CC BY
69
ПОДГОТОВКА УЧИТЕЛЕЙ ИНФОРМАТИКИ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ1
TRAINING OF COMPUTER SCiENCE TEACHERS iN THE FIELD OF iNFORMATiON MODELiNG
Филимонова Елена Валерьевна
Доцент кафедры теории и методики обучения математике и ИКТ в образовании ФГБОУ ВПО «Петрозаводский государственный университет», кандидат педагогических наук E-Mail: filimonova e [email protected]
Filimonova Elena V.
Assistant professor at the Department of Theory and methods of training in Mathematics and iCT in Education, Petrozavodsk State University, PhD in Education E-Mail: filimonova e [email protected]
Рыжова Наталья Ивановна
Ведущий научный сотрудник Центра теории и методики обучения математике и информатике ФГБНУ «Институт стратегии развития образования», доктор педагогических наук, профессор
E-Mail: [email protected]
Ryzhova Natalia I.
Senior Research Fellow at the Center of the Theory and Methods of training in Mathematics and informatics,the institute for Strategy of Education Development of the Russian Academy of Education, ScD in Education, Professor
E-Mail: [email protected]
Аннотация. В статье анализируются подходы к обучению информационному моделированию. Охарактеризован подход, при котором используются графы как одно из средств обучения информационному моделированию и решения профессионально-педагогических задач, актуальных для учителя информатики. Приводится модульная структура содержания обучения информационному моделированию.
Abstract.The article describes the approaches to teaching information modeling to the teachers of computer science. The method of using graphs as a learning tool of both, teaching informational modeling and solving professional educational problems relevant to an iT-teacher, is described. The article provides amodule structure ofthe information modeling syllabus.
1 Статья публикуется на основании доклада, прочитанного в рамках конференции «От информатики в школе к техносфере образования», посвященной 30-летию преподавания информатики в школе (Москва, 9-11 декабря 2015 г. Организаторы: РАО, МПГУ, МГПУ).
Ключевые слова: информационное моделирование, профессиональная
Keywords: information modeling, professional competence, informational and analytical
компетентность, информационно-аналитическая activity, methods of education. деятельность, методическая система обучения.
Оглядываясь на тридцатилетний опыт обучения школьников информатике, можно с уверенностью констатировать две важнейшие особенности:
• неизменность и устойчивость важнейших базовых фундаментальных понятий (информация, модель, алгоритм, компьютер), составляющих концептуальную основу содержания школьного предмета;
• динамичность и развитие содержания курса, выраженное в постоянном обновлении существующих и появлении новых разделов, тем и понятий, которые определяют современное состояние научного знания в области информатики и информационных технологий.
В настоящее время в школьном курсе информатики выделяются ведущие содержательные линии, к числу которых общепризнанно относится линия формализации и моделирования. Значительный вклад в развитие данного направления внесен исследованиями В. К. Белошапка, С. А. Бешенкова, А. Г. Гейн, А. А. Кузнецова, В. П. Линьковой, Н. В. Макаровой, А. В. Могилева, Е. А. Ракитиной, Е. К. Хеннер и др.
Накоплен значительный методический опыт и знания в области обучения школьников основам компьютерного моделирования, реализуется подготовка учителей информатики в области компьютерного моделирования и методики обучения моделированию. Вместе с тем происходят процессы трансформации подготовки учителейв целом, в том числе учителей информатики с учетом компетентностного подхода, а также требований современной техносферы.
В данном контексте следует заметить, что одной из актуальных задач в вузе остается подготовка учителей информатики (бакалавров и специалистов) в области информационного моделирования, результатом которой является формирование профессиональной готовности к информационно-аналитической деятельности при разработке ЦОР как основы соответствующей компетентности и одной из базовых составляющих профессиональной компетентности учителя информатики.
На основе анализа соответствующих действующих учебных программ, монографий как отечественных, так и зарубежныхавторов, учебных пособий, учебно-методических публикаций, а также стандартов высшего профессионального образования и в результате проведенного нами исследования были выделены следующие подходы при обучении информационному моделированию [1; 2]:
1. Подход, при котором акцент делается на практических вопросах компьютерного моделирования, применении математических моделей и численных методов для моделирования динамических процессов в физике, биологии, экологии, экономике.
2. Подход, при котором рассматриваются вопросы имитационного моделирования и моделирования случайных процессов, стохастических систем, а также основы
моделирования систем массового обслуживания на уровне практической реализации компьютерных моделей.
3. Подход, в основе которого - обучение теории проектирования моделей баз данных и информационных систем.
4. Подход, в основе которого - обучение теории объектно-ориентированного анализа и моделирования в объектно-ориентированном программировании.
5. Подход, в основе которого - обучение теории информационного моделирования на графах и технологии компьютерного моделирования алгоритмов на графах, включая их применение при педагогическом проектировании (проектирование и создание учебных компьютерных моделей, проектировании учебного процесса).
