы.

Отмечено, что оснащение школ и вузов современной вычислительной техникой, осуществляемое в последние годы благодаря государственным программам, создает базис для соответствующей модернизации российской школы. Однако было также отмечено, что надлежащего обеспечения учебным программным продуктом, информационным ресурсом для поддержки обучения в настоящее время еще не создано, имеет место явный перекос в сторону приобретения материальных средств, и недостаточно финансируются разработки программного и информационного продукта, который обеспечил бы

113

интеллектуальное содержание информатизации образования. Существует заметный разнобой в региональных требованиях на подготовку в области информатики и информационных технологий, не создана достаточно мощная централизованная служба для выработки информационного ресурса, в котором нуждается общеобразовательная школа и вуз; в решении этих вопросов недостаточно привлекаются возможности научно-педагогической общественности, научно-общественных академий, работающих в области образования. Мало средств отводится для создания электронных учебников, электронных сценариев для такого важного и перспективного направления в образовании, как дистанционное обучение.

Конференция пришла к выводу, что на данном этапе информатизации образования важнейшей проблемой, требующей первоочередного централизованного финансирования, является создание интеллектуального продукта (так называемого контента) для информационного наполнения систем информатизации, для чего могли бы быть в полной мере подключены профессора, преподаватели, учителя, практики образования, способные вложить в эту работу весь предыдущий опыт российской системы образования. Имеющаяся концепция информатизации образования, программы информатизации требуют корректировки с учетом достигнутого уровня разработок и их внедрения, допущенных при этом недостатков и реальных экономических возможностей развития данного направления модернизации российской системы образования.

При этом должен быть использован опыт информатизации образования в регионах. Мы сегодня не можем сказать, что в информатизации образования имеет существенное значение географический фактор; успехи в этом деле вряд ли зависят от того, где находится учебная структура – в Европе или Азии. И Уралу, и Северо-Западу, и Дальнему Востоку, и Центру России есть чему поучиться друг и друга. Соответственно у каждого регионального отделения АИО имеются свои особенности.

Мощное Санкт-Петербургское отделение успешно развивает интеграцию вузовской школьной работы в области информатики и информационных технологий. В апреле 2004 г. прошла очередная Международная конференция «Школьная информатика и проблемы устойчивого развития», в которой, помимо профессоров, участвовали много школ, студенты различных вузов. В Санкт-Петербурге Академия информатизации образования организовала в ноябре месяце 2003 г. широкую конференцию по теме «Информационная безопасность регионов России». Продолжается эксперимент по организации Школы цифровых технологий на базе 144 гимназии Санкт-Петербурга, являющейся ассоциированной структурой Академии информатизации образования.

Происходит успешное наращивание комплекса учебно-методических пособий для изучения информатики, создаваемого членами Пермского отделения АИО. В этом году пермские авторы издали массовым тиражом ряд новых учебников по информатике в центральных издательствах. В этом отделении АИО в 2003-2004 гг. получены два патента на изобретения в технологии штрихового кодирования применительно к образованию (авторы – Стадник Н.М., Аляев Ю.А.). Пермяки получили две медали Всероссийского выставочного центра по итогам форума «Современная образовательная среда».

Успешно работает Южное отделение АИО. При активном участии членов Академии (академики Белоконь А.В., , Греков А.А. Крамаров С.О., Крукиер Л.А. и др.) создана единая информационная среда Ростовской области, включающая основные

114

организационные и технологические аспекты (Совет по информатизации области, единый образовательный портал, разветвленная инфраструктура и т.д.). Разработана конкурентная методология трансформации традиционных образовательных продуктов в электронные среды на базе отечественных программных продуктов (работа поддержана международными фондами). Проведен эксперимент по внедрению технологий мобильного Интернета в образовательный процесс сельских территорий, основанный на технологии GPRS.

Своя направленность работ свойственна Екатеринбургскому отделению АИО. Члены Академии здесь разрабатывают методики интенсификации процесса обучения на основе нейро-лингвистического программирования. Ими создана виртуальная информационная среда при изучении физики, разработано содержание и наполнение блока элективных курсов в условиях профильной дифференциации. Здесь ведутся также теоретические работы в области педагогической диагностики.

Значительную роль в вопросах межотраслевой координации работ в области применения информационных технологий выполняет Московское областное отделение АИО, которое работает на базе серпуховского инженерного вуза. О масштабах деловых контактов этого отделения с учебными заведениями, научно-исследовательскими институтами различного профиля свидетельствует успешно проведенная в июня 2003 г. конференция на тему «Проблемы обеспечения эффективности и устойчивости функционирования сложных технических систем», труды которой вышли в четырех томах.

