Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Автореферат'
Защита состоится «29» декабря 2006 г. в «15.00» часов на заседании диссертационного совета К. 212.263.02 при Тверском государственном университете по...полностью>>
'Конспект'
Матеріали науково-теоретичної конференції викладачів, аспірантів, співробітників та студентів гуманітарного факультету: 14-28 квітня 2004 року.- Суми...полностью>>
'Документ'
Юлий Ким в моём лекционном плане значится дважды. В плане предмета с трогательным названием «детская литература» стоят его пьесы для детей и подростк...полностью>>
'Методические рекомендации'
по проведению посвященного празднованию Дня славянской письменности и культуры единого открытого урока (классного часа) «Свет разумения книжного» в об...полностью>>

Обучение систематизации информации и структурированию данных в курсе информатики 13. 00. 02 Теория и методика обучения и воспитания (информатика)

Главная > Автореферат диссертации
Сохрани ссылку в одной из сетей:

На правах рукописи

Панфилова Ольга Владимировна

ОБУЧЕНИЕ СИСТЕМАТИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИИ

И СТРУКТУРИРОВАНИЮ ДАННЫХ

В КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ

13.00.02 – Теория и методика обучения и воспитания

(информатика)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

Москва 2007

Работа выполнена в Институте Дистанционного Образования ГОУ ВПО «Тамбовский Государственный Технический Университет».

Научный руководитель

доктор педагогических наук, профессор

Ракитина Елена Александровна.

Официальные оппоненты:

доктор педагогических наук, профессор

Китаевская Татьяна Юрьевна;

кандидат педагогических наук, доцент

Матвеева Наталья Владимировна.

Ведущее учреждение

Борисоглебский государственный педагогический институт

Защита состоится 12 ноября 2007 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 008.008.04 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата педагогических наук при Институте содержания и методов обучения РАО (119121, г. Москва, ул. Погодинская, д.8).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института содержания и методов обучения РАО (119121, г. Москва, ул. Погодинская, д.8).

Автореферат опубликован на сайте http://www.ismo.ioso.ru.

Автореферат разослан _____ октября 2007 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат педагогических наук, доцент

Е.А. Седова

Общая характеристика работы

Актуальность исследования

Отличительной особенностью курса информатики является его динамичность. Содержание, методы, формы и средства обучения приходится постоянно адаптировать к новым научным идеям и техническим разработкам, которые быстро и прочно входят в повседневную жизнь и профессиональную деятельность людей. В то же время активно проходит процесс фундаментализации информатики, выявления и уточнения того круга вопросов, которые составляют ее теоретический базис. В настоящее время существует реальная возможность приблизить построение курса информатики к дисциплинам естественно-научного цикла с их стройной логикой изложения. При этом, как подчеркивали многие исследователи (В.К.Белошапка, К.К.Колин и др.), в информатике сильно развит "метапредметный" аспект – повышенное внимание к разнообразным структурам представления информации. Заметим, что развитие именно структурного момента является одной из фундаментальных научных парадигм ХХ века (идеи Бурбаки в математике, структурализм в лингвистике и др.). Дисциплина информатика в значительной мере аккумулирует все эти идеи, однако, в существующих общеобразовательных курсах информатики вопросы, связанные с систематизацией и структурированием информации, а также организация больших массивов данных и выбор их оптимальной структуры при решении практических задач, представлены настолько разрозненно, что говорить о цельности восприятия и сформированности знаний, умений и навыков в этой области не представляется возможным. Одной из причин является несовершенство понятийного аппарата (многозначность терминов, нечеткие определения в толковых словарях, расхождения в определениях базовых понятий в учебниках). Другая причина - отсутствие целенаправленного внимания к вопросам систематизации информации и структурирования данных в существующих методиках преподавания курса.

