Современные проблемы обучения информатике в высшей школе и пути их решения

1985 год считают переломным в становлении обучения информатике в нашей стране. Централизованно, в соответствии с решениями правительства [193] информатика как обязательная для всех учебная дисциплина начала широко и повсеместно внедряться в средние и высшие учебные заведения. Фактически дисциплины, которые в настоящее время относят к ОЗ "Информатика", в нашей стране преподавались задолго до 1985 года в высшей и даже в средней школе.

"В 1972 году в Октябрьском районе г. Москвы был открыт Учебно-производственный центр вычислительной техники... В Центре занимаются ученики девятых и десятых классов близлежащих школ (по одному дню в неделю)... Начиная с 1980 года один раз в год в этом Центре проводятся олимпиады по программированию. В них могут участвовать все ученики центра, и всегда участвуют в организованном порядке учащиеся других школ Москвы. Число участников колеблется от 100 до 300." [40, с.3] - речь идет об общеобразовательных средних школах.

Личный опыт автора диссертационной работы, который включает: изучение курса программирования на ЭВМ "Минск-32" в 1972-74 годах во время обучения в средней физико-математической школе №30 г. Ленинграда; изучение большого числа различных курсов, которые сейчас относят к ОЗ "Информатика" (слово "информатика" тогда употреблялось редко) во время обучения на Математико-механическом факультете Ленинградского государственного университета в 1976-81 годах; профессиональную работу по программированию и ведению баз данных в системе ЕС и СМ ЭВМ в ЦНИИМФ (Центральном научно-исследовательском институте морского флота) в 1981-1984 годах, а также мнение его соучеников и коллег также позволяет сделать вывод, что изучение компьютерных технологий в нашей стране как в средней, так и в высшей школе, уровень подготовки специалистов физико-математического и технического профиля находились на высоком уровне.

Вместе с тем по сравнению с фундаментальными математическими дисциплинами (математический анализ, топология, уравнения математической физики и т.п.) курсы, относящиеся к ОЗ "Информатика" не считались ни сложными, ни интересными. Однако они считались наиболее необходимыми в будущей профессиональной деятельности, поскольку период 70-х и первой половины 80-х годов XX века был периодом повышеного интереса к АСУ, АСУП, АСУТП [101, 136, 242, 333] и т.п.

Заметим, что в то время широкое оснащение учебных заведений и предприятий страны ЭВМ серий "Минск", БЭСМ, ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ (каждая машина стоила сотни тысяч или миллионы долларов) требовало значительно больших материальных затрат, чем покупка 50-100 штук ПК для учебного заведения или предприятия в настоящее время. Таким образом, напрашиваются выводы, что до 1985 года:

1. процесс информатизации нашего общества и системы образования имел место и шел естественным образом;

2. не было заметно особых проблем с методикой обучения дисциплинам ОЗ "Информатика".

Чтобы понять сущность современных проблем, связанных с теорией и методикой обучения информатике, по нашему мнению, следует объективно разобраться в том, что же произошло в 1985 году и каковы последствия происшедшего. С 1985 года по настоящее время автор данной работы занимается преподаванием дисциплин ОЗ "Информатика" и "Математика" в высших учебных заведениях, включая учебные заведения дополнительного профессионального образования и немного в средних специальных учебных заведениях. Собранные за это время статистические данные приведенны в приложениях. Эти данные, а также анализ психолого-педагогических работ, представляющих интерес для нашего исследования, и помогут нам решить задачу, которой посвящен данный раздел. Рассмотрим ряд таблиц и графиков, построенных по данным из приложения 1. Сводные данные по дополнительному профессиональному образованию (Таблица 1.2) имеет смысл рассматривать отдельно от сводных данных по другим учебным заведениям (Таблица 1.1). Рисунки 1.4 - 1.6 содержат графики, построенные по данным таблицы 1.1.

Информатика сравнивается с математикой (Рисунок 1.4), содержание и методика обучения которой складывались веками, причем математические дисциплины традиционно считаются одними из самых трудных [170, 171].

Таблица 1.1

Математика и информатика в профессиональном образовании
(кроме дополнительного профессионального образования)

Пояснения к таблицам 1.1 и 1.2. Таблицы составлены по материалам анкетирования обучаемых различных учебных заведений в процессе проведения педагогического эксперимента из приложения 1:

%ТИ1 - процент обучаемых, ответивших, что информатика труднее математики;

ПОМ2 - средний по обучаемым процент понятого и освоенного учебного материала по математике за всю жизнь;

ПЖМ2 - средний по обучаемым процент необходимого для жизни учебного материала по математике за всю жизнь;

ПОИ2 - средний по обучаемым процент понятого и освоенного учебного материала по информатике за всю жизнь;

ПЖИ2 - средний по обучаемым процент необходимого для жизни учебного материала по информатике за всю жизнь;

ПОИ3 - средний по обучаемым процент понятого и освоенного учебного материала по информатике в данном учебном заведении;

ПЖИ3 - средний по обучаемым процент необходимого для жизни учебного материала по информатике в данном учебном заведении;

СОИ - средняя оценка по дисциплинам ОЗ "Информатика" по данным от преподавателей, из деканатов, из приемных комиссий.