Члены Академии в 2003-2004 гг. много публиковались в различных научных изданиях, в том числе в журнале «Педагогическая информатика», издаваемом при участии АИО и включенном ВАКом в перечень изданий, в которых публикуются материалы докторских диссертаций. Нет возможности подсчитать все случаи персональных публикаций, поэтому ограничимся указанием лишь общего объема трудов, вышедших за последний год в результате научно-организационных мероприятий (конференций, симпозиумов), организованных непосредственно и с участием АИО. Комплект таких изданий состоит из 11 книг общим объемом 3350 страниц.

Президиум АИО расширяет контакты с вузами, школами, другими учреждениями образования. Мы исходим из того, что полезность работы АИО может быть обеспечена именно за счет широкого участия членов АИО в конкретных делах модернизации образования, программах информатизации. Вместе с тем такие контакты расширяют возможности наращивания научно-методического и научно-технического потенциала. Президент Академии информатизации образования принял участие в международной конференции ректоров классических университетов «Классические университеты – центры образования, науки и культуры регионов: традиции и современность» по приглашению оргкомитета этой конференции, состоявшейся 16-17 декабря 2003 г. в г. Днепропетровске. Наш доклад об опыте информатизации российского образования соответствовал духу и целям этой конференции. Можно привести примеры непосредственного участия членов АИО в экспертизе результатов исследования, проводимых по программам Минобразования России, в организации и проведении конкурсов. Так, этой работой активно занимались известные специалисты – члены АИО Зобов Б.И., Богданова С.В., Плеханов С.П., Бубнов В.А., Андрианова Е.П., Додонова Т.П. и др. Президент АИО является председателем Научно-технического Совета программы Министерства образования Российской Федерации «Развитие системы открытого

115

образования». Сегодня мы имеем представителя Академии информатизации образования в составе экспертного совета по вопросам электронного образования при Комитете Государственной Думы РФ по образованию и науки. Главная задача совета – разработка проекта Закона России об электронном образовании. Таким представителем является председатель научного совета Южного отделения АИО профессор Крамаров С.О.

Новые задачи деятельности Академии информатизации образования вытекают из тех планов и программ, которые намечены к исполнению в российской системе образования. Информатизация образования – важнейшее средство и методология модернизации нашего образования. Академия в настоящее время накопила опыт и имеет возможности для активного участия в этой работе. Возможно, следует только пожелать, чтобы в ряде отделений члены Академии действовали более консолидировано. Сложились также предпосылки для формирования новых отделений в Липецкой области, Ханты-Мансийском округе, Чувашской Республике. Мы должны также расширять наши контакты в Российской Академии Наук, сотрудничество с которой оказалось весьма эффективным в истекшем году. Ряд членов АИО являются членами Российской Академии Образования, и это позволяет нам наращивать сотрудничество с РАО.

Проблема внедрения информационных технологий в образование и подготовка кадров в области информатики неразрешима без активного участия научно-педагогической общественности. Осознание этого придает особый смысл деятельности Академии информатизации образования.

РЕШЕНИЕ ежегодной конференции

Академии информатизации образования

В ежегодной конференции принимали участие делегаты от большинства отделений Академии информатизации образования (АИО). Программа конференции предусматривала отчет Президиума АИО о деятельности АИО, научные доклады по проблематике исследований, проводимых в отделениях АИО и избрание новых членов Академии по представлениям от отделений.

Заслушав и обсудив отчет Президента АИО Ваграменко Я. А. о деятельности Академии за 2003/2004 год, а также доклад председателя ревизионной комиссии Плеханова С. П., конференция АИО постановляет:

1. Утвердить отчетный доклад Президента АИО за 2003 – 2004 годы и отметить существенное расширение деятельности Академии в истекшем году.

2. Утвердить отчет ревизионной комиссии АИО за истекший период. 3. Считать важнейшим направлением работ АИО участие в работах по

федеральным и региональным программам информатизации образования и организацию обмена опытом между отделениями АИО.

4. Считать необходимым в работе АИО улучшить информационное обеспечение и обмен информацией между Президиумом и отделениями посредством электронных коммуникаций, в частности, практиковать размещение сведений о деятельности АИО на сайте.

116

5. Предложить научным советам отделений АИО составлять и предоставлять в Президиум АИО планы работ отделений в начале каждого нового года и отчеты о работе за год.

6. Предложить председателям отделений АИО рассмотреть и решить вопрос о финансовой поддержке организационных мероприятий Академии и работы ее планово-финансовой службы за счет поступления взносов от членов Академии и отчислений средств, получаемых в результате уставной деятельности отделений. Президиуму АИО усилить контроль за исполнением данного поручения. Решение принято единогласно делегатами конференции.

СПИСОК ЧЛЕНОВ

АКАДЕМИИ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ (АИО), избранных в июне 2004 г.

