Geum.ru
   Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по педагогике

На правах рукописи

САДУЛАЕВА БИЛЯНТ СУЛТАНОВНА

ФОРМИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ БУДУЩИХ БАКАЛАВРОВ ПРОФИЛЯ ИНФОРМАТИКА В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАТИКЕ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Челябинск - 2012

Работа выполнена на кафедре информатики и методики преподавания информатики в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Челябинский государственный педагогический университет Научные руководители доктор педагогических наук, профессор Матрос Дмитрий Шаевич кандидат педагогических наук, доцент Леонова Елена Анатольевна Официальные оппоненты Долинер Леонид Исаевич, доктор педагогических наук, профессор, ГБОУ ДПО Свердловской области Институт развития образования, заведующий кафедрой информационных технологий Тулькибаева Надежда Николаевна, доктор педагогических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Челябинский государственный педагогический университет, заведующий кафедрой педагогики Ведущая организация ФГБОУ ВПО Уральский государственный педагогический университет

Защита состоится 23 мая 2012 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета Д212.295.02 при ФГБОУ ВПО Челябинский государственный педагогический университет по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, д.69, ауд.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Челябинский государственный педагогический университет Автореферат разослан л23 апреля 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор педагогических наук, профессор Елагина В.С.

Актуальность исследования. Действующие федеральные государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) определяют, что в основе образовательного процесса в высшем педагогическом учебном заведении лежит компетентностный подход к образованию, ориентирующий выпускников вуза на приобретение компетенций, необходимых и эффективных в дальнейшей трудовой деятельности.

Стратегия развития информационного общества в Российской Федерации, закон О высшем и послевузовском профессиональном образовании, переход к двухуровневому образованию требуют высокого качества подготовки студентов - будущих бакалавров педагогического образования профиля Информатика. Сегодня выпускник педагогического вуза, получающий образование по данному профилю, должен не только эффективно вести профессиональную деятельность педагога, но и свободно ориентироваться в мировом информационном пространстве, иметь необходимые знания и навыки поиска, обработки и хранения информации с использованием современных технологий, компьютерных систем и сетей, уметь создавать и поддерживать на высоком уровне информационно-образовательную среду учебного учреждения. Информатика и информационные технологии развиваются с поразительной скоростью. Существующие технологии устаревают практически сразу же после возникновения. Быстрые темпы развития информатики мотивируют педагога к изменению содержания и методов преподавания, смещению внимания с конкретных быстроустаревающих педагогических технологий к моделям обучения, основанным на приобретении общетеоретических фундаментальных знаний и способствующим развитию самообразования.

Мы разделяем мнение М.П. Лапчика, что с развитием предметной области информатики продолжается процесс уточнения своего места и роли в базовом образовании общекибернетических и математических оснований информатики. Именно здесь находятся сегодня точки роста для будущего развития базового образования учащихся в области информатики. Это должна учитывать методика преподавания информатики в педагогическом вузе.

Объективной причиной, требующей усиления фундаментальной подготовки в области информатики, является, как считает А.И. Сенокосов, естественный процесс широкого распространения в различных сферах практической деятельности информационных технологий, реализуемых на персональных компьютерах, что создает угрозу выдавливания общеобразовательных, фундаментальных основ знаний в области информатики. Здесь таится возможность подмены приоритета, и нужно понимать, что чувство машины приходит именно при изучении фундаментальных основ информатики.

Важнейший аспект целеполагания информатического образования школьников, согласно А.Л. Семенову, А.И. Сенокосову, М.П. Лапчику, А.С. Лесневскому, Е.К. Хеннеру, также связан с проявлением фундаментальных истоков науки информатики и является актуальным в обучении будущих учителей информатики.

В условиях ФГОС ВПО особое значение приобретает формирование компетенций, и прежде всего, специальных компетенций, устанавливаемых вузом в соответствии с профилем подготовки. Важным фактором в развитии специальных компетенций будущих бакалавров педагогического образования профиля Информатика является изучение фундаментальных основ информатики, в частности математической информатики. Это предполагает овладение студентами общетеоретическими основами информатики и приобретение ими определенного опыта применения полученных знаний в практической деятельности, а также готовности к постоянному повышению уровня своего образования.

Анализ исследований по проблеме обучения математической информатике в педвузе позволил заключить, что данной теме посвящены работы, связанные с обучением в вузе формальной семиотике языков программирования (В.В. Лаптев, Н.И. Рыжова, М.В. Швецкий), численным методам решения прикладных задач (М.П. Лапчик, Е.К. Хеннер, М.И. Рагулина), математическим основам анализа алгоритмов (Д. Кнут, Р. Грэхем, Л.А. Шоломов, О. Паташник), формальным языкам (А.А. Фомина), математическим основаниям парадигм программирования (М.А. Иорданский, И.А. Кудрявцева, М.В. Швецкий), элементам дискретных методов в информатике (А.Г. Гейн, В.А. Горбатов, Д.Ш. Матрос, Р. Хаггарти). Проблема изучения математической информатики актуальна и в школьном курсе.

Вышеуказанные исследования демонстрируют разные подходы к определению и изучению основных вопросов, рассматриваемых математической информатикой. Тем не менее, в настоящее время недостаточно исследований посвящено проблеме обучения математической информатике, сориентированному на формирование специальных компетенций будущих бакалавров педагогического образования профиля Информатика.

Практика обучения студентов начальных курсов показала, что проблемы, с которыми они сталкиваются в процессе обучения основам математической информатики, приходят из школы. Анализ результатов ЕГЭ по информатике демонстрирует затруднения школьников в применении языка и методов математической информатики при выполнении экзаменационных заданий. Слабая базовая подготовка влечет за собой и недостаточно глубокое освоение студентами таких профильных дисциплин, как Программирование, Компьютерное моделирование, Теория алгоритмов. В связи с этим возникает необходимость разработки и реализации методики обучения математической информатике, способствующей повышению эффективности процесса обучения будущих бакалавров профиля Информатика и положительному влиянию на формирование у них специальных компетенций. Отсутствие, однако, единой точки зрения на содержание математической информатики обусловливает ряд трудностей в разработке данной методики.

Таким образом, актуальность исследований в области обучения математической информатике и методике преподавания данной дисциплины становится очевидной.

Изложенное выше позволяет выделить следующие противоречия:

Ц на социально-педагогическом уровне - между потребностью в подготовке конкурентоспособных на современном рынке труда учителей информатики, определяемой социальным заказом, и существующей практикой их обучения в вузе на основе неадаптированного к новым условиям содержания;

Ц на научно-педагогическом уровне - между необходимостью реализовывать одновременно требования фундаментализации и практикоориентированности в подготовке будущих бакалавров информатики и недостаточной разработанностью теоретических основ обучения математической информатике, обладающей высоким потенциалом в разрешении названного противоречия, благодаря сочетанию в ней фундаментальных понятий информатики с их направленностью на освоение дисциплин профильной подготовки;

Ц на научно-методическом уровне - между необходимостью целенаправленного формирования специальных компетенций будущих бакалавров информатики в процессе обучения математической информатике и недостаточной разработанностью содержания и методики обучения математической информатике, ориентированных на формирование компетенций студентов.

На основе выявленных противоречий сформулирована проблема, которая заключается в отборе содержания и разработке методики обучения математической информатике, обеспечивающих реализацию требований фундаментализации и практико-ориентированности в подготовке будущих бакалавров информатики профиля Информатика. Указанная проблема послужила основанием для выбора темы исследования: Формирование специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика в процессе обучения математической информатике.