Стоит отметить, что в данном направлении ведется активная исследовательская работа. Большое внимание вопросам совершенствования курса информатики и его фундаментализации уделяется в работах В.С. Леднева, А.А. Кузнецова, Т.А.Бороненко, С.А.Бешенкова, M.B. Швецкого, Т.Ю. Китаевской и др. Возможные пути усовершенствования содержания курса информатики определены в трудах Е.К. Хеннера, С.И. Окулова, Т.Б. Захаровой, А.Л. Семенова, А.Я. Фридланда и др. Систематизация понятийного аппарата курса информатики проводится в работах Ф.С. Воройского, И.Г. Семакина, Т.А. Кувалдиной, С.В. Симоновича, Н.В. Матвеевой, А.Х. Шелепаевой и др. Необходимость расширения содержания курса информатики за счет включения в него рассмотрения перспективных направлений развития ИТ (в частности, ГИС) обоснована в трудах И.В. Пролеткина, А.В. Симонова и др. Однако потребность проведения исследований, связанных с целенаправленным формированием у обучаемых теоретических знаний и практического опыта систематизации информации и структурирования данных, остается крайне высокой.

Основными противоречиями, разрешение которых определяет актуальность такого рода исследований, являются противоречия между:

  • необходимостью целостного восприятия вопросов
    систематизации информации и структурирования данных и сложившейся практикой разрозненного изучения этих вопросов в современных курсах информатики;

  • целесообразностью точного и, по возможности,
    однозначного подхода к определению основных понятий учебного курса
    информатики и существованием в учебной и методической литературе
    различных трактовок многих основных понятий и терминов, относящихся к
    систематизации информации и структурированию данных;

  • практической необходимостью включения в учебный курс знакомства с перспективными разработками в области ИТ, связанных с обработкой больших объемов разнородных данных, и неразработанностью единой теоретической базы, на основе знаний которой процесс обучения проходил бы в оптимальном режиме;

  • жесткими временными рамками, характерными для процесса обучения информатике, и сложившейся практикой дублирования вопросов структурирования данных в разных разделах курса, приводящей к дополнительным затратам учебного времени.

В методическом аспекте недостаток существующих подходов проявляется в отсутствии стройной концепции целостного и взаимосвязанного изучения вопросов систематизации и структурирования информации в общеобразовательном курсе информатики, позволяющей обучаемым на единой теоретической базе применять методы и средства систематизации информации как при изучении стандартных, так и при освоении новых информационных технологий в условиях постоянного усложнения структур данных в информационных системах.

Разрешение названных выше противоречий составляет основную проблему нашего исследования.

Объектом исследования является обучение информатике и информационным технологиям в общеобразовательной школе.

Предмет исследования содержательные и методические аспекты обучения систематизации информации и структурированию данных в курсе информатики.

Цель исследования заключается в разработке, теоретическом обосновании и практической реализации содержания и методики обучения систематизации информации и структурированию данных в курсе информатики.

Гипотеза исследования заключается в том, что изучение вопросов, связанных с систематизацией информации и структурированием данных в общеобразовательном курсе информатики может быть более эффективным, если:

- все эти вопросы будут выделены в отдельный модуль, что позволит избежать дублирования сходных вопросов, изучаемых сегодня разрозненно в различных разделах курса; изучать их с единых позиций; выстроить такую последовательность изложения материала, которая бы позволяла логично включать в содержание обучения новые перспективные способы систематизации информации и структуры данных;

- уточнён понятийный аппарат, относящийся к данному модулю, а также уточнены и адаптированы к целям курса и возрасту обучаемых определения основных понятий данного модуля;

- первым этапом внедрения данного модуля в общеобразовательный курс информатики будет разработка элективных курсов, апробация которых позволит выявить те вопросы, которые целесообразно в дальнейшем включить в общеобразовательный курс информатики, а также отработать методику обучения систематизации информации и структурированию данных.

В соответствии с проблемой, целью и гипотезой исследования определены следующие задачи исследования:

1. Проанализировать психолого-педагогическую литературу с целью выявления взглядов, представлений и понятий, относящихся к систематизации и структурированию информации человеком в познании и деятельности (в том числе в учебной деятельности).

