CC BY
22УДК 37.01.687.3
ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА - ВАЖНЕЙШИЙ КОМПОНЕНТ СИСТЕМЫ ИНТЕРНЕТ - ОБРАЗОВАНИЯ
Д. И. Батищев, П. Д. Басалин, М. X. Прилуцкий, В. М. Сандалов
На примере специальности «Прикладная информатика» обсуждаются особенности учебного плана подготовки специалистов в системе открытого университетского образования.
1. Довузовское и вузовское образование
В Российской Федерации (на начало 2000 года [1]) работает 68 тыс. школ, из них 46 тыс. (67,6 %) сельских. Недостатками довузовского образования являются:
- резкое расслоение населения и быстрое увеличение количества элитарных коммерческих школ;
- неодинаковая оснащенность школ компьютерами и компьютерными классами;
- ограничения подключения школ к системе ИНТЕРНЕТ (В РФ 3 %, в США 65 %);
- слабые навыки компьютерного обучения как у учителей, так и учеников;
- неравные условия получения довузовского образования (особенно между городскими и сельскими школами) в силу профессионального уровня учителей.
В таблице 1 приведены данные по численности студентов государственных высших учебных заведений (на 10 тыс. человек населения) [2].
Таблица I
1991/92 1994/95 1997/98 1998/99
Российская Федерация 186 172 208 229
Москва 555 503 596 652
Санкт-Петербург 474 418 489 546
Волго-Вятский регион 155 150 184 207
Трудности поступления в ВУЗы:
- различный уровень подготовки абитуриентов;
- большой конкурс на бюджетные места;
- высокая плата за обучение в ВУЗе на коммерческой основе (внебюджетная форма образования).
В связи с вышесказанным видно, что получение высшего образования на современном этапе с одной стороны пользуется большим спросом у молодежи, а с другой стороны в силу недостатков довузовского образования и организационной структуры приема в ВУЗ ограничивает их возможность.
2. Коллективное (массовое) и индивидуальное образование в ВУЗе
Сумма знаний и навыков, подлежащих усвоению в ВУЗе по той или иной специальности, является не только содержанием образования, но и его организационной основой, определяющей весь образовательный процесс. Формально в основу образования заложен единый общероссийский стандарт образования [5]. Для его реализации в сфере обучения можно выделить две группы - коллективное и индивидуальное обучение.
Коллективное обучение является традиционным, предполагающим жесткие нормативные требования, унифицирующие индивидуальность личности. Фактически стандарт образования был создан для этой формы обучения, однако на практике условия реализации стандарта у всех различны. Это объясняется, в основном, кадровым составом преподавателей, а также материальной базой ВУЗа. В основе массового образования лежат учебники, разделенные на логические части, расположенные в известной последовательности. Преподнесение этих частей происходит определенным и последовательным образом, что создает авторитарный стиль, который пронизывает весь процесс обучения. Такое обучение фактически не считается с какой бы то ни было познавательной инициативой со стороны учащегося.
Индивидуальное обучение обеспечивает свободное развитие человеческих способностей, что позволяет обучаемому реализовать свои потенциальные возможности. Такая форма обучения в некотором профессиональном диапазоне дает возможность преподавателю поделиться с обучаемым относительно редкими, а иногда даже уникальными знаниями, позволяющими последнему повысить свой профессионализм и квалификацию. Отметим те положительные черты, которые дает индивидуальное обучение. Оно позволяет:
- воспринимать знания сугубо индивидуально;
максимально раскрывать творческий потенциал, природные дарования, способности, талант обучаемого;
- повышать степень образованности в зависимости от желания, индивидуальных потребностей и финансовых возможностей;
- осуществлять элитарное образование в разных учебных заведениях мира с помощью интернет-образования;
- педагогам корректировать учебный план и содержание курсов, исходя из интересов обучаемых, уровня их подготовки и способностей;
- создавать возможности обучаемому в процессе обучения экзаменовать себя, систематически контролируя степень своей подготовки.
3. Открытая система образования
Согласно синерготическому подходу [1] модель индивидуального обучения образует открытую систему образования, которая осуществляет обмен информацией с другими открытыми системами, открыта будущему и придает процессу обучения творческий характер. Открытое образование дает возможность в течение всей жизни совершенствовать свои знания и навыки. Глобальной целью открытого образования является подготовка обучаемых к полноценной и эффективной деятельности в общественной и профессиональной жизни. Для этого необходимо иметь доступ к информационным ресурсам и владеть приемами работы в информационной срсде общества, включающей в себя сети для передачи информации, справочные службы, систему государственного и частного образования, прикладную и фундаментальную науку, средства массовой информации. Очевидно, что на данном этапе открытая форма образования может быть осуществлена через сети ИНТЕРНЕТ.