Таблица 1.2

Математика и информатика в дополнительном
профессиональном образовании

Рисунок 1.4. Процент обучаемых ответивших, что информатика труднее математики по годам (на вертикальной и горизонтальной осях соответственно) по учебным заведениям, принимавшим участие в педагогическом эксперименте. Таблица 1.1 - источник данных.

В 1986 году в условиях стабильности общества и системы образования в нашей стране понятый и освоенный материал по математике (ПОМ2) оценивался 82.6%, а материал, который может пригодиться в жизни (ПЖМ2) - 83.6%, т.е. обучаемые считали, что они понимают в математике немного меньше, чем нужно, отсюда стимул к дальнейшей учебе (Рисунок 1.5). В 1989 году эти показатели составили 75.1% и 73.6% соответственно, т.е. обучаемые сами оценивали уровень своих математических знаний гораздо ниже, но считали, что математика нужна в еще меньшей степени, чем они ее освоили, налицо отсутствие стимула к учебе. Это можно объяснить неблагоприятной ситуацией в обществе и в экономике нашей страны того времени. В 1999 году ПОМ2=84.5% и ПЖМ2=88.3%, что, по-видимому, объясняется изменением общественных приоритетов, интерес к изучению математики превысил докризисный уровень.

Рисунок 1.5. Средний процент освоенного (ПОМ2 - по математике, ПОИ2 - по информатике) и необходимого в жизни (ПЖМ2 - по математике, ПЖИ2 - по информатике) учебного материала по годам (на вертикальной и горизонтальной осях соответственно). Таблица 1.1 - источник данных.

Информатика 1986 года - это безмашинный вариант, учебная дисциплина, методически и содержательно спланированная по образу и подобию математики, только по сравнению с математикой гораздо более легкая для изучения (%ТИ1=19.1%) и значительно менее нужная в жизни (ПЖИ2=65.4%). Высока степень усвоения (ПОИ2=81.0%), высока средняя оценка (СОИ=4.54) даже при недостаточных стимулах, вот что значит опробованная методика!

Рисунок 1.6. Средняя оценка по информатике по годам (на вертикальной и горизонтальной осях соответственно) по учебным заведениям, принимавшем участие в педагогическом эксперименте. Таблица 1.1 - источник данных.

Далее информатизация общества стала более динамичной [84], ПК появлялись в офисах, на предприятиях, в быту. Представление о нужности информатики в жизни (ПЖИ2) непрерывно растет. В 1989 году, на пике общественного кризиса, ПЖИ2 превысило ПОИ2, следовательно, появился положительный стимул к изучению информатики. Далее график ПЖИ2 стал ассимптотически стремиться к 100%. В 1999 году ПЖИ2=97.1%, что значительно превышает соответствующий показатель для математики. А показатель усвоения информатики и средняя оценка (Рисунок 1.6) по мере продвижения к машинному варианту начали резко падать, и упали до значений ПОИ2=74.2% и СОИ=4.04. Наибольшая глубина падения приходилась на 1988-1991 годы. В 1986 году 19.1% обучаемых считали, что информатика труднее математики (Рисунок 1.4), в 1990 -59.5%, в 1999 - 30.8%. После 1991 года СОИ и ПОИ2 слабо растут. Однако, обращает на себя внимание огромный разрыв между ПЖИ2 и ПОИ2. К 1999 году он достиг 16% (для математики - 3.8%). Если в случае математики мы имеем здоровый стимул к ее изучению, то в случае информатики - огромные не удовлетворяемые системой образования потребности в ее изучении.