2. Рассмотреть особенности изучения вопросов систематизации и структурирования информации в школьном и вузовском курсах информатики.

3. Проанализировать понятийный аппарат, способы систематизации информации и базовые структуры данных, встречающиеся обучаемым при изучении программного обеспечения, основ программирования, баз данных, геоинформационных систем, сетевых технологий, разработке сайтов и т.п.

4. Отобрать содержание модуля «Структуры данных в информатике» и определить дидактические условия его реализации.

5. Разработать содержание элективного курса «Основы систематизации информации и структурирования данных» и методику его преподавания. Апробировать данный курс.

Теоретико-методологическую основу исследования составили:

- системный подход как методология научного познания (П.К.Анохин, В.Г.Афанасьев, И. В. Блауберг, В. Н.Садовский, Э.Г. Юдин); системный подход к педагогическим процессам (М.С. Каган, В.В. Краевский, И.Я.Лернер, Л.Я. Зорина);

- психологические теории мышления, памяти, внимания (Л.С. Выготский, П.Я. Гальперин, В.П. Зинченко, А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн, Н.И. Чуприкова, М.А. Холодная, Ж. Пиаже, Р. Солсо);

- теория структуры и содержания обучения, в том числе обучения информатике (В.С. Леднев, А.А. Кузнецов, М.В. Рыжаков, Ю.К. Бабанский);

- исследования, раскрывающие основные направления развития образовательной информатики (С.А. Бешенков, К.К. Колин, А.А. Кузнецов, С.С.Лавров, В.В. Лаптев, В.С. Леднев, С.М. Окулов, А.Я. Фридланд, Г.С. Цейтин, М.В. Швецкий);

- концепции углубленного и профильного обучения информатике (Т.Б. Захарова, А.Г. Каспаржак, А.А. Кузнецов, З.А. Семенова, Л.О. Филатова);

- работы по совершенствованию методической системы обучения информатике (С.А. Бешенков, С.Г. Григорьев, Т.А. Кувалдина, М.П. Лапчик, В.Ю. Лыскова, Н.В. Матвеева, М.А. Плаксин, Е.А. Ракитина, Н.И. Рыжова, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер, С.А. Христочевский);

- работы, раскрывающие особенности применения различных структур данных при решении задач в информатике (Н. Вирт, Де Мерс, В.Д. Далека, А.С. Деревянко, Ю.К. Королев, О.Г. Кравец, Л.А. Рейнгольд, Л.Е. Тимановская, Г.Г. Чоговадзе);

- работы по проблемам оценки образовательных достижений обучаемых (Ю.К. Бабанский, М.И. Грабарь, И.Я. Лернер, А.Н. Тубельский).

Методы исследования определялись его целями, базовыми концепциями, задачами конкретного этапа и включали в себя: изучение и анализ психолого-педагогической, научной и методической литературы по проблематике исследования; анализ нормативных документов и программ курса информатики; изучения опыта преподавания информатики в школе и вузе; педагогические эксперименты; опросы и анкетирование обучающихся и преподавателей; экспертные оценки; наблюдение за ходом учебного процесса и деятельностью обучаемых; методы педагогической диагностики и статистической обработки результатов экспериментов.

Опытно-экспериментальная база исследования. Опытно-экспериментальная работа проводились в ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет» с 2002 по 2007 годы. В исследовании принимали участие преподаватели и студенты института дистанционного образования, института экономики и управления производством, Мичуринского государственного педагогического института, школьники ряда подшефных школ ТГТУ. Общее число участников эксперимента - 240 человек. Исследование проводилось поэтапно, начиная с 2002 года.