Интернет - технология обучения включает в себя [9]:
-электронные библиотеки учебных курсов;
- гипертекстовые учебные пособия и электронные учебники;
- учебно-методические материалы;
- системы электронного контроля знаний.
Она позволяет овладевать фундаментальными основами информатики с последующим совершенствованием знаний в области перспективных информационных технологий. Технологии интернет-образования позволяют создать единую информационную среду, адаптирующуюся к уровню знаний обучающегося. Фактически это означает, что для каждого обучающегося в сфере интернет-образования создаются индивидуальные электронные учебники. Участие преподавателей в системе открыто-
го образования требует от них умения с помощью интернет-технологий переносить свои курсы, свою методику преподавания и контроля знаний в те или иные формы дистанционного обучения. Все это делает систему образования более открытой, а само обучение - более индивидуальным.
4. Интернет - образование для специальности «Прикладная информатика»
Прикладная информатика - это направление науки, использующее ее теоретический базис для изучения всех аспектов получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации при решении прикладных задач, возникающих в различных сферах человеческой деятельности.
Если исходить из данного определения, становится очевидным, насколько важно иметь в системе интернет - образования (в первую очередь для развития самой системы) информационно-программные средства обучения специальности «Прикладная информатика», которая по сути своей является базой для формирования общей и профессиональной культуры в области компьютерных технологий, а также способствует быстрой адаптации к новым профессиям и специальностям.
Рассмотрим возможности интернет — образования на примере специальности «Прикладная информатика» (факультет ВМК Нижегородского госуниверситета) [12].
Структуру образования по данной специальности можно представить в виде иерархической системы, включающей пять уровней иерархии (циклов) обучения.
Нижний уровень иерархии (нулевой цикл) образуют основы математики, преподаваемые на школьном уровне (довузовское образование) и закладывающие фундамент дисциплин: «Теория множеств и отображений», «Решение систем линейных и нелинейных уравнений», «Исследование необходимых и достаточных условий оптимальных решений», «Параметризация получаемых решений».
Следующий уровень иерархии (1-й цикл) представляют математические дисциплины, включающие в себя необходимые знания из фундаментальной математики. Он объединяет в себе дисциплины: «Геометрия и алгебра», «Математический анализ», «Дифференциальные уравнения», «Теория вероятностей и матстатистика».
2-й цикл образования - информатика - складывается из базовых общепрофессиональных дисциплин: «Математические основы информатики», «Прикладные основы информатики», «Аппаратно-программные средства информатики».
3-й цикл - новые информационные технологии как инструментарий - содержит дисциплины: «Банки данных и базы знаний», «Системы, основанные на знаниях (подобные прототипам экспертных систем)», «Мультимедиа-технологии», «Интернет -технология».
Последний уровень иерархии (4-й цикл) - новые информационные технологии в прикладных областях - включает специальные дисциплины, связанные с профессиональной деятельностью специалиста: «Компьютерная поддержка принятия решений», «Бухучет», «Банковское дело», «Издательская и рекламная деятельность», «Офисные автоматизированные системы».
Каждая дисциплина рассмотренных иерархических уровней состоит из нескольких взаимозависимых разделов, которые могут быть связаны с разделами других дисциплин, причем, чем выше в иерархической системе дисциплина, тем больше у разделов этой дисциплины связей с разделами других дисциплин.
Изучение курсов дисциплин, очевидно, связано с уровнем, на котором находится этот курс. Дисциплины 1-го цикла являются фундаментальными классическими курсами. Преподавание этих курсов в настоящее время осуществляется по классической университетской схеме, в традиционной для факультета форме. Так курс «Геометрия и алгебра» включает в себя следующие основные разделы: Линейные (векторные) пространства. Детерминант матрицы, его свойства и способы вычисления. Действия с матрицами. Обратная матрица, способы ее нахождения. Системы линейных алгебраических уравнений и методы их решения. Условия совместности и однозначной раз-
решимости. Собственные числа и векторы матрицы линейного преобразования. Положительно определенные квадратичные формы. Критерий диагонализируемости линейного преобразования.
Курс «Математический анализ» содержит разделы: Непрерывные функции одной и многих переменных. Дифференцирование функций одной и многих переменных. Интегрирование функций одной переменной. Сведение двойного интеграла к повторному. Замена переменных. Ряды Тейлора и Лорана функций комплексного переменного.
Курс «Дифференциальные уравнения» складывается из разделов: Дифференциальные уравнения первого порядка. Задача Коши. Теорема существования и единственности. Системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. Общее решение. Приемы интегрирования простейших дифференциальных уравнений.
Курс «Теория вероятностей и магстатистика» включает следующие основные разделы: Одномерная случайная величина, функции распределения. Числовые характеристики систем случайных величин. Нормальный закон. Многомерные случайные величины, функции распределения. Числовые характеристики систем случайных величин. Неравенство Чебышева, закон больших чисел и предельные теоремы для сумм независимых случайных величин. Основные понятия математической статистики и выборочные характеристики. Оценивание математического ожидания, дисперсии, вероятности.
Очевидно, что не все эти разделы будут использоваться специалистами в своей профессиональной деятельности, однако заранее это предусмотреть нельзя. В классической (коллективной) форме образования (тем более в университетской системе) изучаются все эти разделы с одинаковой степенью подробности. В системе интернет-образования степень подробности изучения любого раздела зависит от профессиональной деятельности специалиста. Более того, система интернет-образования является системой с обратной связью, т. к. на любом этапе обучения можно вернуться к изучению любого, даже уже пройденного предмета, рассматривая необходимые разделы курса в более подробном изложении.
Базовые общеирофессиональные дисциплины (2-й цикл иерархии) изучаются непрерывно в течение всех пяти лет обучения. На примере их изучения более наглядно представима обратная связь системы обучения. Рассмотрим цикл дисциплин «Математические основы информатики», которые изучаются непрерывно в течение всего срока обучения; Основными разделами курса являются следующие: Множества счетные, континуальные. Бинарные отношения. Элементы комбинаторики (упорядоченные и неупорядоченные выборки с повторениями и без повторений). Алгебра высказываний (Логическое следствие. Функциональная полнота. Теорема Поста.). Линейные оптимизационные модели (Симплекс метод решения задач линейного программирования. Двойственность в линейном программировании. Основные теоремы.). Дискретное программирование (метод "ветвей и границ" решения задачи о ранце, задачи коммивояжера). Задачи о назначениях (канонические, минимаксные и с предпочтениями). Введение в теорию графов (Неориентированные графы.
Эйлеровы графы. Деревья. Варианты определения дерева. Кодирование деревьев.) Основы теории информации. Теория кодирования. Вычислительная сложность. Конечные автоматы и регулярные языки. Численные методы условной и безусловной оптимизации. Множество Парето. Способы отыскания эффективных точек.
Цикл дисциплин «Прикладные основы информатики» является базовым для специальности. Основными разделами этого цикла являются: Основы алгоритмизации. Типы в языках программирования. Структурная организация данных. Основные конструкторы типов. Указатели и структуры. Объектно-ориентированное программирование. Язык С++. Интерфейсы (компоненты; согласованность; панели; диалог; окна; текстовые и графические приложения.). Файловые структуры. Концептуальное проектирование. Абстракция. Агрегация. Обобщение. Модель "сущность-связь". Классифи-
кация бинарных связей. Реляционная модель данных. Создание реляционной модели на основании концептуальной модели "сущность-связь". Характеристика языка SQL и основные операторы.
Изучение дисциплин этого цикла позволяет специалисту не только использовать существующие программные средства разной степени профессиональности, но и создавать профессиональные коммерческие диалоговые программные средства в разных сферах деятельности.
Специфика изучения специальных дисциплин, лежащих в основе будущей профессиональной деятельности специалиста, связана с освоением существующих информационных технологий (3-й цикл), а также созданием и использованием конкретных программных средств определенной предметной (проблемной) ориентации (4-й цикл).
Так раздел «Информационные технологии в бухучете» основан на изучении интегрированной среды типа 1 С, раздел «Информационные технологии в юриспруденции» связан с изучением системы «Консультант +». Раздел «Распределение ресурсов...» включает задачи теории расписаний, задачи распределения финансовых, материальных и информационных ресурсов в иерархических системах. Теоретическая часть раздела основана па цикле «Математические основы информатики», а прикладная сторона связана с возможностями как использовать в указанной сфере деятельности существующие программные средства (например, многопользовательский программный комплекс «Галактика», программные средства решения задач теории расписаний «Примавьера» и др.), так и создавать свои собственные диалоговые программные средства принятия решения.
Структура знаний, получаемых по специальности «Прикладная информатика», может быть гармонично реализована с помощью интернет-технологии как в рамках отдельных дисциплин, так и в общем по специальности «Прикладная информатика», которая при соответствующем материальном, финансовом и кадровом обеспечении может быть реализована как открытая система образования.