Таким образом, главная проблема обучения информатике состояла не в отсутствии ПК, а в начале их появления! Чем же такой парадокс можно объяснить? Во-первых, массовое появление ПК вызвало необходимость исключительно быстрого прогресса методики обучения информатики, соответствующего по скорости прогрессу современной информатики. В частно­сти, сочетание интерактивной работы с ПК и взаимодействия с преподавателем [56] на занятии не вписывалось в рамки методики, похожей на классическую методику обучения математике. Такой прогресс мог бы быть реально обеспечен применением к моделированию процесса обучения стратифицированного метамоделирования на базе теории открытых систем. В противном случае постоянные перестройки учебного процесса в связи с динамичным развитием современной информатики потребовали бы приложения не реально больших материальных, интеллектуальных, кадровых и других ресурсов. Во-вторых, появление в 1986-89 годах ПК и ПО, которые не соответствовали принципам открытых систем (расширяемость/масштабируемость, мобильность/переноси­мость, интероперабельность, дружественность) не улучшило ситуацию в обучении информатике. Что за ПК [146]начали появляться в учебных заведениях в 1987-1989 годах? В лучшем случае это были профессиональные ДВК, СМ, Электроника со стан­дартной структурой ТС и ПО, в худшем - учебно-бытовые БК, Микроша и т.п. В случае профессиональных ПК мы имели лишь интерфейс в виде командной строки. В случае учебно-бытовых ПК студентов учили еще более сложным, нестандартным приемам работы, применимым лишь к конкретному ПК. Улучшение прослеживается с 1990 года, когда в сфере образования начали в значительном количестве появляться персональные ЭВМ направления IBM с соответствующим программным обеспечением, которые соответствуют принципам открытых систем в значительно большей степени.

Автору данной работы в те годы было очевидно, что не­которые распространенные тогда представления по поводу решения указанных проблем были бесперспективными [312, 315]. Так, предполагалась разработка огромного количества обучающих программ [64, 65, 177] под массу несовместимых, нестандартных архитектур-однодневок, разработка нестан­дартных ОС исключительно учебного назначения под эти ар­хитектуры. Методика же обучения информатике должна была затем подстраиваться под такие ТС и ПО [153, 164]. Настоящее исследование является развитием идей нашей кандидатской диссертации, где [315] были обоснованы следующие положения:

1. Система образования должна опираться на небольшое ко­личество наиболее распространенных аппаратно-програм­мных платформ. В настоящее время их называют фактиче­скими стандартами. В качестве конкретного примера была рассмотрена архитектура DEC PDP-11 и ОС RT-11.

2. Причина неразвитости пользовательского интерфейса ОС RT-11 и ее приложений - малые ресурсы оперативной памяти PDP-11 (56 Кб для одной задачи). Был разработан язык описания широкого класса системных оболочек, похожих на Norton Commander и Windows. На языке ассемблера Macro-11 был реализован интерпретатор этого языка [282], требовавший всего 4 Кб оперативной памяти и некоторые вспомогательные утилиты и библиотеки [304, 308, 309] малого размера для будущих оболочек.

3. В качестве примера применения разработанного инструментария были реализованы оболочки Фора-3 и ИС-3 [310, 311], имеющие пользовательский интерфейс в виде многоуровневых меню и позволяющие работать с файловым, текстовым, табличным процессорами, СУБД, системами программирования на языках [89, 357] Basic и [1] Pascal.

4. Были рассмотрены особенности методики проведения занятий по информатике с использованием системных оболочек [311] Фора-3 и [310] ИС-3, применимые также к Norton Commander и Windows.

Преобладание ПОИ3 над ПОИ2 и ПЖИ3 над ПЖИ2 (Таблица 1.1, Таблица 1.2) тем не менее объясняется совершенствованием методики. Обучаемые оценивают выше текущий уровень преподавания информатики по сравнению с более ранним. Информатизация дополнительного профессионального образования имеет свои особенности [137], данные для него имеют те же тенденции, но с запаздыванием на 2-3 года.

Методические, психологические, технические проблемы становления информатики как учебной дисциплины рассматривали в своих работах [64, 65, 93-95, 177, 262, 266] Гергей Т., Гершунский Б.С., Ершов А.П., Житомирский В.Г., Машбиц Е.И., Талызина Н.Ф., Тихомиров О.К. В них роль компьютера в обучении оценивается исключительно высоко:

q компьютер дает возможности к увеличению степени наглядности изучаемого материала;

q компьютер усиливает мотивацию к учебе, внося в нее элементы исследования;

q компьютер способствует увеличению степени индивидуализации обучения;

q компьютер позволяет увеличить степень управляемости и контроля процесса обучения;

q компьютер позволяет самим обучаемым объективно оценить результаты своих действий.