Объект исследования - процесс обучения информатике будущих бакалавров педагогического образования профиля Информатика.

Предмет исследования - формирование специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика в процессе обучения математической информатике.

Цель исследования: теоретическое обоснование и разработка методической системы обучения математической информатике будущих бакалавров педагогического образования профиля Информатика, направленной на формирование специальных компетенций.

Гипотеза исследования: уровень сформированности специальных компетенций будущих бакалавров педагогического образования профиля Информатика повысится в процессе обучения математической информатике, если на основе компетентностного и интегративно-модульного подходов разработать методическую систему обучения математической информатике, которая предполагает:

- отражение в требованиях к результатам обучения математической информатике направленности на формирование специальных компетенций средствами математического компонента содержания дисциплин профильной подготовки;

- разработку компетентностно-ориентированного содержания математической информатики на основе сформулированных требований к результатам обучения и конкретизированных и дополненных содержательных линий дисциплины;

- реализацию модульно-рейтинговой системы обучения в информационно-образовательной среде;

- мониторинг уровней развитости гностического, функционального и методологического компонентов результатов обучения математической информатике и специальных компетенций посредством дескрипторов, разработанных в соответствии с требованиями тарификатора ТАФО.

В соответствии с целью, предметом и гипотезой поставлены следующие задачи исследования:

1. Изучить состояние проблемы формирования специальных компетенций будущих бакалавров информатики и обосновать необходимость внесения изменений в содержание обучения математической информатике.

2. Определить структуру и содержание проектирования методической системы обучения математической информатике на основе компетентностного и интегративно-модульного подходов.

3. Уточнить содержательные линии обучения математической информатике на основе комплексного анализа структуры дисциплин профильной подготовки и определить требования к результатам обучения математической информатике.

4. Выполнить проектирование компетентностно-ориентированного содержания обучения математической информатике в соответствии с требованиями и принципами отбора содержания, выделенными содержательными линиями и требованиями к результатам обучения; разработать комплекс компетентностноориентированных задач и контрольно-оценочных материалов, реализуемых в условиях модульно-рейтингового обучения с использованием мультимедиасредств и построить курс Элементы математической информатики для будущих бакалавров профиля Информатика.

5. Разработать дескрипторы уровней развитости гностического, функционального и методологического компонентов результатов обучения математической информатике и дескрипторы уровней развитости компонентов специальных компетенций будущих бакалавров информатики.

6. Экспериментально проверить эффективность применения методической системы обучения математической информатике.

Последовательное решение данных задач позволит спроектировать методическую систему обучения математической информатике в условиях компетентностного подхода.

Теоретико-методологическую основу исследования составили: концепция фундаментализации образования (С.И. Архангельский, Ю.К. Бабанский, Б.М. Кедров, В.В. Краевский, В.С. Леднев, И.Я. Лернер, Ю.Г. Татур, В.В. Лаптев, Н.И. Рыжова, С.Д.Каракозов), концепция проектирования и конструирования содержания обучения (В.В. Краевский, В.С. Леднев, И.Я. Лернер), теория содержания высшего профессионального педагогического образования в условиях компетентностного подхода (В.П. Беспалько, А.А. Вербицкий, Э.Ф. Зеер, И.А. Зимняя, В.А. Козырев, Ю.Г. Татур, А.П. Тряпицына, А.В. Хуторской), теория и методика обучения информатике (С.А. Бешенков, Т.А. Бороненко, А.А. Кузнецов, В.В. Лаптев, М.П. Лапчик, Е.А. Леонова, М.И. Рагулина, Е.А. Ракитина, Н.И. Рыжова, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер, М.В. Швецкий), теория междисциплинарных связей в обучении (С.Н. Бабиной, Г. И. Батурина, В.А. Далингер, В.С. Елагина, А.В. Усова), теория использования информационно-коммуникационных технологий в обучении (Л.И. Долинер, Д.Ш. Матрос, В.Н. Нуждин, Н.И. Пак, Е.С. Полат, И.В. Роберт, В.Ф. Шолохович), теория модульного обучения (С.Я. Батышев, А.С. Галышева, П.А. Юцявичене), теория и методика педагогических исследований (Д.А. Новиков, Е.В. Сидоренко, Б.Е. Стариченко и др.).

Для решения поставленных задач был использован комплекс методов:

- теоретических: теоретико-методологический анализ позволил сформулировать исходные позиции исследования; анализ нормативных образовательных документов использовался для обоснования актуальности проблемы и определения правовых возможностей ее решения; анализ психологопедагогической и учебно-методической литературы по проблеме исследования дал возможность выделить содержательные линии обучения математической информатике; анализ потребностей заказчика и деятельности преподавателей и студентов применялся при разработке модели результатов обучения; понятийно-терминологический анализ лег в основу описания понятийного поля проблемы; системный анализ послужил основанием целостного рассмотрения проблемы исследования; моделирование применялось для построения методической системы обучения математической информатике, разработки результатов обучения математической информатике, этапов проектирования компетентностно-ориентированного содержания обучения математической информатике;

- эмпирических: изучение практического опыта на этапах констатирующего и формирующего экспериментов; систематизация и классификация фактологического материала; психолого-диагностические методы (для получения и исследования информации при тестировании, анкетировании, наблюдении и самооценке); педагогический эксперимент; методы на базе информационных технологий; статистические методы обработки результатов исследования и проверки выдвигаемой гипотезы.

Исследование проводилось в три этапа с 2006 по 2012 годы в ФГБОУ ВПО Челябинский государственный педагогический университет на факультете информатики, в профессионально-педагогическом институте, а также в филиале ФГБОУ ВПО Челябинский государственный педагогический университет (г. Сатка Челябинской области). В исследовании приняли участие 1студентов и 32 преподавателя профильных и математических дисциплин.

На первом этапе (2006Ц2007 гг.) решались методологические и теоретические задачи. В этой связи изучались и анализировались психологопедагогические и методические источники, содержание государственных образовательных стандартов, учебные планы и рабочие программы по методике преподавания информатики и математической информатики, результаты исследований в сопряженных областях, опыт работы преподавателей вузов по формированию профессиональных и специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика.

На втором этапе эксперимента (2008Ц2009 гг.), в соответствии с идеями компетентностного подхода, уточнялись и конкретизировались результаты обучения математической информатике будущих бакалавров профиля Информатика; выявлялись основные требования дисциплин профильной подготовки к содержанию, уровню знаний и умений в области математической информатики; обосновывалась и разрабатывалась модульная программа; и компетентностно-ориентированное содержание курса Элементы математической информатики; выявлялись специфика и условия рационального применения средств и методов информатики в процессе обучения бакалавров информатики профиля Информатика. На данном этапе был проведен обучающий эксперимент по реализации разработанного содержания курса Элементы математической информатики в процессе обучения математической информатике студентов специальности л030100 - Информатика и бакалавров педагогического образования профиля Информатика в соответствии с модульной программой.

На третьем, формирующем, этапе (2010-2011 гг.) педагогического исследования в процессе контролирующего эксперимента осуществлена проверка результативности методической системы обучения математической информатике будущих учителей информатики; разработаны дескрипторы уровня достижений гносеологического, функционального и методологического компонентов результатов обучения математической информатике. На этом этапе уточнялись теоретические и экспериментальные выводы, обобщались, систематизировались и описывались полученные результаты.

Научная новизна исследования.

1. На основе компетентностного и интегративно-модульного подходов разработана методическая система обучения математической информатике, которая характеризуется системностью, модульностью и включает четыре взаимосвязанных блока (целевой, содержательный, процессуальнотехнологический и оценочно-результативный), каждый из которых направлен на формирование специальных компетенций.