Действительные члены АИО

1. Абрамян Геннадий Владимирович (Санкт-Петербург) 2. Акулича Василия Федоровича (Серпухов) 3. Артемов Игорь Иосифович (Пенза) 4. Бадарч Дендев (Москва) 5. Белозерцев Евгений Петрович (Елец) 6. Березкин Олег Иванович (Чебоксары) 7. Бойков Илья Владимирович (Пенза) 8. Борисова Евгения Михайловича (Серпухов) 9. Бочарова Игоря Анатольевича (Серпухов) 10. Бутаев Михаил Матвеевич (Пенза) 11. Ванюшина Владимира Михайловича (Серпухов) 12. Володин Виктор Михайлович (Пенза) 13. Денилкин Федор Алексеевич (Тула) 14. Дубовой Леонид Михайлович (Пенза) 15. Зефиров Сергей Львович (Пенза) 16. Иваницкий Виктор Валентинович (Санкт-Петербург) 17. Иванов Валерий Александрович (Пенза) 18. Иванов Валерий Иванович (Тула) 19. Иванов Владимир Николаевич (Чебоксары) 20. Ильиных Анатолий Петрович (Екатеринбург) 21. Иофина Александра Ароновича (Серпухов) 22. Корниенко Василий Васильевич (Елец) 23. Кота Александра Васильевича (Серпухов) 24. Кузовлев Валерий Петрович (Елец) 25. Курносов Николай Ефимович (Пенза) 26. Ларских Зинаида Петровна (Елец) 27. Лузина Владимира Сергеевича (Серпухов) 28. Львов Евгений Викторович (Москва) 29. Мерлина Надежда Ивановна (Чебоксары) 30. Механов Виктор Борисович (Пенза) 31. Михотин Владимир Дмитриевич (Пенза)

117

32. Паринский Анатолий Яковлевич (Тула) 33. Печерская Римма Михайловна (Пенза) 34. Пихтильков Сергей Алексеевич (Тула) 35. Пономарева Леонида Ивановича (Серпухов) 36. Розен Андрей Евгеньевич (Пенза) 37. Скрябин Владимир Александрович (Пенза) 38. Столяровского Семена Павловича (Серпухов) 39. Трилисский Владимир Овсеевич (Пенза)

Члены-корреспонденты АИО

1. Авдонина Геннадия Тимофеевича (Серпухов) 2. Авилушкин Вячеслав Федорович (Тула) 3. Аксянова Ильзара Мустафовича (Серпухов) 4. Андропова Елена Васильевна (Елец) 5. Байбакова Владимира Николаевича (Серпухов) 6. Бельчусов Анатолий Александрович (Чебоксары) 7. Богомолов Андрей Викторович (Чебоксары) 8. Бровко Сергей Владиславович (Елец) 9. Горелкин Владимир Леонидович (Тула) 10. Грачев Владимир Анатольевич (Серпухов) 11. Зайцев Андрей Анатольевич (Елец) 12. Ильин Олег Алексеевич (Пенза) 13. Кандауров Алекасандр Алексеевич (Серпухов) 14. Коровина Олега Веньяминовича (Серпухов) 15. Ларина Ирина Борисовна (Елец) 16. Ляпощенко Валерий Антонович (Пенза) 17. Малета Евгений Арсентьевич (Тула) 18. Манохин Сергей Дмитриевич (Тула) 19. Моисеев Александр Васильевич (Тула) 20. Некрасова Елена Анатольевна (Анапа) 21. Никитин Александр Васильевич (Санкт-Петербург) 22. Овчеренко Павел Владимирович (Санкт-Петербург) 23. Плеханов Андрей Станиславович (Москва) 24. Попов Константин Владимирович (Пенза) 25. Привалов Александр Николаевич (Тула) 26. Птушкин Анатолий Иванович (Санкт-Петербург) 27. Решетникова Нина Николаевна (Санкт-Петербург) 28. Самолысов Павел Валерьевич (Орел) 29. Седякин Владимир Павлович (Москва) 30. Синелобов Николай Александрович (Елец) 31. Скакунов Владимир Николаевич (Волгоград) 32. Стариченко Евгений Борисович (Екатеринбург) 33. Терехова Василия Федоровича (Серпухов) 34. Третьякову Татьяну Петровну (Серпухов) 35. Устинов Евгений Юрьевич (Пенза) 36. Шаралапов Александр Евгеньевич (Пенза) 37. Штыров Андрей Вячеславович (Волгоград)

118

Индекс журнала в каталоге агентства «Роспечать» - 72258 Технический редактор Горюшкина Т.Н.

Свидетельство о регистрации средства массовой информации 01854 от 24.05.94. Выдано Комитетом Российской Федерации по печати

Адрес редакции: 109240, Москва ул. Верхняя Радищевская, 16-18 Тел.: (095) 170-58-07 Факс: (095) 170-53-45 E-mail: ininfo@mgopu.ru Http:// www.mgopu.ru

Сдано в набор 16.08.04 Бумага офсетная

Подписано в печать 01.09.04 Печать офсетная Заказ

Формат 70×100 Усл. печ. л. 6 Цена договорная