На наш взгляд эти работы интересны также и тем, что, будучи написанными в 1985-1990 годах предвосхитили многие проблемы и тенденции (в основном проблемы) информатизации образования вообще и методики обучения информатике в частности, наглядно проявившиеся в более позднее время. Говорится о том, что особенности компьютерного обучения требуют проведения специальных психолого-педагогических исследований: "Ни одна из отечественных психологических теорий учения (например, теория П.Я. Гальперина и Н.Ф. Талызиной, Д.Б. Эльконина и В.В. Давыдова, А.М. Матюшкина и Т.В. Кудрявцева, Н.А. Менчинской и т.д.) так и не стала основой для разработки компьютерных обучающих систем, хотя в них имеются весьма плодотворные идеи. Одна из причин этого - невозможность их технологизации, по крайней мере, на нынешнем уровне их разработки" [177, с.37]. Отмечается как в СССР, так и за рубежом низкая эффективность применения даже тех ППС, которые направлены на изучение компьютера. В частности в работе [177] также приводятся данные, свидетельствующие, что из более чем 3000 зарубежных фирм, разрабатывающих ППС лишь около 14% проводят их аппробацию, причем лишь 17% из последних проводят аппробацию с участием более 100 обучаемых. Таким образом, создание эффективных ППС требует подхода, аналогичного методологии создания надежного ПО, распространенного на область дидактики.

Оригинальный методический подход к обучению информатике был предложен американским педагогом-исследователем С. Пейпертом [208]. Основываясь на психологических идеях Ж. Пиаже, он предложил методику, согласно которой обучаемый учится сам, обучая компьютер. В качестве языка взаимного обучения человека и компьютера предложен созданный самим С. Пейпертом специальный язык программирования ЛОГО [88]. Таким образом, мы имеем пример применения самой информатики к методике обучения информатике.

Среди диссертационных работ, выполненных на соискание ученой степени доктора наук, и других работ этих же авторов некоторые представляют для нашего исследования особый интерес. Работы, посвященные обучению информатике будущих педагогов: [31, 32] Бороненко Т.А. (развитие методической системы обучения информатике); [74] Готской И.Б. (маркетинговый подход к обучению информатике); [145] Кузнецова Э.И. (моделирование содержательных аспектов обучения информатике); [153, 154] Лапчика М.П. (подготовка кадров информатизации школы); [163-167] Марусевой И.В. (технологии компьютерного обучения); [328, 329] Швецкого М.В. (фундаментальная математическая подготовка будущих учителей информатики).

Работы [114-119, 160, 161, 210] Макаровой Н.В. и Персианова В.В., посвященные обучению информатике школьников и студентов - будущих специалистов экономического профиля, а также обучению экономической информатике. Работы, посвященные проблемам информатизации образования: [144] Крупнодерова Р.И. (телекоммуникации в образовании); [20, 220] Позднякова С.Н. (информационная среда обучения математике); [324] Чвановой М.С. (информатизация непрерывной подготовки специалистов). Работы, посвященные управлению, планированию и технологизации образовательных процессов в высшей школе: [26, 27] Бордовского В.А. (инновационное развитие высшего педагогического образования); [147] Кузовлева В.П. (профессиональная подготовка студентов); [155] Левитеса Д.Г. (образовательные технологии в условиях последипломного образования педагогов); [252] Соколовой И.И. (конструирование программ высшего педагогического образования). Работы, посвященные внедрению принципов НПО в методику обучения дисциплинам конкретных ОЗ: [69] Голубевой О.Н. (общее физическое образование); [224] Поляковой Т.С. (историко-методическая подготовка учителей математики).

Также представляют интерес некоторые диссертационные работы, выполненные на соискание ученой степени кандидата наук: [23] Богдановой Д.А. (развитие компьютерной грамотности в условиях дистанционного обучения); [50] Волошиновой Т.Ю. (использование мультимедийных технологий преподавателем вуза); [71] Гостева С.В. (интегративный методический инструментарий для подготовки в области информатики и математики специалистов сельскохозяйственного профиля); [106] Ильиной Т.Ю. (проблемное обучение информатике); [129] Кировой Е.В. (методическая система обучения новым информационным технологиям); [204] Пальчиковой И.Н. (подготовка будущих учителей информатики по вычислительной математике); [205] Патаракина Е.Д. (обучение информатике с целью повышения навыков структурирования научного знания и личного опыта); [213] Пискуновой Т.Г. (мультимедиа-системы в курсе информатики); [238] Сазоновой Н.В. (БД в курсе информатики педагогического вуза); [240] Самойлова В.А. (компьютерная графика и мультипликация как средство развития творческих способностей); [251] Соколовой Г.Ю. (обучение работе в сети Internet); [326] Шагина В.Ф. (компьютерная подготовка студентов гуманитарного вуза).