Этапы исследования

Первый этап (2002-2003) - подготовительно-аналитический. По материалом научно-педагогических и учебно-методических изданий изучалось состояние проблемы. Анализировались содержание и методика обучения информатике и различные подходы к их модернизации. Проводились наблюдения за деятельностью обучаемых на занятиях информатики и выявлялись основные затруднения, возникающие у обучаемых при выполнении учебных заданий. Исследовались различные способы систематизации информации и особенности применения структур данных, изучаемых в информатике.

Второй этап (2003-2006) - поисково-практический. Уточнялся понятийный аппарат и конкретизировались формулировки определений терминов, относящихся к теме исследования. Разрабатывалось и апробировалось содержание модуля «Введение в ГИС» и определялись методические подходы к его преподаванию. Разрабатывались и апробировались учебные, тренировочные и тестовые задания для дидактической поддержки изучения вопросов систематизации информации и структурирования данных. Разрабатывались программы элективного курса «Основы систематизации информации и структурирования данных» и спецкурса «Структуры данных в информатике». Планировался и проводился формирующий эксперимент по внедрению курсов в учебный процесс.

Третий этап (2006-2007) - экспериментальный. На данном этапе проводилась экспериментальная проверка эффективности разработанных методических подходов, а также соответствия разработанных курсов основным тенденциям развития информатики, потребностям и возможностям обучаемых. Проверялась достоверность выдвинутой гипотезы. Обобщались результаты практики преподавания. Проводился качественный и количественный анализ полученных результатов на основе статистической обработки данных тестирований и анкетирования обучаемых. Оформлялись результаты диссертационного исследования.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования:

  • обоснована необходимость выделения в единый модуль вопросов, относящихся в курсе информатики к систематизации информации и структурированию данных, что позволит заложить основу для осознанного и успешного изучения информационных технологий, связанных с разработкой и использованием сложных структур данных;

  • определены пути реализации фундаментального принципа двойного вхождения В.С.Леднева применительно к вопросам изучения основ систематизации информации и структурирования данных в общеобразовательном курсе информатики;

  • выявлены теоретические основы изучения структур данных и методов систематизации в различных разделах курса, в контексте которых предложены и обоснованы уточнения формальных определений понятий: «систематизация информации», «структура данных», «формат данных», «тип данных», отвечающих целям и задачам общеобразовательного курса информатики.

Практическая значимость исследования:

  • разработано и теоретически обосновано содержание элективного курса «Основы систематизации информации и структурирования данных»; определены и апробированы формы и методы его преподавания; отобрана совокупность задач, как основного дидактического средства данного элективного курса; апробация курса проводилась на базе Новолядинской СОШ Тамбовской области;

  • произведен отбор и теоретическое обоснование содержания модуля «Структуры данных в информатике» и предложены различные «траектории» его изучения в зависимости от целей курса и напряженности учебного плана; данный модуль был апробирован в курсе информатики ряда специальностей института дистанционного образования Тамбовского государственного технического университета и Мичуринского государственного педагогического института;

  • разработанные автором программы курсов и дидактические материалы могут быть использованы в учебной практике преподавания информатики в профильных классах общеобразовательных школ и высших учебных заведениях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Целостность восприятия и системность знаний обучаемых в области назначения, методов и средств систематизации информации могут быть достигнуты, если данные вопросы будут представлены в виде отдельного модуля, что позволит достаточно полно, всесторонне и на единой методологической базе раскрыть существенные для учебного курса информатики вопросы систематизации информации и структурирования данных.

2. Методологической основой изучения вопросов структурирования информации является системный подход. Понятие системы раскрывается через "организацию", "форму", "структуру", что дает возможность ввести для описания каждой информационной системы единообразный набор терминов, что, в свою очередь, способствует более строгому и точному употреблению в учебном процессе таких терминов как "систематизация информации", "структура данных", "тип данных", "формат данных" и др.