При этом важным условием эффективности системы открытого образования является необходимость его органической связи с наукой, которая позволит обеспечить "опережающий характер" [3] всей системы индивидуального обучения-, его нацеленности на проблемы будущего, на подключение к решению современных научно-технических проблем как преподавателей, так и студентов. В плане обеспечения данного условия 3-й цикл системы подготовки предусматривает дополнительно знакомство с новейшими (только что рождающимися) технологиями. Осуществляется это в рамках дисциплин: «Нейроинформатика», «Эволюционно-генетическая информатика», «Искусственный интеллект».
Список литературы
1. Шевелева С.С. Открытая модель образования (синергетический подход). М.: Магистр, 1997.
2. Егоров B.C.. Учебный процесс в современном вузе, М., 1991.
3. Колин К.К. Информатика в системе опережающего образования. «Вестник Российского общества информатики и вычислительной техники». М., № 3, 1996.
4. Открытое образование - объективная парадигма XXI века. Под обшей редакцией В.П. Тихомирова. М., 2000.
5. Семушкина Л. Г. Стандарты уровней профессионального образования, их значение для разработки содержания подютовки специалистов. Обзорн. информ. вып. 1, М.: НИИ ВО, 1993.
6. Тихомиров В.П. Системные соглашения в системе открытого образования. Вузовские вести, № 3, 2000.
7. Андреев A.A., Солдаткин В И Дистанционное образование: сущность, технология, организация. М.: Изд. МЭСИ, 1999.
8. Минзов А С Концепция индивидуального обучения в телекоммунационной образовательной среде. «Дистанционное образование», № 3, 1998.
9. Интернет - образование - не миф, а реальность XXI века. Под общей ред. В.П. Тихомирова. М.: 2000.
10. Усков В.Л., Ускова М.Ф. Информационные технологии в образовании. «Информационные технологии», № 2, 1999.
11. Лобачев С.Л., Солдаткин В.И. Дистанционные образовательные технологии: информационный аспект. М.: МЭСИ, 1998.
12. Батищев Д.И., Прилуцкий М.Х. Особенности базовой и специальной подготовки по специальности 07.19 «ИЕ!формационные системы» (межотраслевые). Межвузовский сборник «Информационные технологии в образовании», Н. Новгород, ВГЛВТ, 1999, С.24—28.
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского.
603600, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, e-mail: pril@iani.unn.ru
APPLIED INFORMATION SCIENCE - THE ESSENTIAL COMPONENT OF THE INTERNET-EDUCATIONAL SYSTEM
D. I Batishev, P. D Basalin, M. H. Prilutzky, V. M Sandalov
On the example of the subject “applied information science " peculiarities of the curriculum in the open university system are considered.
УДК 37.01.687.3
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К ПОДГОТОВКЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ ПРОГРАММИСТОВ
Ю. Л. Кетков, А. Ю. Кетков
Обсуждается подход к технологии обучения информатике в вузовской системе подготовки профессиональных программистов. Фундамент предлагаемого подхода образует, по мнению авторов, идея параллельного изучения языков Бейсик, Паскаль и Си.
Статья носит дискуссионный характер и предлагает обсудить вопрос о технологии преподавания информатики в высших учебных заведениях.
Заранее оговоримся, что мы не имеем в виду сиюминутные курсы уровня пользователя ПК, имеющие целью привить ограниченные навыки работы с компьютером и дать минимальный набор рекомендаций по применению того или иного популярного программного продукта. Речь идет о подготовке специалистов, способных создавать собственные прикладные и системные программы. Ибо ориентация только на использование кем-то разработанных программных и аппаратных средств вычислительной техники обрекает нас на отставание в области новых информационных технологий.
Основная идея заключается в четком выделении в учебных курсах типа "Методы программирования" или "Алгоритмические языки" двух уровней. Первый из них, -базовый, - строится на параллельном изложении основ трех алгоритмических языков
- Бейсика, Паскаля и Си. Второй уровень предполагает достаточно глубокое изучение возможностей Ассемблера IBM-совместимых ПК и одной из современных сред визуального программирования - Visual Basic, Visual C++ (альтернатива — Borland C++ Builder) или Delphi.
Ни для кого не является секретом, что выпускники средних школ в той или иной мере обладают практическими навыками работы с достаточно примитивными подмножествами алгоритмических языков Бейсик или Паскаль. В силу технической оснащенности наших школ большинство учащихся (порядка 60 %) знакомятся с весьма ограниченной версией языка Бейсик для морально и физически устаревших ПК типа