2. Выделены и обоснованы этапы проектирования компетентностноориентированного содержания обучения математической информатике:

- деструктуризация дисциплин профильной подготовки;

- выделение математических объектов, методов, моделей, составляющих фундаментальную основу дисциплин профильной подготовки, и выявление содержательных линий математической информатики;

- определение требований к результатам обучения;

- наполнение содержательных линий на основе требований отбора содержания образования;

- разработка дескрипторов уровней развитости гностического, функционального и методологического компонентов результатов обучения математической информатике и специальных компетенций.

3. Теоретически обоснована и сформирована матрица конкретизированных знаний, умений, способов практической деятельности по математической информатике, входящих в состав специальных компетенций будущих бакалавров информатики.

Теоретическая значимость исследования заключается в дальнейшем развитии теории и методики обучения информатике будущих бакалавров профиля Информатика и выражена в следующем:

1. Определены и теоретически обоснованы роль и место обучения математической информатике как важного элемента фундаментальной подготовки будущих бакалавров информатики, способствующего формированию у них специальных компетенций.

2. Доказано, что устойчивыми единицами содержания курса по математической информатике должны быть конструктивные, дискретные компоненты оснований математики, математической логики, дискретной математики, алгебры, образующие содержательные линии обучения данной дисциплине, обеспечивающие фундаментализацию обучения информатике.

3. Разработаны дескрипторы уровней развитости компонентов результатов обучения математической информатике и компонентов специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика, отражающие ориентировочную основу деятельности по оценке сформированности названных компонентов.

Практическая значимость результатов исследования заключается в том, что сформулированные в нем выводы и рекомендации способствуют повышению качества результатов обучения информатике в вузе:

1. Внедрена и апробирована методическая система обучения математической информатике будущих бакалавров информатики в условиях компетентностного подхода, построено компетентностно-ориентированное содержание обучения математической информатике в рамках курса Элементы математической информатики.

2. Разработаны требования к результатам обучения математической информатике будущих бакалавров информатики в условиях компетентностного подхода на основе выделенных содержательных линий обучения математической информатике и потребностей заказчика.

3. Разработаны компетентностно-ориентированное содержание математической информатики, задачи и тесты, которые позволяют реализовать в рейтинговой системе мониторинг результатов обучения, влияющих на формирование специальных компетенций у будущих бакалавров профиля Информатика, а также обеспечить индивидуальную работу и самокоррекцию обучающихся.

4. Разработан электронный учебно-методический комплекс дисциплины Элементы математической информатики, размещенный на учебном портале вуза. Комплекс содержит учебно-методические материалы и является эффективной средой формирования и развития фундаментальных знаний и умений, обеспечивая реализацию разработанной методической системы обучения математической информатике для студентов по направлению подготовки 0501Педагогическое образование профиль Информатика очной, заочной и дистанционной форм обучения.

На защиту выносятся положения:

1. Формирование специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика успешно осуществляется в рамках разработанной методической системы обучения математической информатике как одной из фундаментальных дисциплин информатики.

2. Методическая система включает целевой блок, определяющий требования заказчиков к результатам обучения бакалавров информатики на основе достижений науки, техники, рынка труда и занятости и личных потребностей;

содержательный блок, в котором представлено компетентностноориентированное содержание математической информатики и модульная программа; процессуально-технологический блок (формы, средства и методы обучения в условиях модульно-рейтинговой системы с использованием информационных технологий, способствующих дополнительному развитию специальных компетенций будущих бакалавров информатики); оценочнорезультативный блок, в котором представлены дескрипторы уровня развитости гностического, функционального и методологического компонентов компетенций в соответствии с тарификатором ТАФО и компетентностноориентированные тесты, мониторинг развития результатов обучения в области математической информатики и развития специальных компетенций будущих бакалавров информатики.

3. Проектирование компетентностно-ориентированного содержания обучения математической информатике осуществляется в соответствии с этапами: 1) деструктуризация дисциплин профильной подготовки; 2) выделение математических объектов, методов, моделей, составляющих фундаментальную основу дисциплин профильной подготовки, и выявление содержательных линий математической информатики; 3) определение требований к результатам обучения; 4) наполнение содержательных линий на основе требований отбора содержания образования; 5) разработка дескрипторов уровней развитости гностического, функционального и методологического компонентов результатов обучения математической информатике и специальных компетенций. Проектирование содержания математической информатики в курсе Элементы математической информатики в соответствии с выделенными нами этапами обеспечивает положительную динамику уровня развитости специальных компетенций выпускника.

4. Требования к результатам обучения математической информатике структурированы в соответствии с выделенным математическим компонентом в содержании дисциплин профильной подготовки. Оценка достижений результатов обучения математической информатике производится по гностическому, функциональному и методологическому компонентам, причем эти компоненты соотносятся с компонентами специальных компетенций.

5. Эффективность методической системы экспериментального обучения курсу Элементы математической информатики будущих бакалавров профиля Информатика была подтверждена результатами педагогического эксперимента.

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечены использованием взаимодополняющих методов педагогического исследования, адекватных поставленным задачам; длительностью эксперимента, его повторяемостью; применением статистических методов обработки результатов эксперимента; соблюдением основных требований к организации педагогического эксперимента, подтверждением гипотезы исследования результатами экспериментальной работы, практическим подтверждением основных положений исследования и статистической обработкой полученных в ходе эксперимента данных.

Апробация и внедрение результатов исследования осуществлялась в ходе экспериментальной работы автора на базе факультета информатики и профессионально-педагогического института Челябинского государственного педагогического университета, а также филиала ЧГПУ в г. Сатке.

Материалы диссертационного исследования докладывались и обсуждались на:

Ц международных конференциях Информационные и коммуникационные технологии в образовании: ресурсы, опыт, тенденции развития (Архангельск, 2011 г.); Формирование компетенций учащихся и студентов в общем и профессиональном образовании (заочная, Челябинск, Россия - Щецин, Польша, 2012 г.).

Ц всероссийских и межрегиональных научных конференциях Современные информационные технологии в науке, образовании и практике (с Международным участием), посвященная 10-летию Оренбургского государственного университета (Оренбург. 2005 г.); Проблемы математического образования в педагогических вузах на современном этапе. (Челябинск. 2006 г.); Методика вузовского преподавания (Челябинск. 2006 г.); Информатика и информационные технологии в образовании (Челябинск, 2009 г.); Информационные и коммуникационные технологии - основной фактор реализации системы менеджмента качества образовательного учреждения на основе стандарта ISO (Челябинск, 2010 г.); Введение федеральных государственных образовательные стандартов высшего профессионального образования на основе информационных и коммуникационных технологий и системы менеджмента качества (Челябинск, 2011 г.), Информатизация образования: проблемы и перспективы (Челябинск, 2012 г.).

Структура диссертации: работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка, включающего 187 источников и 9 приложений. Диссертация содержит 25 рисунков и 19 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, определяются цель, объект, предмет исследования, формулируется гипотеза, ставятся задачи, указываются методологические, теоретические основы и методы исследования, определяется новизна работы, ее теоретическая и практическая значимость, излагаются сведения об апробации и внедрении результатов исследования в педагогическую практику, формулируются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе Теоретические аспекты компетентностноориентированного обучения математической информатике будущих бакалавров педагогического образования профиля Информатика придерживаясь этапов обучения конкретному учебному предмету, предложенных Т.А.Бороненко, на основе компетентностного и интегративно-модульного подходов разработано и теоретически обосновано проектирование взаимосвязанных блоков методической системы обучения математической информатике будущих бакалавров профиля Информатика - целевого, содержательного, процессуальнотехнологического и результативно-оценочного (рис.1). В основу предложенной структуры проектирования легла обобщенная модель методической системы обучения, предложенная Т.А. Бороненко и И.Б. Готской.