3. Внедрение в учебную практику разработанных содержания и методики обучения систематизации и структурированию информации позволяет:

- оптимизировать распределение учебного времени за счет устранения дублирования сходных вопросов в различных разделах курса;

- повысить уровень сформированности у обучаемых умения осознанно и целесообразно работать с большими объемами разнородной информации;

4. В содержание обучения информатики целесообразно включить знакомство с перспективными разработками в области ИТ, связанными с обработкой больших объемов разнородных данных (геоинформационные системы, пространственно распределенные данные и т.п.), на единой теоретической базе с такими разделами курса, как представление информации в компьютере, структуры данных в программировании, базы данных, файловая система и т.п.

5. На начальном этапе разработанные содержание и структуру модуля целесообразно реализовать в виде элективного курса, расширяющего содержание базового уровня старшей ступени общеобразовательной школы.

Апробация результатов исследования осуществлялась через публикации в центральной и местной печати (по материалам исследования опубликовано 10 работ), участие в научно-практических конференциях регионального и всероссийского уровня (Москва, Санкт-Петербург, Тамбов, Борисоглебск, Бургас). Внедрение результатов исследования осуществлялось в процессе обучения информатике в Тамбовском государственном техническом университете, Мичуринском государственном педагогическом институте, Новолядинской СОШ (Тамбовская область).

Достоверность и обоснованность основных положений и выводов исследования обусловлены теоретической обоснованностью базовых положений исследования и практической реализацией разработанной методики обучения систематизации и структурированию информации; опорой основных положений на достижения педагогической науки; соблюдением логики системного подхода; рациональным сочетанием теоретических и эмпирических методов исследования, адекватных его целям и задачам; количественным и качественным анализом результатов проведенного опытно-экспериментального исследования.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка источников, приложений.

Основное содержание работы

Первая глава «Научно-методические основы обучения систематизации и структурированию информации» посвящена анализу современного состояния изученности вопросов структурирования информации человеком в педагогической психологии и дидактике. Цель анализа психолого-педагогических аспектов заключается в выявления взглядов, представлений и понятий, относящихся к систематизации и структурированию информации человеком в мышлении, познании и практической деятельности, прежде всего в учебной деятельности.

Современное общество находится на информационном этапе развития, что накладывает отпечаток на требования, которые предъявляются к члену общества. В частности важным для успешной социализации человека является умение эффективно работать с потоками разнородных данных и большими массивами информационных ресурсов. Одним из аспектов данного умения выступает умение оптимальным образом систематизировать информацию, исходя из требований решаемой задачи. Анализ показал, что, с точки зрения психологов разных школ и направлений, мышление человека (восприятие, запоминание, преобразование информации и иные интеллектуальные операции) ориентировано на работу с систематизированной информацией. Например, процесс запоминания проходит более эффективно, если при получении информации человеку удаётся предельно рационально её структурировать. Особенности коммуникативных процессов таковы, что важную роль играет систематизированное представление передаваемой информации. В этом случае интерпретация ее получателем будет более адекватной тому, что хотел передать источник информации (по сравнению с передачей хаотично организованных и плохо структурированных сведений). По сути, систематизация и структурирование информации – психологические механизмы, позволяющие человеку работать с большими потоками информации. Важно научить школьников и студентов осознано использовать эти механизмы. В дидактике это положение нашло отражение в принципе системности, который обычно соотносится с системностью знаний и деятельности обучаемых, а также с систематичностью подачи материала, которые должны иметь результатом прочную систему знаний у обучаемых. В соответствие с принципом системности, обучение должно быть построено так, чтобы воспринятая обучаемым информация не только стала знанием, но чтобы отдельные элементы знания выстроились в систему, которая является необходимым условием успешного оперирования этими знаниями в практической деятельности при работе с реальными объектами-системами.

Принцип системности – только один из компонентов системного подхода, который является важной теоретической и методологической базой современной науки и практики. Его суть в том, что все окружающие объекты и вся деятельность человека рассматриваются как системы, то есть как нечто целое, состоящее из отдельных взаимосвязанных частей, обладающее некими общими функциями и интегративными качествами.

Стремление к целостному охвату объекта изучения, к системной организации знания свойственно любому познанию, как научному, так и учебному. Это отмечается многими исследователями в области педагогики и когнитивной психологии. Так, по мнению Ю.А.Самоненко, при работе над проблемой стратегия познавательных действий идёт от осознания целостных свойств, характеристик и функций объекта к поиску недостающих структурных элементов, их связей и отношений. Недостаточная рефлексия этой части познавательных действий приводит к тому, что поиск идет хаотично, неэффективно, нерезультативно. Владение системным подходом и умение систематизировать и структурировать информацию, как его составную часть, является залогом успешного обучения и решения учебных и профессиональных задач. Огромный потенциал курса информатики в данном вопросе раскрыт далеко не полностью.

Все учебные курсы предоставляют обучаемым опыт работы с информацией, знакомят со специфическими методами её поиска, анализа, формализации, систематизации, запоминания, применения и т.п. Но курс информатики, и дисциплины информационного цикла в целом, стоят особняком в этом ряду, поскольку методы работы с информацией и сами информационные структуры для них не столько методические приёмы и средства, сколько важная составная часть содержания обучения. С одной стороны, цели и задачи самого курса, зафиксированные в Образовательном стандарте, во многом, связаны с формированием умений работать с информацией, что невозможно без владения методами ее организации, структурирования, упорядочивания и тому подобное. С другой стороны, умение грамотно систематизировать информацию является также надпредметным умением, формируемым курсом информатики. В этом, в частности, проявляется интегративная и метапредметная роль информатики.

Вторая глава «Роль и место изучения вопросов систематизации и структурирования информации в современном курсе информатики» посвящена выявлению особенностей и описанию методики обучения систематизации информации и структурированию данных на уроках информатики. Рассмотрены сложившиеся подходы к изучению основных видов и методов систематизации информации и употреблению терминов, относящихся к данной сфере. Отобран и обоснован круг вопросов, касающихся систематизации информации и структурирования данных, который целесообразно включить в содержание курса в виде самостоятельного модуля. Определены цели и задачи данного модуля. Сформулированы и обоснованы предложения по выбору последовательности изучения вопросов данного модуля в зависимости от ступени обучения и напряженности учебного плана.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Методика дифференцированного обучения решению математических задач с использованием инфокоммуникационных технологий 13. 00. 02- теория и методика обучения и воспитания (математика, уровень общего образования)

    Автореферат
    Защита диссертации состоится «26»февраля 2010 года в 16 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.05 в ГОУ ВПО «Астраханский государственный университет» по адресу: 414  , г.
  2. Методика обучения студентов педагогических вузов будущих учителей математики интегральному исчислению с использованием информационных технологий 13. 00. 02 теория и методика обучения и воспитания (математика, уровень высшего образования)

    Диссертация
    Диссертация выполнена на кафедре математического анализа и методики его преподавания ГОУ ВПО «Красноярский государственный педагогический университет им.
  3. Совершенствование содержания подготовки будущего учителя информатики в условиях информатизации образования 13. 00. 02 теория и методика обучения и воспитания (информатика) 13. 00. 08 теория и методика профессионального образования

    Автореферат
    Работа выполнена на кафедре теории информатики и дискретной математики математического факультета Московского педагогического государственного университета
  4. Система менеджмента качества подготовки специалистов в условиях информатизации образования вуза 13. 00. 02 теория и методика обучения и воспитания (информатизация образования)

    Автореферат диссертации
    Защита диссертации состоится «23» июня 2011 года в 15-00 часов на заседании диссертационного совета Д 008.008.06 при Учреждении Российской академии образования «Институт содержания и методов обучения» по адресу: 105062, Москва, ул.
  5. Математическое образование в период дошкольного детства: методология проектирования 13. 00. 02 теория и методика обучения и воспитания (дошкольное образование)

    Автореферат диссертации
    Защита состоится 17 июня 2011 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.283.06 при ГОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет» по адресу: 620017, г.

Другие похожие документы..