Концепция информатизации сферы образования РФ [138] предлагает следующие модели интерактивного взаимодействия с ПК на занятиях:

q Модель изучения - происходит изучение ТС и ПО ЭВМ путем непосредственного общения с ними, последовательного выполнения действий для проверки реакции на них.

q Модель существования - использование виртуального существования обучаемого в некоторых искусственных средах для тренировки опреленных умений и навыков, требуется ПО, моделирующее эти среды методом создания виртуальной реальности.

q Модель управления собственной информацией - реализуется в результате накапливания пользователем в долговременной памяти ЭВМ некоторой персональной информации: текстов, графиков, таблиц и т.п.

q Модель управления процессом - компьютеризованное управление физическими, химическими, экономическими, биологическими и т.п. моделями, модель может применяться для реализации межпредметных связей информатики с другими учебными дисциплинами.

q Модель творчества - использование ЭВМ в качестве интеллектуального усилителя для решения нестандартных творческих задач.

q Модель общения - использование телекоммуникационных сред для создания атмосферы специфического общения с целью получения учебной информации, современные технологии дистанционного обучения - пример реализации этой модели.

q Модель просмотра - свободный просмотр информации с использованием ЛВС, ГВС или локальной ЭВМ.

q Модель добывания информации - целевой просмотр и поиск информации с использованием ЛВС, ГВС или локальной ЭВМ.

Для реализации приведенных выше моделей взаимодействия концепция рекомендует использовать следующие организационные модели:

q Традиционная модель - предполагается, что компьютерами оборудованы все рабочие места обучаемых, а также рабочее место преподавателя, желательно наличие ЛВС. Обучаемые выполняют однотипные или просто одинаковые действия. Преподаватель ставит задачи, показывает как их решать и контролирует работу обучаемых.

q Проектно-групповая модель - в основе этой модели лежит метод проектов. Группа обучаемых реализует один проект. Члены группы при этом выполняют различные задания. Как показывает опыт, при этом, как правило, повышается мотивация обучаемых и интерес к учебе. Сложность работы преподавателя при руководстве такими группами, планировании и оценке их деятельности возрастает. По сравнению с традиционной моделью, как правило, требуется меньшее число компьютеров.

q Модель индивидуальной деятельности - модель реализуется самим обучаемым при использовании ПК дома, в учебном заведении, в библиотеке и т.п. По мере повышения уровня информатизации общества в целом и сиситемы образования в частности значение этой модели будет все более возрастать.

В рамках концепции традиционная модель обучения, в которой роль обучаемого пассивна, называется дисциплинарной моделью. Ей противопоставляется информационная модель обучения, в которой студент является интерпретатором знания, а преподаватель - координатором учебного процесса.

Большую роль в подготовке концепции сыграли рекомендательные учебные программы ЮНЕСКО по информатике [111, 183], работы [127, 162] Кинелева В.Г., Меськова В., Манушина Э. по материалам II Международного конгресса ЮНЕСКО "Образование и информатика" (Москва, 1996), работы [43, 269] Богатыря Б.Н., Ваграменко Я.А., Каракозова С.Д., Тихонова А.Н. В работе [127, http://www.informika.ru/ text/magaz/higher/3_96/4-12.htm] отмечается: "Именно с информатизацией образования мы сегодня связываем реальные возможности построения открытой системы образования, позволяющей каждому человеку выбрать свою собственную траекторию обучения; а также возможности коренного изменения технологии получения нового знания посредством более эффективной организации познавательной деятельности обучаемых в ходе учебного процесса на основе такого важнейшего дидактического свойства компьютера, как индивидуализация учебного процесса при сохранении его целостности за счет программируемости и динамической адаптированности автоматизированных учебных программ." Система образования России должна стремиться к интеграции в мировую систему образования, большие возможности и перспективы в этом смысле имеет СДО [162,236,265]. Спрос на СДО в России составляет сейчас около 3.5 млн. обучаемых внутри страны, кроме того ее потенциальными потребителями являются Австралия, Бразилия, Великобритания, Греция, Египет, Индия, Иран, Канада, Китай, Панама, Турция, Франция, Чили.

Значительный интерес представляют работы Бордовского Г.А., Извозчикова В.А., Лаптева В.В., Матвеева Н.М., Каменецкого С.Е., Кумбса Ф. и других авторов. Определения основных понятий и терминов информатики - основа построения системы обучения дисциплинам ОЗ "Информатика" [110]. В соответствии с принципами фундаментальности и междисциплинарности НПО [122, 127, 140, 341] большую роль в подготовке современного специалиста играют интегративные учебные курсы, такие, например, как "Информационные и математические модели мира" [176]. Эти курсы должны содержать как знакомства с основными понятиями и терминами информатики, так и элементы системологии, синергетики [41], философские обобщения, характерные для гуманитарных дисциплин. Для увеличения степени наглядности занятий по информатике большую роль играют аудиовизуальные информационные технологии [28], а также некоторые специальные методы обучения [33, 152], в частности использование открытых компьютерных программ (готовых программных продуктов, алгоритмы работы которых в дидактических целях открыты для изучения и изменения).