Отметим, что в результате исследования мы пришли к выводу, что преобладающими в обучении моделированию являются первые два подхода и в меньшей степени используется в образовательной практике третий и четвертый.
Кроме того, было выявлено, что в современных условиях информатизации и в условиях реализации деятельностного и компетентностного подходов необходимо совершенствовать профессиональную подготовку учителей информатики в области информационного моделирования, например, с использованием графов как одно из средств обучения моделированию и решения профессионально-педагогических задач, актуальных для учителя.
Как следствие, появилась необходимость предложить новую методическую систему и разработать конкретную методику обучения информационному моделированию в рамках существующих курсов предметной подготовки (ДПП) и курсов по выбору (КВ) в условиях профессиональной подготовки учителя информатики в вузе.
Нами была предложена методическая система обучения информационному моделированию на графах [3; 4]. Она направлена на формирование готовности к информационно-аналитической деятельности специалиста и обеспечивает будущего учителя информатики знаниями о теоретических основах информационного моделирования и умениями применять на практике принципы, технологии и методы информационного моделирования в решении задач предметной области и/или профессиональной сферы. В нее включается проектирование и разработкацифровых образовательных ресурсов, в том числе учебных компьютерных моделей (УКМ), как одно из направлений педагогического проектирования и применение разнообразных программных средств реализации информационных моделей в информационно-аналитической деятельности, включая профессионально-ориентированные программные системы для сети Интернет.
Важнейшей составляющей в нашей методике стала система учебных и профессиональных задач по основным направлениям информационного моделирования на графах и педагогического проектирования цифровых образовательных ресурсов (ЦОР). И, как следствие, возможность осуществлять обучение в рамках компетентностного подхода, где «единицей содержания обучения является профессиональная задача, а совокупность профессиональных задач образует «ядро» содержания профессиональной подготовки; этапы становления профессиональной компетентности определяют логику «развертывания содержания обучения» [5].
При этом основными составляющими содержания обучения, которые, на наш взгляд, необходимо учитывать при обучении информационному моделированию на графах как средству формирования готовности учителя информатики к информационно-аналитической деятельности при создании цифрового образовательного ресурса, стали модули:
1. «Основы теории информационного моделирования на графах»;
2. «Основы теории систем, теории моделирования и информационного моделирования»;
3. «Основы теории знаковых систем»;
4. «Основы теории педагогического проектирования электронных образовательных ресурсов»;
5. «Средства компьютерного информационного моделирования и технологии разработки ЦОР» или «Информационное моделирование на графах при разработке ЦОР (в виде УКМ)»;
6. «Основы технологии информационного моделирования на графах и деревьях»;
7. «Технология информационного моделирования на графах при решении предметных
задач»;
8. «Использованиетехнологии информационного моделирования на графах при разработке ЦОР»;
9. «Анализ и технология использования готовых ЦОР по теме «Компьютерное моделирование»»;
10. «Методика применения ЦОР в теме «Компьютерное моделирование»».
Опираясь на предложенную модель содержания обучения информационному моделированию на графах, в зависимости от реальных условий учебного процесса и контингента обучаемых можно построить различные интерпретации предложенной нами методической системы обучения (МСО) и получать конкретные учебные дисциплины2 (как совокупность конкретных модулей), которые позволят реализовывать в образовательной практике конкретные откорректированные согласно требованиям цели обучения и ожидаемые результаты.
К сожалению, приходится констатировать, что в настоящее время подготовка на базе педагогических вузов реализуется преимущественно в рамках федеральных образовательных стандартов направления «Педагогическое образование», в структуре которых не регламентируется обязательный перечень дисциплин предметной подготовки, за исключением ряда базовых дисциплин.
В связи с этим приведем наши рассуждения, опираясь на известные в практике обучения Государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования и учебные программы по специальности «информатика» и направлению «физико-математическое образование», которые в соответствии с принципами преемственности и изменчивости могут служить основой при построении интерпретации МСО информационному моделированию в новых условиях.
2 Или учебные предметы, каждый из которых по своей сути является конкретной реализацией построенной методической системы (другими словами, ее интерпретацией).
Рис. Связь модулей обучения информационному моделированию на графах при разработке ЦОР с дисциплинами ГОС ВПО (двухступенчатое обучение)
Отметим, что указанные на рисунке модули имеют тесную межпредметную связь с такими дисциплинами профессиональной подготовки учителя информатики, как: «Языки и методы программирования», «Основы дискретной математики», «ИКТ в физико-математическом образовании», «Педагогика», «Компьютерное моделирование», «Технологии и методики обучения (информатика)» для подготовки бакалавров по направлению «Физико-математическое образование» профиля «Информатика» (соответствуют ГОС ВПО направления физико-математическое образование профиль информатика, 2005 г.).
На рисунке модули обозначены так: круг - теоретический, прямоугольник - предметно-технологический, восьмиугольник - профессиональной направленности, восьмиугольник со штриховкой обозначает разработанные модули, не вошедшие в курс «Информационное моделирование», а включенные в содержание курсов «Теория и методика обучения информатике», «Использование ИКТ в образовании». Пунктирный контур модуля соответствует разработанным модулям, частично реализованным в практике обучения. Сплошной контур обозначает модули, реализованные и прошедшие апробацию в практике обучения. Одинарная стрелка означает включение модуля, а двойной стрелкой показаны межпредметные связи.
В заключение, обобщая изложенное, отметим, что разработанная методическая система обучения информационному моделированию на графах, апробированная на практике, имеет несколько возможных вариантов ее конкретной реализации, которые
фактически являются ее интерпретациями в рамках реально существующих условий учебного процесса.
В условиях ГОУ ВПО «Карельская государственная педагогическая академия» реализовано три варианта [6]:
1) для специальности 030100 («Информатика») как спецкурс «Информационное моделирование» в рамках дисциплин курсов по выбору предметной подготовки учителя информатики;
2) для специальностей 032100.00 и 032200.00 («Математика с дополнительной специальностью информатика» и «Физика с дополнительной специальностью информатика») как отдельные модули в учебном курсе «Компьютерное моделирование»;
3) в виде цифрового образовательного ресурса для самостоятельного освоения или поддержки указанных выше реализаций.
Кроме того, можно предложить для последующего апробирования на практике:
4) для системы профессиональной подготовки учителя информатики в области информационного моделирования как учебный модуль или спецкурс в рамках двухступенчатой системы подготовки для бакалавров-магистров.
Список литературы
1. Рыжова, Н. И. Развитие методической системы фундаментальной подготовки будущих учителей информатики в предметной области [Текст]: автореф. дис. ... д-ра пед. наук (13.00.02 - теория и методика обучения информатике) / Н. И. Рыжова. - СПб.: РГПУ, 2000. - 43 с.
2. Филимонова, Е. В. Методика обучения учителей информатики информационному моделированию при разработке цифровых образовательных ресурсов [Текст]: автореф. дис. .канд. пед. наук (13.00.02 - теория и методика обучения информатике) / Е. В. Филимонова; Ин-т содержания и методов обучения Рос. академии образования. - М., 2010. - 26 с.
3. Рыжова, Н. И. Содержание подготовки к информационно-аналитической деятельности для учителя информатики в контексте его обучения информационному моделированию [Текст] / Н. И. Рыжова, Е. В. Филимонова // Мир науки, культуры, образования. - 2009.- № 3 (15). - С. 259-264.
4. Рыжова, Н. И. Направления формирования профессиональной готовности будущего специалиста к информационно-аналитической деятельности [Текст] / Н. И. Рыжова, В. И. Фомин, Е. В. Филимонова // Мир науки, культуры, образования. - 2009. - № 3 (15). - С. 247-251.
5. Компетентностный подход в педагогическом образовании [Текст]: колл. моногр. / под ред. проф. В. А. Козырева и проф. Н. Ф. Радионовой. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 2004. - 392 с.
6. Филимонова, Е. В. Введение в информационное моделирование. Система лабораторных работ [Текст]: учеб.-метод. пособие / Е. В. Филимонова. - Петрозаводск: Изд-во КГПА, 2009. - 224 с.
References
1. Ryzhova N. I. Razvitie metodicheskoy sistemy fundamentalnoy podgotovki budush-chikh uchiteley informatiki v predmetnoy oblasti, Extended abstract of ScD dissertation (Education). St. Petersburg: RGPU, 2000. 43 p.
2. Filimonova E. V. Metodika obucheniya uchiteley informatiki informatsionnomu mod-elirovaniyu pri razrabotke tsifrovykh obrazovatelnykh resursov. Extended abstract of PhD dissertation (Education). Moscow, 2010. 26 p.
3. Ryzhova N. I., Filimonova E. V. Soderzhanie podgotovki k informatsionno-analitiches-koy deyatelnosti dlya uchitelya informatiki v kontekste ego obucheniya informatsi-onnomu modelirovaniyu. Mir nauki, kultury, obrazovaniya. 2009, No. 3 (15), pp. 259-264.
4. Ryzhova N. I., Fomin V. I., Filimonova E. V. Napravleniya formirovaniya profession-alnoy gotovnosti budushchego spetsialista k informatsionno-analiticheskoy deyatel-nosti. Mir nauki, kultury, obrazovaniya. 2009, No. 3 (15), pp. 247-251.
5. Kozyrev V. A., Radionova N. F. Kompetentnostnyy podkhod v pedagogicheskom obrazova-nii: koll. monogr. St. Petersburg: Izd-vo RGPU a. n. A. I. Herzen, 2004. 392 p.
6. Filimonova E. V. Vvedenie v informatsionnoe modelirovanie. Sistema laboratornykh rabot: ucheb.-metod. posobie. Petrozavodsk: Izd-vo KGPA, 2009. 224 p.
Интернет-журнал «Проблемы современного образования» 2016, № 2