При проектировании целевого блока методической системы обучения математической информатике проводится анализ состояния исследуемой проблемы в теории обучения и образования, уточняется категориально-понятийный аппарат исследования, делается сравнительный анализ ФГОС ВПО Педагогическое образование и государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки Физико-математическое образование (профиль Информатика). Исследование позволило использовать преимущества ФГОС ВПО в разработке компетентностно-ориентированного содержания, направленного на развитие универсальных, профессиональных и специальных компетенций (последние из которых формулирует вуз), сориентированного на социальный заказ и соответствующего профилю подготовки, о чем говорится в п.8.2, п.8.3 данного образовательного стандарта.

Ориентация всех компонентов учебного процесса на развитие компетенций характеризует компетентностный подход в образовании, способствующий формированию профессиональной компетентности выпускника и представляющий собой, согласно Н.Н. Тулькибаевой, интегральное качество личности специалиста, выражающееся в способности и готовности эффективно выполнять профессиональную деятельность.

При проектировании содержательного блока методической системы обучения математической информатике специальные компетенции как важнейшие составляющие профессиональной компетентности будущих бакалавров профиля Информатика, определяемые уровнем изучения фундаментальных основ информатики, к которым относится математическая информатика. Для успешного формирования специальных компетенций будущих бакалавров требуется Проектирование целевого блока Достижения науки и тех- Личные потребности Рынок труда и занятости ники заказчика Цель: Формирование специальных компетенций средствами математической информатики (знания, умения и способы практической деятельности в области математической информатики) Проектирование содержательного блока Деструктуризация дисциплин профильной подготовки Предметная область информатики Выделение математических объектов, методов, моделей, составляющих фундаментальную основу дисциплин профильной подготовки Область междисциплинарных знаний:

Выявление содержательных линий математической информатики математика, дискретная математика, математическая логика, Наполнение содержательных линий на основе требований к отбору алгебра, теория веросодержания образования ятностей, геометрия Определение требований к результатам обучения Компетенции:

профессиональные, специальные Конструктруирование компетентностно-ориентированного содержания Разработка модульной программы Разработка компетентностно-ориентированных задач Проектирование процессуальноПроектирование оценочнотехнологического блока результативного блока Разработка дескрипто- Проектирование реализации компетентностров уровней развитости но-ориентированного содержания гностического, функционального и методоРазработка конпетентлогического компоненностнотов результатов обучеориентированных оцения математической ночных материалов информатике и специальных компетенций Планирование мониторинга развития результатов обучения математической информатике и специальных компетенций Рис. 1. Структурная схема проектирования методической системы обучения математической информатике будущих бакалавров профиля Информатика Методы webпорталы онлайн проекты интернет ресурсы лабораторные занятия проблемно поисковый, самостоятельная работа практическое обучение, Средства обучения :

Выбор форм обучения Лекции, практические занятия информационно развивающий, Системы компьютерной математики отбор содержания математической информатики и разработка соответствующей методики ее преподавания.

К области математической информатики, согласно М.П. Лапчику, мы относим фундаментальную естественнонаучную часть информатики, которую составляют лежащие в основаниях информатики математические объекты и понятия.

Анализ предметной области информатики и деструктуризация дисциплин профильной подготовки позволили выделить математическую составляющую информатики.

Ввиду интенсивного развития информатики и информационных технологий математическая информатика требует пристального внимания и уточнения.

Выявлению фундаментальной составляющей в предметной области информатики посвящен ряд научно-исследовательских работ. При этом существуют разные теоретические подходы - подходы А.Г. Гейна, М.А. Иорданского, Д. Кнута, В.В. Лаптева и Н.И. Рыжовой, М.П. Лапчика, Д.Ш. Матроса, М.И. Рагулиной, А. Л. Семенова, А.В. Чечкина, Л.А. Шоломова, Е.В. Андреевой, Л.Л. Босовой и И.Н. Фалиной - к определению и содержанию математической информатики, называемой также математическими основами информатики, математическими основаниями информатики. В обучении математическим основаниям информатики, включаемым в отдельную учебную дисциплину Теоретические основы информатики, В.В. Лаптев, Н.И. Рыжова, М.В. Швецкий чрезвычайно важным фактом считают систему формальных языков, с помощью которых производится формализация семейства языков, относящихся к конкретной предметной области. Ими выделены семь концептуальных содержательных линий математических оснований информатики.

С учетом исследований вышеназванных авторов и на основе выделенного математического компонента информатики, открытия новых связей и отношений между информатикой и различными конструктивными разделами математики, включения их в различные системы связей нами разработаны содержательные линии математической информатики, отражающие основные методические идеи построения содержания математической информатики на протяжении всего процесса обучения:

1) линия множеств: теория множеств - логические языки нулевого и первого порядка - отношения на множествах - реляционная алгебра - реляционные модели данных;

2) логическая линия: комбинаторная логика - лямбда-исчисление - отображение - комбинаторы;

3) линия алгебры: целочисленная функция - модулярная арифметика - отношение сравнимости - независимые остатки - полиномиальная алгебра;

4) линия геометрии: матрицы - векторы - аналитическая геометрия - линейные пространства - векторный анализ;

5) линия функций: отображения - функция - разложение функций в ряд - производящая функция - рекурсивная функция - рекуррентные соотношения - цепи Маркова;

6) линия сумм: последовательность - производящая функция - ряды - исчисление сумм (неопределенные и определенные);

7) дифференциальная линия: разностный оператор - интегрирующий оператор - дифференциальные уравнения;

8) комбинаторная линия: комбинаторика - подстановки - графы - деревья;

9) вероятностная линия: случайные события - случайные величиныЦ дискретная вероятность - математическое описание случайных процессов - марковские случайные процессы - пуассоновский случайный процесс.

Перечисленные содержательные линии развиваются по иерархии и отражают значимость изучения элементов содержания математической информатики, они позволяют выявить ту часть фундаментальных основ информатики, которая не рассматривается в традиционных курсах дискретной математики, логики, алгебры, но представляет собой важный математический аппарат в освоении дисциплин профильной подготовки. В структурировании учебного материала В.С. Леднев и М.Н. Скаткин отмечают принципы двойного вхождения базисных компонентов содержания образования в систему, функциональной полноты содержания образования, дифференциации и интеграции компонентов содержания образования.

Методика обучения математической информатике бакалавров профиля Информатика требует определения ведущего цикла математических оснований информатики. В отличие от сторонников алгебраического, аналитического, логического, геометрического циклов (Н. Бурбаки, А.Д. Мышкис Н.Н. Непейвода, В.И. Игошин и др.) мы разделяем мнение Р. Грэхема, Д. Кнута, Д.Ш. Матроса, О. Паташника, Р. Хаггарти о том, что дискретная математика формирует особый алгоритмический стиль мышления программистов.

Разработка требований к результатам обучения математической информатике бакалавров профиля Информатика осуществлялась на основе анализа предметной области информатики, выделенных содержательных линий, требований заказчика и установления связей между специальными компетенциями и требованиями профильных дисциплин. Требования к результатам обучения определили цели, задачи и принципы отбора компетентностно-ориентированного содержания математической информатики.

Проектирование компетентностно-ориентированного содержания математической информатики будущих бакалавров профиля Информатика проводилось в модульной системе на основании выделенных содержательных линий и требований к результатам обучения математической информатике, а также анализа объектов и видов деятельности. В условиях нового содержания разработаны компетентностно-ориентированные задачи, условия и требования которых представляют собой модель некоторой ситуации, возникающей в профессиональной деятельности.

При проектировании процессуально-технологического блока методической системы выделяются методы, формы и средства реализации компетентностно-ориентированного содержания математической информатики; составляется и размещается на учебном портале вуза электронный учебно-методический комплекс дисциплины. Комплекс содержит учебно-методические материалы и является эффективным компонентом информационно-образовательной среды, в условиях которой происходит формирование и развитие фундаментальных знаний и умений, обеспечивается реализация разработанной методической системы обучения математической информатике студентов очной, заочной и дистанционной форм обучения.

В формировании специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика актуально органичное соотношение фундаментальности и практико-ориентированности образования, поскольку компетентность предстает как синтез когнитивного, предметно-практического и личностного опыта.

Для оценки уровня достижения результатов обучения в соответствии с тарификатором (ТАФО), предложенным Ю.Т. Татуром и Ю.Г. Фокиным, при проектировании оценочно-результативного блока проводится разработка дескрипторов гностического, функционального и методологического уровней и тестов, позволяющих проводить в рейтинговой системе мониторинг результатов обучения и обеспечивать индивидуальную работу и самокоррекцию обучающихся.

Во второй главе Теоретические и методические основы реализации содержания обучения математической информатике будущих бакалавров профиля Информатика рассмотрены вопросы конструирования и практической реализации курса Элементы математической информатики.

Выделение содержательных линий математической информатики и разработка требований к результатам обучения позволили сформулировать конкретизированные знания, умения, владения (КЗУВ) в данной области, направленные на формирование специальных компетенций бакалавров профиля Информатика. Для этого были определены требования к результатам обучения в области математической информатики, установлена их связь с теми профессиональными и специальными компетенциями, которые непосредственно их используют по следующему шаблону: Применять (понятия, методы математической информатики) для (конкретной специальной компетенции). Например:

Применять аксиоматические методы математики для реализации аналитических и технологических решений в области программного обеспечения и компьютерной обработки информации, Использовать методы решения рекуррентных соотношений в вычислении количества шагов быстрой сортировки.

Подобная формулировка КЗУВов позволила в проектировании каждой конкретной учебной дисциплины актуализировать содержание данной дисциплины в той части, которая формирует конкретизированные знания, умения, владения (КЗУВ).

Конкретизация требований к результатам обучения обеспечивает контроль включения компетенций, разделов содержания образования, учебных задач, которые должны быть решены в процессе изучения каждого учебного модуля, и помощь в установлении последовательности изучения разделов дисциплины и составлении модульной программы курса.

Формирование содержания образования, как отмечают М.Н.Скаткин и В.В.Краевский, осуществляется на трех уровнях - общего теоретического представления, учебного предмета и учебного материала. Уровень общего теоретического представления отражается в концепциях образования и образовательных стандартах, что рассматривалось в главе 1 нашего исследования. Уровень учебного предмета включает в себя содержание типовых учебных программ, совокупность требований к уровню подготовки обучаемых. В рамках данного уровня были сформулированы требования к результатам обучения математической информатике. На уровне учебного материала, где содержание образования приобретает форму учебников и других учебных материалов, нами сконструировано содержание математической информатики в рамках курса Элементы математической информатики.

При определении степени важности каждой темы математической информатики в подготовке будущих бакалавров профиля Информатика применен метод шкалирования, предложенный В.А. Сухомлиным. Данный метод позволил определить вес выделенного математического компонента в дисциплинах профильной подготовки.

Для моделирования содержания математической информатики использована трансформированная система взаимоувязанных матриц, предложенная В.П. Пустобаевым. В системе матриц описаны связи между профессиональнопредметными и профессионально-педагогическими компетенциями и математическим компонентом, связи между дисциплинами профильной подготовки и содержательными линиями математической информатики. Трансформированная система взаимоувязанных матриц позволяет определить вес математических разделов в формировании специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика.

Полученные веса элементов содержательных линий математической информатики способствовали частичному упорядочению их списка. При помощи программы топологической сортировки частично упорядоченного множества Д. Кнута и М.В. Швецкого определена структура и содержание курса Элементы математической информатики, разработаны модульная программа и наполнение содержательных линий. Модульная программа описывает последовательность изучения модулей, т.е. структурирует содержание образования, а также определяет цель освоения каждого отдельного модуля, что позволяет спланировать достигаемый результат.

При отборе содержания математической информатики учитывались структура, содержание, ядро базовых знаний, рекомендованные для международной образовательной системы подготовки бакалавров ИТ (Computing Curricula 2001. Association for Computing Machinery and Computer Society of IEEE), технология профессиональной направленности изучения предспециальных учебных дисциплин В.И. Земцовой. В решении отдельных задач информатики, например, проводится аналогия между суммами и интегралами, причем неопределенному интегралу соответствует неопределенная сумма, определенному интегралу - определенная сумма и т.д.: рекуррентность - сумма - интеграл, гармонические числа - натуральный логарифм, экспонента ех - 2х дискретная экспонента, производная функции - дифференциальный оператор.

При отборе и разработке компетентностно-ориентированного содержания обучения математической информатике будущих бакалавров профиля Информатика учитываются принципы его построения и реализации: целостности и междисциплинарности, модульности, соответствия требованиям потребителя, органичного соотношения фундаментального и практико-ориентированного содержания, учета единства содержательной и процессуальной сторон обучения, приоритета дискретного подхода в содержании, учета концептуальных содержательных линий, соответствия методов, форм и средств обучения специфике профессиональной деятельности бакалавров информатики, инструментально-технологического аспекта в обучении.

Формирование специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика происходит в результате перевода теоретических знаний в конкретные практические умения, что требует создания комплекса компетентностно-ориентированных задач и индивидуальных заданий. Решение отдельных компетентностно-ориентированных задач позволяет студентам осознать необходимость применения междисциплинарных знаний в профессиональной деятельности и способствует формированию специальных компетенций, характеризуемых высоким уровнем обобщения, умения осуществлять математическую формализацию, являющуюся одним из этапов моделирования (табл. 1).

Одним из важнейших методов получения результатов, связанным со свойствами элементов конечных множеств, который можно считать алгоритмической процедурой доказательства, является метод математической индукции - общий метод доказательства корректности любого алгоритма. Преимущество данного метода, проявляется, например, при доказательстве корректности следующего рекуррентного алгоритма, определяющего максимальный элемент из набора: а1, а1, а2, а3, Е, аn натуральных чисел.

Таблица Комплекс профессионально ориентированных задач Раздел информа- Профессионально ориентированные задачи Раздел математики тики Проверить верно ли утверждение х х Компьютерная ал- Целочисленные при x R.

гебра функции Даны три вещественных числа, являющихся длинами Программирование сторон треугольника. Определить, является ли тре- Геометрия угольник прямоугольным.

Найти сумму обратных величин первых n натуральных Программирование чисел. Теория чисел Докажите, что на парах вида (k, F (n + 1)), Метод математичегде k = 1, 2, Е, F (n+1) 1 алгоритм Евклида Программирование ской индукции дольше всего работает при k = F(n), и число шагов алгоритма при этом равно n.

Задача коммивояжёра побывать во всех городах Теория алгоритмов Графы (ровно по одному разу) и при этом потратить как можно меньше денег на проезд и вернуться обратно.

Таблица TAB, содержащая m строк и n столбцов, переносится в одномерный массив M так, что вначале переносятся все элементы первого столбца, Массивы Матрицы затем все элементы второго столбца и т.д. Укажите, по какой формуле можно вычислить порядковый номер k, соответствующий положению элемента TAB[i,j] в массиве M:

При изучении рекуррентных соотношений и вычислении конечных сумм, были рассмотрены следующие методы решения рекуррентных соотношений:

метод математической индукции, репертуарный метод, метод суммирующего множителя, среднее число сравнений быстрой сортировки, метод приведения в вычислении сумм, метод замены сумм интегралами, метод вычисления сумм по убывающим степеням.

Один из наиболее популярных методов внутренней сортировки данных в компьютере - быстрая сортировка. Среднее число выполняемых быстрой сортировкой шагов сравнения, когда она применяется к n-элементам данных, расположенным в случайном порядке, удовлетворяет рекуррентному соотноn C0 0; Cn n 1 ck, n 0.

шению: Данный пример позвоn k ляет оценить значимость изучения приведенных методов в обучении будущих бакалавров профиля Информатика.

Для реализации курса Элементы математической информатики разработан электронный учебно-методический комплекс, включающий модульную программу, лекционный материал в формате web-страниц и презентаций, разработанные по каждой теме практические занятия, банк компетентностноориентированных задач для индивидуальной работы студентов, контрольные вопросы по каждому модулю, компетентностно-ориентированные контрольноизмерительные материалы, контрольные тесты для самопроверки.

В третьей главе Проверка эффективности методической системы обучения математической информатике раскрыты этапы педагогического эксперимента, сформулированы задачи каждого этапа, определены критерии объективной оценки достижения результатов обучения математической информатике будущими бакалаврами профиля Информатика.

Педагогический эксперимент проводился в три этапа (констатирующий, поисковый, формирующий) и осуществлялся с 2006 по 2011 гг. на базе факультета информатики и профессионально-педагогического института Челябинского государственного педагогического университета, в филиале ЧГПУ в г. Сатке со студентами по направлению подготовки 050200.62 физико-математическое образование, бакалавр (профиль Информатика); 050100 Педагогическое образование, квалификация бакалавр, профиль Информатика. В эксперименте приняли участие более 125 студентов, 32 преподавателя профильных и математических дисциплин. В ходе эксперимента были использованы следующие методы эмпирического исследования: анкетирование, опрос, тестирование, наблюдение, анализ результатов обучения профильным дисциплинам, анализ письменных творческих работ, анализ собственного опыта педагогической деятельности, а также методы математической обработки результатов эксперимента.

Для оценки эффективности разработанной методической системы обучения математической информатике будущих бакалавров профиля Информатика в условиях компетентностного подхода использованы следующие критерии оценивания: критерий достижения уровня развитости компонентов компетенции и результатов обучения; критерий полноты сформированности специальной компетенции способен использовать математический аппарат, методологию программирования и современные компьютерные технологии для решения практических задач получения, хранения, обработки и передачи информации.

Констатирующий этап эксперимента показал актуальность проблемы формирования компетентностно-ориентированного содержания математической информатики в подготовке бакалавров профиля Информатика. Выявлено преобладание низкого уровня сформированности знаний и умений у будущих бакалавров профиля Информатика в области математической информатики и их применения в решении задач.

В исследовании потребности и целесообразности изменения содержания обучения математической информатике и применения систем компьютерной математики в учебном процессе приняли участие 27 преподавателей профильных и математических дисциплин и 119 студентов профиля Информатика.

Анкетирование студентов выявило некоторые причины возникновения трудностей при освоении дисциплин профильной подготовки. Эти причины были учтены при отборе компетентностно-ориентированного содержания математической информатики.

Поисковый этап позволил сформулировать гипотезу исследования, определить организационно-методические условия реализации эксперимента, уточнить научный аппарат, обосновать выбор методов, технологий и организационных форм, обеспечивающих эффективность функционирования методической системы обучения математической информатике.

Для реализации методики обучения математической информатике будущих бакалавров профиля Информатика разработана модульная программа и содержание курса Элементы математической информатики, сформулированы комптентностно-ориентированные задачи, дескрипторы уровней развитости компонентов результатов обучения и специальных компетенций и контрольноизмерительные материалы.

В качестве критерия достижения результата обучения математической информатике использовались разработанные дескрипторы уровней сформированности структурных компонентов результата обучения в соответствии с тарификатором ТАФО, разработанным Ю.Г. Татуром и Ю.Г. Фокиным.

Подтверждение гипотезы исследования осуществлялось на третьем формирующем этапе педагогического эксперимента. Проверка гипотезы исследования проводилась в следующей последовательности: анализ влияния разработанной методической системы обучения математической информатике в условиях компетентностного подхода на уровень достижения результатов обучения математической информатике будущих бакалавров профиля Информатика, а также воздействия этих результатов на качество сформированности у будущих бакалавров специальных компетенций (на примере специальной компетенции способен использовать математический аппарат, методологию программирования и современные компьютерные технологии для решения практических задач получения, хранения, обработки и передачи информации).

Для проведения эксперимента сформированы 2 группы студентов экспериментальная (ЭГ) и контрольная группа (КГ). На констатирующем этапе педагогического эксперимента студентам контрольной и экспериментальной групп был предложен комплексный тест, состоящий из 48 теоретических вопросов и практических заданий по математической информатике. В качестве нулевой Нбыла принята гипотеза об отсутствии значимого различия в теоретических знаниях и умениях в области математической информатики у студентов контрольной и экспериментальной групп, альтернативная гипотеза Н1 состояла в следующем: существует достоверное различие полноты теоретических знаний и умений в области математической информатики. Для сопоставления результатов тестирования КГ и ЭК применялся статистический метод Пирсона - 2. Вычисленное экспериментальное значение = 3,18 меньше критического знаэксп чения = 7,8, соответствующего уровню значимости p 0,05. что позволяет кр принять гипотезу Н об отсутствии достоверного различия в уровне начальных знаний и умений в области математической информатики в контрольной и экспериментальной группах на констатирующем этапе.

В ходе эксперимента контрольная группа обучалась по традиционной методике, а экспериментальная группа обучалась по разработанной методической системе в условиях информационно-образовательной среды,. По окончании экспериментального курса Элементы математической информатики в контрольной и экспериментальной группах было проведено тестирование. Целью проверки стали уровни развитости компонентов результатов обучения математической информатике, в соответствии с разработанными дескрипторами. Контрольно-измерительные материалы состоят из трех частей в соответствии с гностическим, функциональным и методологическим компонентами компетенции и результатов обучения. Согласно Ю.Г. Татуру и другим исследователям, порог усвоения знаний, умений принимается за 0,7 (70 %).

Контроль уровней развитости гностического, функционального и методологического компонентов результатов обучения математической информатике проводился по соответствующим тестам, в результате чего получены показатели, приведенные в таблице 2.

Достоверность эмпирических показателей была проверена по статистическому методу Пирсона - 2, полученные эмпирические значения 2 для гностического, функционального и методологического компонентов: = 10,55, эксп = 8,94, 2 метод. = 14,53 больше критического значения для трех степеней свофункц.

боды = 7,82, что позволило отклонить нулевую гипотезу, и принять альтеркр нативную - существует достоверное различие полноты теоретических знаний, умений и способов практической деятельности в области математической информатики у студентов контрольной и экспериментальной групп.