В работах Извозчикова В.А. можно найти концепции обобщения методологии современной дидактики, как науки постиндустриального общества. В частности, основываясь на методике обучения физике [102, 250], выдвигается междисциплинарная концепция МЕТАМЕТОДИКИ, инвариантной по отношению к частным методикам. Особый интерес представляет концепция, принадлежащая М. Штайнеру широкого междисциплинарного комплекса интегрированного научного знания об образовании - ЭДУКОЛОГИИ. Развитие этой концепции с учетом особенностей образования постиндустриального общества приводит к понятию ИНФОНООСФЕРНОЙ ЭДУКОЛОГИИ [103].

Профессором Румянцевым И.А. в 70-90-е годы ХХ века была предложена и развивалась теория структурно-алгоритмического моделирования процесса обучения [167, 235]. Эта теория является междисциплинарным творческим приложением к процессу обучения функциональной теории организации [242], принципов проектирования ПО ЭВМ (Software Ingeneering и Information Ingeneering) и системы понятий, которая применялась в то время к описанию АСУ, т.е. здесь как и в нашей работе методология информатики применяется для решения дидактических проблем. Теория имела целью систематизацию разработки АСО, АУК и других ППС. Предполагалась стратификация моделей ППС по уровням: специальностей; блоков дисциплин; дисциплин; тем занятий; доз учебного материала. Модели ППС аналогично моделям АСУ представляли собой совокупности:

q моделей функциональных структур;

q моделей информационных структур;

q моделей алгоритмических структур;

q моделей технических структур;

q моделей программных структур.

В настоящее время эти междисциплинарные подходы к моделированию процесса обучения, предложенные Извозчиковым В.А. и Румянцевым И.А. нашли свое дальнейшее развитие также в трудах Воробьева В.И., Барановой Е.В. и других авторов [18, 51, 53, 236, 283, 290, 291] в направлении применения ее к СДО и к ППС, распределенным в ЛВС и ГВС, использования современной объектно-ориентированной методологии. Здесь нельзя не сказать о разработанной IEEE на основе теории открытых систем пятиуровневой метамодели архитектуры обучающих систем для СДО [334, 345, 346, 359, 368]. Имеются уровни: взаимодействия обучаемого и среды (уровень 1); свойств среды (уровень 2); системных компонентов (уровень 3); приоритетов (уровень 4); шин и протоколов (уровень 5). Метамодель IEEE главным образом ориентирована на решение технических, а не на педагогических проблем СДО, только уровень 1 в ней может рассматриваться как педагогический, остальные похожи на уровни известной метамодели компьютерных сетей ISO OSI [44]. Это не удивительно, поскольку понятия теории открытых систем в значительной степени привязаны к ТС и ПО ЭВМ. Таким образом, необходима адаптация теории открытых систем к обучению и надстройки над уровнем 1 метамодели IEEE более абстрактных педагогических уровней, т.е. метамодели обучения.

При изучении некоторого явления, в частности в сфере образования [9], для учета его взаимосвязей с другими явлениями естественно рассмотреть некоторую его окрестность. В наших исследованиях мы будем опираться на важнейшие законы РФ и другие нормативные акты [72, 73, 98, 99, 139, 186, 202, 270, 271], относящиеся к деятельности высшей школы, а также на комментарии к ним. Высшая школа будет нами рассматриваться в системе непрерывного образования. При разработке метамодели обучения информатике в высшей школе в последующих главах нами будут анализироваться учебные пособия по информатике [19, 30, 36, 96, 109, 110, 112-119, 125, 143, 149, 150, 198, 199, 201, 225, 253] и по методике преподавания информатики [31, 34, 104, 105, 153], федеральные и региональные образовательные стандарты [194], учебные программы [111, 160, 183], относящиеся не только к высшей, но и к средней школе.

Информатика как ОЗ связана с другими ОЗ, что также необходимо учесть. Естественной окрестностью частной дидактики является общая педагогика и психология. Здесь мы в первую очередь опираемся на классические работы по педагогической психологии, педагогике и дидактике [58-60, 262, 263] Гальперина П.Я. и Талызиной Н.Ф. (теория поэтапного формирования умственных действий, психология творческого мышления, управление процессом усвоения знаний, внедрение компьютеров в учебный процесс), [55, 81, 82] Выгодского Л.С. и Давыдова В.В. (целостная теория развития личности, зона актуального и зона ближайшего развития, теория содержательного обобщения, психологические аспекты развивающего обучения), [16] Бабанского Ю.К. (оптимизация учебно-воспитательного процесса), [107, 108] Ильясова И.И. (процесс учения и эвристические приемы), [157] Лернер И.Я. (закономерности процесса обучения как преподавания и учения), [97] Загвязинского В.И. (методология дидактического иследования).

Большую роль в наших исследованиях сыграли классические и современные учебники по общей педагогике и педагогической психологии [321] Харламова И.Ф., [207] Пидкасистого П.И., [248] Смирнова В.И., [188] Немова Р.С. а также учебники [249] Смирнова С.Д. и [206] Самыгина С.И., посвященные особенностям педагогики и психологии высшей школы.

Особый интерес для нашего исследования представляют научные работы [10, 21, 22, 77, 78, 81, 82, 107, 108, 123, 155, 184, 185, 241] Альтшулера Г.С., Беспалько В.П., Грановской Р.М., Давыдова В.В., Канарской О.В., Ильясова И.И., Левитеса Д.Г., Монахова В.М., Селевко Г.Н. и других авторов в связи с вопросами, посвященными технологизации обучения. Еще в 1985-1990 годах Гергей Т., Гершунский Б.С., Машбиц Е.И. и другие ученые (см. выше) отмечали, что проблематичность приложения классических дидактических теорий к компьютерному обучению была связана с их недостаточной технологизацией. В настоящее время технологизация - это перспективное направление современной педагогики. Наше исследование посвящено применению к методике обучения информатике методологии самой информатики, т.е. мы ПТ в определенном смысле аппроксимируем ИТ. Отсюда наш интерес к исследованиям в области ПТ.

Существует множество определений ПТ. Согласно Беспалько В.П. ПТ - это содержательная техника реализации учебного процесса. Согласно Монахову В.М. ПТ - это продуманная во всех деталях модель совместной педагогической деятельности по проектированию, организации и проведению учебного процесса. Согласно международно принятому определению ЮНЕСКО ПТ - это системный метод создания, применения и определения всего процесса преподавания и усвоения знаний с учетом технических и человеческих ресурсов и их взаимодействия, ставящий своей задачей оптимизацию форм образования. В работе [241, с.17] выделяются следующие критерии технологичности:

" Концептуальность. Каждой педагогической технологии должна быть присуща опора на определенную научную концепцию, включающую философское, психологическое, дидактическое и социально-педагогическое обоснование достижения образовательных целей.

Системность. Педагогическая технология должна обладать всеми признаками системы: логикой процесса, взаимосвязью всех его частей, целостностью.

Управляемость предполагает возможность диагностического целеполагания, планирования, проектирования процесса обучения, поэтапной диагностики, варьирования средствами и методами с целью коррекции результатов.

Эффективность. Современные педагогические технологии существуют в конкурентных условиях и должны быть эффективными по результатам и оптимальными по затратам, гарантировать достижение определенного стандарта обучения.

Воспроизводимость подразумевает возможность применения (повторения, воспроизведения) педагогической технологии в других однотипных образовательных учреждениях, другими субъектами."

Таким образом, из сказанного выше можно заключить, что понятие ПТ в педагогике играет процессуальную роль и до некоторой степени похоже на понятие алгоритма в информатике и математике. Согласно разделу 1.2 обоснованным также будет приложение к моделированию ПТ методологии открытых систем, объектно-ориентированного подхода и системной интеграции. Интересно, что к моделированию психологических явлений и ПТ Грановская Р.М. и Березная И.Я. уже пытались применить методологию информатики и в частности ИИ [77, 78], а Селевко Г.К. [241] фактически применил объектно-ориентированный и стратифицированный подходы к описанию педагогических технологий, не употребляя соответствующих терминов информатики и системологии.

В частности Селевко Г.К. [241] выделяет 3 уровня ПТ: общепедагогический; частнометодический; локальный. Причем, за редким исключением почти все, что относится к описанию общепедагогического уровня, на наш взгляд приложимо и к методике обучения информатике в высшей школе. Таким исключением можно, например, считать замечание о том, что содержательный компонент образовательной системы является, как правило, более консервативным и реже подвергается изменениям, чем процессуальный. Исключительно быстрый прогресс современной информатики очень быстро меняет содержательный компонент, включая его структуру, что делает проблематичным развитие процессуального педагогического компонента по традиционному сценарию.