Таблица Показатели результатов тестирования по математической информатике Гностический Функциональный Методологический КГ (в %) ЭГ (в %) КГ (в %) ЭГ( в %) КГ (в %) ЭГ( в %) Менее 70 % 3,0 2,0 6,0 1,0 12,0 7,70 - 79 % 47,0 17,0 45,0 12,0 57,0 26,80 - 89 % 38,0 45,0 41,0 49,0 27,0 38,90 - 100 % 12,0 36,0 8,0 38,0 4,0 29,2 2 гност. = 10,55 2 функц. = 8,94 2 метод. = 14,На основании проведенного эксперимента можно сделать вывод о том, что с вероятностью 95 % результаты контрольного тестирования уровня развитости гностического, функционального и методологического компонентов результатов обучения математической информатике обусловлены различием в методиках обучения, что свидетельствует об эффективности применения разработанной методической системы обучения математической информатике будущих бакалавров профиля Информатика в условиях информационнообразовательной среды.

Выявление наличия приращений в уровнях развития гностического, функционального и методологического компонентов специальных компетенций осуществлялось по результатам освоения профильной дисциплины Языки и методы программирования на примере одной специальной компетенции способен использовать математический аппарат, методологию программирования и современные компьютерные технологии для решения практических задач получения, хранения обработки и передачи информации в тех же группах:

контрольной (КГ) и экспериментальной (ЭГ).

В соответствии с тарификатором ТАФО были разработаны дескрипторы уровней развитости гностического, функционального и методологического компонентов специальной компетенции, которые приведены в таблице 3.

Таблица Дескрипторы уровней сформированности структурных компонентов специальной компетенций А. Уровни развитости гностического компонента компетенции (дифференциация требования должен знать) 1-ый уровень, знания- - Знает основные языки и методы программирования копия, 2-ой уровень, аналитиче- - Знает и понимает основные методы программирования, знает ские знания методы доказательства корректности программы; способен, указать на общность и различие - изученных методов, способов, приемов, алгоритмов 3-ий уровень, системные - Знает математический язык, умеет описать задачи программизнания рования, поставленные в терминах других предметных областей, использовать преимущества этой переформулировки для их решения В. Уровни развитости функционального компонента компетенции (дифференциация требования должен уметь) 1-ый уровень, репродук- - Умеет решать задачи программирования, построить модель тивные умения задачи с помощью преподавателя 2-ой уровень, продуктив- - Умеет самостоятельно решать задачи программирования, по ные умения определенному методу на каком-нибудь языке программирования 3-ий уровень, исследова- - Умеет самостоятельно решать задачи профильных дисциплин, тельские умения не аналогичные ранее известным, выбрать метод и язык решения профильной задачи С. Уровни развитости методологического компонента компетенции (дифференциация требования должен владеть) 1-ый уровень, базовый - Владеет формальным языком и методами решения типовых задач профильных дисциплины 2-ой уровень, основной - владеет методологией разработки формализованных моделей;

методами представления данных; доказательства корректности решения задачи; навыками грамотного использования научного языка 3-ий уровень, - владеет методологией исследования в области информатики, исследовательский основными способами обработки фактов, методов, алгоритмов На основе тестовых заданий по дисциплине Языки и методы программирования экспериментально проверены уровни развитости гностического и функционального компонентов вышеназванной специальной компетенции. В целях проверки методологической компоненты разработана тематика творческих работ и проектов. В таблице 4 приведены результаты комплексного тестирования, которое включало по 25 заданий на проверку каждого компонента компетенции.

Таблица Результаты комплексного тестирования по дисциплине Языки и методы программирования Компонент специальной компетенции Гностический Фундаментальный Методологический КГ ЭГ КГ ЭГ КГ ЭГ выборочные 19,34 22,3 18,5 23,5 12,2 17,средние Дисперсия 6,17 4,41 6,85 4,1 9,2 7,t-критерий tэксп.гност. = 5,11 tэксп. функц. = 8,49 tэксп. мет. = 7,Стьюдента Показатели уровней развитости гностического, функционального и методологического компонентов специальной компетенции в экспериментальной и контрольной группах демонстрируют, что специальная компетенция получила существенное дополнительное развитие в группе, обучавшейся по экспериментальной методике. Для проверки гипотезы о существенности различий сформированности специальных компетенций в экспериментальной и контрольной группах использовался t-критерий Стьюдента (объемы выборок nэксп.= 32;

nк. = 33 больше 30).

Для выбранного уровня значимости =0,01 критическое значение tкр. = 2,66. Полученные экспериментальным путем значения tэксп.гност. = 5,11;

tэксп. функц.= 8,49; tэксп. мет.= 7,75 больше критического tкр. = 2,66, следовательно, с достоверностью, равной 99 % t-критерий Стьюдента подтвердил эффективность предложенной нами методической системы обучения математической информатике будущих бакалавров профиля Информатика и ее влияние на формирование специальных компетенций.

В заключении излагаются основные результаты и приводятся общие выводы исследования.

Основные результаты и выводы исследования 1. На основе проведенного анализа процесса обучения математической информатике и с учетом методологических положений компетентностного подхода к образованию выявлена и теоретически обоснована проблема формирования специальных компетенций у будущих бакалавров профиля Информатика.

2. В результате выполненного анализа государственных образовательных стандартов ГОС ВПО (2005 г.) и ФГОС ВПО установлено недостаточное соответствие содержания и методики обучения математической информатике будущих бакалавров требованиям, предъявляемым к уровню развития специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика.

3. На формирование специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика положительное влияние оказывает разработанная на основе компетентностного и интегративно-модульного подходов методическая система обучения математической информатике, реализующая модульнорейтинговую систему обучения в информационно-образовательной среде, осуществляющая мониторинг уровней развитости гностического, функционального и методологического компонентов результатов обучения и специальных компетенций посредством сформулированных дескрипторов.

4. Содержательные линии компетентностно-ориентированного обучения математической информатике являются организующими идеями образовательной области или устойчивыми единицами содержания и образуют каркас проектируемого курса Элементы математической информатики. При наполнении содержательных линий математической информатики необходимо учитывать вес математических компонентов дисциплин профильной подготовки.

5. Проектирование и отбор компетентностно-ориентированного содержания математической информатики осуществляется на основе следующих принципов: целостности и междисциплинарности, модульности, соответствия требованиям потребителя, органичного соотношения фундаментального и практико-ориентированного содержания, учета единства содержательной и процессуальной сторон обучения, приоритета дискретного подхода в содержании, учета концептуальных содержательных линий, соответствия методов, форм и средств обучения специфике профессиональной деятельности бакалавров информатики, инструментально-технологического аспекта в обучении 6. Проведенный педагогический эксперимент позволил сделать вывод, что разработанная методическая система обучения математической информатике способствует успешному формированию специальных компетенций будущих бакалавров профиля Информатика и является эффективной в процессе обучения студентов математической информатике, что подтверждает гипотезу исследования.

Возможные направления дальнейшего исследования обозначенной проблемы могут быть связаны с: уточнением и дополнением компонентов методической системы обучения математической информатике; разработкой и реализацией новых методов и организационных форм учебной деятельности в условиях информационно-образовательной среды педагогических вузов; развитием компонентов деятельностной модели профильной подготовки педагогов.

Основные результаты диссертационного исследования отражены в следующих публикациях:

Публикации в рецензируемых журналах 1. Садулаева, Б.С. Об изменениях в содержании курса математики для студентов специальности л030100.00-информатика [Текст] / Б.С. Садулаева // Вестн. Челяб. гос. пед. ун-та. - 2007. - № 3. - С. 65-75.

2. Садулаева, Б.С. О методической системе обучения предпрофильным дисциплинам бакалавров профиля Информатика [Текст] / Б.С. Садулаева // Вестн. Челяб. гос. пед. ун-та.Ц 2012. - № 2. - С. 130-137.

Научные статьи и материалы конференций 3. Садулаева, Б.С. Актуализация интеграции математических и информатических дисциплин при профессиональной подготовке студентовинформатиков [Текст] / Б.С. Садулаева // Экологическая и экономическая безопасность: проблемы и пути решения : тез. докл. XII Междунар. науч.-практ.

конф., пос. Шепси, 20Ц24 сентября 2007 г. - пос. Шепси, 2007. - С. 257-260.

4. Садулаева, Б.С. Дискретная математика как ядро интеграции информатических и математических дисциплин [Текст] / Б.С. Садулаева // Информатика и информационные технологии в образовании: материалы городской науч.-практ. конф., Челябинск, 31 марта - 1 апреля 2009 г. - Челябинск, 2009.

Ц С.165-171.

5. Садулаева, Б.С. Информационный прорыв - добро или зло? [Текст] / Б.С. Садулаева // Проблемы нравственно-эстетического воспитания молодежи: современное состояние и перспективы : сб. материалов Всероссийского Конгресса, Орел, 6Ц7 апреля 2005 г. - Орел, 2005. - С. 211-214.

6. Садулаева, Б.С. Использование межпредметных связей курса математики и информатике на факультете информатики [Текст] / Б.С. Садулаева // Математика. Компьютер. Образование : сб. науч. тр.: Т. 1 / под ред.

Г.Ю. Ризниченко. - М.; Ижевск : НИЦ Регулярная и хаотическая динамика, 2008. - С.61-70.

7. Садулаева, Б.С. О математической подготовке бакалавров физикоматематического образования, профиль Информатика [Текст] / Б.С. Садулаева // Математика. Компьютер. Образование : тез. докл. XVI Междунар.

конф., г. Пущино, 19Ц24 января 2010 г. - Пущино, 2010. - С. 243.

8. Садулаева, Б.С. О методике преподавания курса математики студентам специальности 030100.00 - Информатика [Текст] / Б.С. Садулаева // Математика. Компьютер. Образование : тез. докл. к XIV Междунар. конф., г. Пущино, 2007 г. - Пущино, 2007. - С. 308.

9. Садулаева, Б.С. О методических проблемах построения электронного курса высшей математики [Текст] / Б.С. Садулаева // Современные информационные технологии в науке, образовании и практике : материалы IV Всероссийской науч.-практ. конф., посвящ. 10-летию Оренбург. гос. ун-та, Оренбург, 2005. - С. 303-307.

10. Садулаева, Б.С. О некоторых методических проблемах применения информационных и телекоммуникационных технологий в вузовском преподавании [Текст] / Б.С. Садулаева // Методика вузовского преподавания : материалы VII Межвуз. науч.-практ. конф., Челябинск, 28 февраля - 01 марта 2006 г. - Челябинск, 2006. - С.138-141.

11. Садулаева, Б.С. О некоторых проблемах курса математики для студентов специальности 030100.00 - Информатика [Текст] / Б.С. Садулаева // Проблемы математического образования в педагогических вузах на современном этапе : тез. докл. XI науч.-практ. конф. вузов Уральской зоны, Челябинск, 4Ц6 апреля 2006 г. - Челябинск, 2006. - С.33-35.

12. Садулаева, Б.С. О необходимости некоторых изменений в содержании и методике преподавания математики на факультете информатики [Текст] / Б.С. Садулаева // Математика. Компьютер. Образование : сб. науч. тр.: Т. 1 / под ред. Г.Ю. Ризниченко. - М.; Ижевск : НИЦ Регулярная и хаотическая динамика, 2007. - С.65-70.

13. Садулаева, Б.С. О роли межпредметных связей курса информатики и математики в высших учебных заведениях [Текст] / Б.С. Садулаева // Математика. Компьютер. Образование : тез. докл. XV Междунар. конф., г. Дубна, 23Ц28 января 2008 г. - Дубна, 2008. - С. 396.

14. Садулаева, Б.С. О роли содержания математического образования в формировании профессиональных компетенций бакалавра профиля линформатика [Текст] / Е.А. Леонова, Б.С. Садулаева // Вестник Омского гос.

пед. ун-та : эл. науч. журнал. Омск, 16 февраля 2010 г. - Вып. 1. - Омск, 2010. - С. 126-132.

15. Садулаева, Б.С. Об изменениях в содержании курса математики для студентов-информатиков [Текст] / Б.С. Садулаева // Математический вестник университетов и педвузов Волго-Вятского региона : период. межвуз. сб. науч.-метод. работ. Вып. 9. - Киров, 2007. - С.148-157.

16. Садулаева, Б.С. Об интеграции математических и информатических дисциплин при профессиональной подготовке студентов-информатиков [Текст] / Б.С. Садулаева // Материалы VIII междунар. науч.-практ. конф., Челябинск, 30Ц31 октября 2007 г. - Челябинск, 2007. - С. 174-178.

17. Садулаева, Б.С. Об электронном курсе высшей математики для дистанционного обучения [Текст] / Б.С. Садулаева // Материалы III Междунар.

науч. конф. Ч. 1. Талды-Курган, 2005 г. - Талды-Курган, 2005. - С.198-202.

18. Садулаева, Б.С. Особенности преподавания математики и использования пакета Mathematica 5.0 на факультете информатики [Текст] / Б.С. Садулаева // Математика. Образование. Культура : сб. тр. III Междунар. научн. конф.

Ч. 4. Тольятти, 17Ц21 апреля 2007 г. - Тольятти, 2007. - С.161-164.

19. Садулаева, Б.С. Проектирование компетентностно-ориентированного содержания обучения бакалавров информатики на основе интеграционных связей информатики и математики [Текст] / Б.С. Садулаева // Формирование компетенций учащихся и студентов в общем и профессиональном образовании: сб.

статей. V Междунар. заочной научно-практ. конф. - ЧелябинскЦЩецин, Poland.

2012. - С.41-47.

20. Садулаева, Б.С. Роль нравственно-эстетического воспитания молодежи на современном этапе развития информационного общества [Текст] / Б.С. Садулаева // Материалы III Междунар. науч. конф. Ч. 1. - Талды-Курган, 2005. - С. 202-206.

21. Садулаева, Б.С. Самообразование бакалавров физикоматематического направления профиля Информатика в условиях интегративного обучения [Текст] / Б.С. Садулаева // Актуальные проблемы математики и методики ее преподавания: сб. науч. тр. - Челябинск, 2010. - С.156159.

22. Садулаева, Б.С. Формирование профессиональных и специальных компетенций у бакалавров профиля Информатика на основе интеграционных связей информатики и математики [Текст] / Б.С. Садулаева // Информационные и коммуникационные технологии в образовании: ресурсы, опыт, тенденции развития : материалы Междунар. науч.-практ. конф. - Архангельск, 2011. - С. 204-207.

23. Садулаева, Б.С. Развитие компонентов содержания предпрофильного математического образования в обучении бакалавров профиля Информатика в условиях компетентностного обучения [Текст] / Б.С. Садулаева // Информатизация образования: проблемы и перспективы: сб. науч. ст. - Челябинск, 2012. - С. 106-112.

Подписано к печати 16.04.20Формат 6084 1/16 Бумага для множ. аппаратов Уч.-изд. л.1,2 Тираж 100 экз. Заказ № Отпечатано на ризографе в типографии ФГБОУ ВПО ЧГПУ 454080, г. Челябинск, просп. Ленина,    Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по педагогике