В заключении раздела еще немного из нашего личного опыта. В процессе обучения на Математико-механическом фа­культете Ленинградского государственного университета ав­тор являлся объектом применения определенной методики преподавания математики и информатики. Ее главная черта - исчерпывающая логичность системы определений и доказа­тельств. Такая методика требует относительно много учеб­ного времени для занятий математикой и информатикой, а также преобладания среди обучаемых людей определенного психологического типа (по К.Г.Юнгу) с преобладающим раз­витием левого полушария головного мозга, ответственного за восприятие вербальной информации. Исследования, прове­денные нами в ходе педагогического эксперимента (Приложение 4) показали, что если среди студентов-математиков ЛГОУ людей такого типа приблизительно 66.3%, то, напри­мер, среди студентов-филологов - 20.4%, а среди всех сту­дентов - 38.7%. Следует также учитывать, что логически строгая система - это форма записи итога длительных раз­мышлений, фактически подчиняющихся иным закономерностям, называемых эвристическими. В исследовании эвристических закономерностей известными являются работы [221, 222] американского математика и педагога Дьердя Пойа. Пойа ввел понятие ПРАВДОПОДОБНЫХ рассуждений, которые являются путем мысли, а не ее итогом, в отличие от логически стро­гих рассуждений. Он рассмотрел неполную индукцию, рассуж­дения по аналогии и другие виды правдоподобных рассужде­ний. Фактически применив к изучению этих рассуждений ме­тоды системологии, Пойа получил схемы правдоподобных рас­суждений. Значимы в этом направлении также работы [10] Альтшулера Г.С. (известного под псевдонимом Г. Альтов как писатель-фантаст), [59, 60, 77, 78] психологов Гальперина П.Я. и Грановской Р.М., [107] дидакта Ильясова И.И. и других авторов. Фактически сформировался класс технологий развивающего обучения с направленностью на развитие твор­ческих качеств личности [241].

Примерами удачного преобразования указанной выше классической университетской методики с целью расширения области ее применения для нас являются работы профессо­ров Матвеева Н.М. [168-176], Хамова Г.Г. [318, 319], Дег­тярева В.Г. и Герасименко П.В. [54, 63] - известных уче­ных-математиков, а также педагогов-новаторов. Умелым ис­пользованием правдоподобных рассуждений и эвристических методик они повышают уровень наглядности и доступности без снижения уровня научности учебного материала. Анало­гичные приемы, применяемые нами в обучении информатике неизменно давали высокий результат.

Послесловие к разделу

Раздел посвящен обзору и анализу исследований по про­блемам методики обучения информатике, перспективам прило­жения к ней метамоделирования на основе теории открытых систем. На основе фактического материала из опыта учеб­ной, производственной, научной, педагогической деятельно­сти автора и его коллег, а также на основе материалов психолого-педагогических публикаций произведен анализ проблем обучения информатике в высшей школе. Главная про­блема заключается в несоответствии быстрого развития со­временной информатики и относительно медленного развития методики обучения. Применение к моделированию процесса обучения стратифицированного метамоделирования на основе теории открытых систем при условии адаптации последней к педагогике дает путь решения указанной проблемы.

Выводы по главе 1

1. Использование метамодели обучения информатике в высшей школе в качестве теоретико-методологической основы ди­дактического исследования обосновывается следующим:

ü Метамоделирование - это общенаучный метод исследова­ния, позволяющий за счет высокого уровня абстрагиро­вания выявлять глубинные закономерности явлений раз­нообразной природы, инвариантные по отношению к из­меняющимся условиям среды. Оно успешно применяется в современных междисциплинарных исследованиях, затра­гивающих филологию, психологию, лингвистику, инфор­матику, технические науки как катализатор их разви­тия в условиях информационного взрыва и быстрого на­учно-технического прогресса.

ü Современная информатика, применяя теорию открытых систем, строит развивающиеся во времени многоуровне­вые метамодели информационных систем. Открытые ин­формационные системы, разработанные на базе этих ме­тамоделей, без существенных изменений имеют возмож­ность добавления и изменения функций; переноса в другую среду функционирования; взаимодействия с дру­гими открытыми системами; они легко осваиваемы поль­зователем.

ü Проблемы обучения информатике в высшей школы главным образом вызваны несоответствием быстрого развития современной информатики и относительно медленного развития методики обучения. Адаптация теории откры­тых систем к педагогике и построение метамодели обу­чения информатике позволит создавать открытые систе­мы обучения с указанными выше свойствами открытых информационных систем, применение которых создаст условия для гармонизации динамики развития методики обучения информатики и самой информатики.

2. Глава обосновывает концепцию исследования, состоящую в возможности распространения из области информационных систем на область систем обучения постулируемых свойств открытых систем: расширяемости/масштабируемос­ти; мобильности/переносимости; интероперабельности; дружественности.

3. Глава решает первую задачу нашего исследования: обос­новать целесообразность применения метамоделирования на основе теории открытых систем к методике обучения информатике в высшей школе для повышения динамизма по­следней.

4. Глава подтверждает первое выносимое на защиту положе­ние: применение метамоделирования на основе теории от­крытых систем к теории и методике обучения информатике в высшей школе обеспечит условия для создания методи­ческих, программных, технических разработок, обладаю­щих постулируемыми свойствами открытых систем (расши­ряемость/масштабируемость, мобильность/переносимость, интероперабельность, дружественность).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: