Методична система організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх вчителів математики

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ХЕРСОНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата педагогічних наук

13.00.04 - теорія і методика професійної освіти

МЕТОДИЧНА СИСТЕМА ОРГАНІЗАЦІЇ АЛГОРИТМІЧНОГО ТЕСТУВАННЯ В ПРОЦЕСІ ПІДГОТОВКИ МАЙБУТНІХ ВЧИТЕЛІВ МАТЕМАТИКИ

СНІЖКО МИКОЛА ВАСИЛЬОВИЧ

Херсон 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Херсонському державному університеті Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник: доктор педагогічних наук, професор

Співаковський Олександр Володимирович,

Херсонський державний університет,

перший проректор,

завідувач кафедри інформатики.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Гуржій Андрій Миколайович,

академік Національної академії педагогічних наук України,

Радник Президії Національної академії педагогічних наук України;

кандидат педагогічних наук, доцент

Саган Олена Валеріївна,

Херсонський державний університет,

завідувач кафедри природничо-математичних дисциплін і логопедії.

Захист відбудеться «09» грудня 2011 р. об 11.30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К67.051.02 Херсонського державного університету за адресою: 73000, м. Херсон, вул. 40 років Жовтня, 27, ауд. 256.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Херсонського державного університету за адресою: 73000, м. Херсон, вул. 40 років Жовтня, 27.

Автореферат розісланий „____” листопада 2011 р.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради В.В. Денисенко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. За останні роки на Україні активізувалися процеси інформатизації освіти. У зв'язку з цим набули актуальності загальні наукові, методологічні та технологічні проблеми, пов'язані з процесами створення, супроводження та ефективного використання педагогічних програмних засобів. У традиційній системі навчання сучасних вищих навчальних закладів відповідно до вимог Болонського процесу відбувається зменшення аудиторного навчального навантаження і посилення ролі самостійної роботи студентів. Одним з напрямів підвищення ефективності формування професійної підготовки майбутніх учителів математики є розробка та використання засобів інформаційних технологій, що дають можливість активізувати самостійну навчально-пізнавальну діяльність студентів, підвищити інтерес до навчальної діяльності, набути практичних умінь і навичок моделювання, аналізу та складання алгоритмів.

Для сучасного вчителя математики необхідною є інформаційно-технологічна підготовка, яка передбачає вивчення основ інформатики, інформаційно-комунікаційних технологій, алгоритмізації та програмування і методик їх застосування в навчальному процесі та здійснюється протягом усього періоду навчання.

Одним з напрямів удосконалення процесу навчання у ВНЗ є розробка оперативної системи контролю знань, умінь та навичок, що дозволяє об'єктивно оцінювати знання студентів. Тому питання контролю знань цікавлять багатьох вчених, як педагогів, так і спеціалістів в області інформаційних технологій. Існує велика кількість різних способів організації контролю і оцінки знань при традиційному і при комп'ютерному навчанні, але домінуючою у сучасній світовій педагогічній практиці є платформа, що поєднує в собі діяльнісний, інтелектуальний та ціннісний компоненти й формується від результату, який і виступає як мета, що її прагнуть досягти студенти та викладачі у спільній активній діяльності та самостійній роботі.

Навчання алгоритмізації в університеті повинно ставити за мету підвищення рівня загальної математичної культури майбутніх фахівців до рівня, що дозволяє застосовувати математичні моделі, методи та алгоритми при вирішенні практичних завдань. Особливе місце в навчальному процесі при вивченні основ алгоритмізації та програмування займає поточний контроль знань студентів - одна з форм зворотного зв'язку студентів і викладачів. Своєчасний контроль знань дає можливість зосередити увагу студентів на вузлових питаннях. Його результати дозволяють кожному студентові оцінити свої успіхи в оволодінні курсом, що вивчається. Аналіз результатів контролю активізує роботу студентів та дає можливість викладачеві коригувати методику проведення лекційних і практичних занять, вибирати форми навчання студентів, що володіють різним рівнем знань, організовувати самостійну роботу у позааудиторний час.

Важливим критерієм засвоєння теорії є практичний аспект, в межах якого відбувається формування вмінь та навичок складання алгоритмів та програм для розв'язування предметних задач. Тому актуальною є проблема створення систем алгоритмічного тестування та забезпечення їх методичною підтримкою.

Аналіз наукових здобутків вітчизняних та зарубіжних дослідників (Н. Балик, В. Биков, Л. Брескіна, І. Васильченко, В. Габрусєв, В. Дем'яненко, Т. Добудько, М. Жалдак, М. Ігнатенко, В. Клочко, Л. Коваль, В. Круглик, М. Лапчик, М. Львов, Н. Морзе, Т. Олійник, Д. Пойа, С. Прийма, С. Раков, Ю. Рамський, В. Садовнічий, О. Скафа, З. Слєпкань, О. Співаковський, В. Таточенко, Т. Тихонова, Ю. Триус, Г. Цибко, М. Швецький, Г. Шугайло, С. Яценко та ін.) з проблем підготовки вчителя математики засвідчив, що головна увага приділяється загальним питанням професійно-методичної підготовки фахівців. Окремим аспектом такої підготовки вчені (О. Якушин, Г. Хамер та ін.) вважають алгоритмічну підготовку, яку визначають як процес формування алгоритмічних знань, умінь та навичок, зокрема в вузівському курсі «Основи алгоритмізації та програмування». Розробці теоретичних та методичних аспектів алгоритмічної підготовки студентів у ВНЗ присвячені дослідження А. Гуржія, Е. Дейкстри, А. Єршова, Г. Жолткевича, Д. Кнута, М. Львова, Дж. Макконелла, В. Монахова, Н. Морзе, С. Мумряєвої, Н. Осипової, О. Співаковського та ін.

Проблеми контролю навчальних досягнень досліджували В. Бочарнікова, І. Булах, Н. Буринська, К. Інгенкамп, О. Кондратьєва, О. Локшина, Т. Лукіна, Л. Русанова та ін. Методологічні основи сучасного тестування представлені в роботах найбільш відомих західних і вітчизняних тестологів: В. Аванесова, Г. Айзенка, А. Біне, С. Воськерчьяна, С. Геллерштейна, Т. Ільїної, Е. Клапареда, П. Лізунова, А. Майорова, В. Переверзєва, Т. Сімона, Р. Торндайка, М. Челишкової, В. Штерна та ін. Питанням впровадження інформаційно-комунікаційних технологій у навчальний процес присвячені роботи В. Агєєва, Н. Апатової, В. Беспалька, В. Бикова, А. Верлань, О. Гончарової, Р. Гуревича, А. Гуржія, М. Жалдака, Ю. Жука, М. Ігнатенка, В. Клочка, Г. Кравцова, В.Лапінського, М. Львова, Ю. Машбиця, Н. Морзе, І. Роберта, Л. Петухової, О. Полат, С. Ракова, Ю. Рамського, О. Саган, О. Співаковського, Ю. Триуса, В. Шарко та ін.

Основи професійної компетентності майбутнього вчителя математики у ВНЗ забезпечуються передусім під час вивчення фундаментальних курсів, до яких і відноситься дисципліна «Основи алгоритмізації та програмування». Проте проблему оцінювання результатів навчальної діяльності при організації алгоритмічної підготовки вчителів математики розглянуто недостатньо. Традиційні підходи до навчання майбутніх педагогів не завжди відповідають новій парадигмі освіти, зокрема в частині використання інформаційних технологій для інтенсифікації процесу навчання, розвитку творчого мислення студентів, формування умінь працювати в умовах інформаційно-комунікаційного середовища.

Ураховуючи актуальність означеної проблеми, її значущість для формування професійних компетентностей майбутнього вчителя математики у педагогічних вищих навчальних закладах та недостатній рівень наукової розробки, було обрано тему дисертаційного дослідження „Методична система організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх вчителів математики”.

Зв'язок проблеми з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження виконано відповідно до тематичного плану науково-дослідних робіт Херсонського державного університету (ХДУ) „Підготовка вчителя в системі неперервної педагогічної освіти” (№ держ. реєстр. 0106U000875), у якій автор безпосередньо брав участь.

Робота виконувалася в Херсонському державному університеті згідно з тематичним планом науково-дослідної роботи (НДР) АПН України і координаційним планом НДР Мiнiстерства освіти і науки, молоді та спорту України з проблем вищої школи. У межах договору між ХДУ та Мiнiстерством освіти і науки, молоді та спорту України (договір ІТ/493-2007 від 22 серпня 2007 р.) виконувалась науково-дослідна робота «Розроблення інтегрованого середовища вивчення курсу “Основи алгоритмізації та програмування” для вищих навчальних закладів».

Тема дослідження затверджена в такому формулюванні рішенням вченої ради Херсонського державного університету (протокол №9 від 31.05.2010 р.) й узгоджена в Міжвідомчій раді з координації наукових досліджень з педагогічних і психологічних наук в Україні в Національній академії педагогічних наук України (протокол № 5 від 15.06.2010 р.).

Мета дослідження полягає у науковому обґрунтуванні та розробці методичної системи організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх учителів математики з використанням інтегрованого педагогічного програмного засобу для навчання основам алгоритмізації та програмування, побудованого на засадах особистісно-орієнтованого підходу.

Для досягнення мети дослідження постала необхідність вирішення наступних завдань:

1. Провести дослідження проблеми комп'ютерного контролю знань: етапи еволюції контролю знань, класифікацію методів проведення контролю; розглянути питання організації комп'ютерного контролю знань з точки зору методичних і технічних аспектів проблеми та з урахуванням специфіки алгоритмічної підготовки студентів.

2. Визначити психолого-педагогічні особливості та сформулювати методичні вимоги до організації контролю і коригування знань та умінь майбутніх учителів математики в університетах, зокрема, при вивченні курсу «Основи алгоритмізації та програмування».

3. Визначити роль і місце алгоритмічного тестування в системі підготовки майбутніх учителів математики в університетах, зокрема, при вивченні курсу «Основи алгоритмізації та програмування». З'ясувати особливості змістової складової зазначеного курсу для вчителів математики.

4. Розробити методичну систему організації алгоритмічного тестування, що ґрунтується на принципі особистісно-орієнтованого навчання.

5. Уточнити основні компетенції, які мають бути сформовані у майбутніх учителів математики в процесі вивчення курсу «Основи алгоритмізації та програмування», що розглядаються як очікувані результати реалізації розробленої методичної системи організації алгоритмічного тестування.

6. Експериментально перевірити ефективність організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх учителів математики з використанням інформаційно-комунікаційних технологій.

Об'єктом дослідження є процес алгоритмічної підготовки майбутніх учителів математики.

Предмет дослідження - методична система організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх учителів математики з використанням інформаційно-комунікаційних технологій.

Методи дослідження:

теоретичні - аналіз наукової та науково-методичної літератури з педагогіки, психології, нормативних документів;

прогностичні - теоретичне моделювання для розробки послідовності логіки і змісту етапів реалізації моделі методичної системи організації алгоритмічного тестування майбутніх учителів математики;

праксиметричні - відвідування навчальних занять, аналіз педагогічного досвіду та використання його кращих форм при обґрунтуванні інноваційних форм та методів педагогічного супроводу;

емпіричні - цілеспрямоване педагогічне спостереження та аналіз діяльності студентів у процесі навчання; педагогічний експеримент (пошуковий, констатувальний, формувальний етапи);

методи математичної статистики - кількісний і якісний аналіз результатів педагогічного експерименту; методи статистичної обробки експериментальних даних.

Наукова новизна одержаних результатів.

Вперше:

- обґрунтована необхідність і досліджена можливість використання методичної системи організації алгоритмічного тестування майбутніх учителів математики у вищому навчальному закладі на основі особистісно-орієнтованого підходу з використанням інтегрованого педагогічного програмного засобу;

- запропоновано методичну систему організації алгоритмічного тестування майбутніх учителів математики в університетах, що ґрунтується на традиційних та інноваційних методах і формах навчання, широко використовує інформаційно-комунікаційні технології, здатну забезпечити значне підвищення ефективності та результативності процесу навчання.

Удосконалено процедуру визначення рівнів сформованості алгоритмічної підготовки у майбутніх вчителів математики та аналізу результативності дослідно-експериментальної роботи при вивченні основ алгоритмізації та програмування.

Дістали подальшого розвитку

- питання організації комп'ютерного контролю знань з точки зору методичних і технічних аспектів проблеми та з урахуванням специфіки алгоритмічної підготовки студентів;

- методи організації самостійної роботи майбутніх вчителів математики при вивченні основ алгоритмізації та програмування з використанням інформаційно-комунікаційних технологій;

- методи формування професійних компетентностей майбутніх вчителів математики у вищому навчальному закладі.

Практичне значення одержаних результатів полягає у розробці та впровадженні у практику підготовки майбутніх учителів математики методичної системи організації алгоритмічного тестування у вищих закладах педагогічної освіти на основі особистісно-орієнтованого підходу з використанням інтегрованого педагогічного програмного засобу.

Створено WEB-орієнтоване інтегроване середовище вивчення курсу “Основи алгоритмізації та програмування” для вищих навчальних закладів, що містить систему алгоритмічного тестування, яке може бути використане для навчання основам алгоритмізації та програмування викладачами математики та інформатики, студентами не лише вищої педагогічної школи, а й технічних вищих закладів освіти, класичних університетів, учителями математики та інформатики загальноосвітніх шкіл, методистами інститутів післядипломної освіти. Сформульовані методичні рекомендації щодо його використання.

Результати дисертаційного дослідження впроваджено у навчально-виховний процес Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини (довідка про впровадження від 23.08.2011 р.), Полтавського національного педагогічного університету імені В.Г.Короленка (довідка № 4871/01-30/63 від 27.08.2011 р.), Херсонського державного університету (довідка № 06-12/1692 від 28.09.2011 р.).

Особистий внесок здобувача. Ідеї та думки, що належать співавторам публікацій, не використовувались у матеріалах дисертації. Особистий внесок дисертанта полягає: в розробці методичної системи організації алгоритмічного тестування у процесі навчання основам алгоритмізації та програмування майбутніх вчителів математики в університетах, що ґрунтується на традиційних та інноваційних методах і формах навчання, з використанням інформаційно-комунікаційних технологій; визначенні рівнів сформованості алгоритмічної підготовки у майбутніх учителів математики та аналізі результативності дослідно-експериментальної роботи; обґрунтуванні особистих ідей і конкретних розробок методичної системи організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки студентів, що забезпечило комп'ютерну підтримку лекцій, практичних та лабораторних занять, самостійної навчальної та науково-дослідної роботи; впровадженні результатів дослідження у вищі навчальні заклади.

У роботах, опублікованих у співавторстві, здобувачеві належать: характеристика цілей та змісту основних етапів педагогічного експерименту, аналіз результатів експерименту щодо ефективності запропонованої методичної системи організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх вчителів математики [3]; моделювання структурно-алгоритмічної організації інтелектуального редактора запиту на пошук навчальної інформації [4]; опис функціональності та технології впровадження новітніх інформаційно-аналітичних систем у навчальний процес [5, 6]; опис квазісемантичного пошуку текстових даних в електронному інформаційному ресурсі [7]; характеристика напрямків інформатизації вищої освіти [8].

Апробація результатів дисертації. Основні ідеї, положення і результати дисертаційного дослідження доповідались на наступних конференціях: Другій міжнародній науково-практичній конференції «Інформатизація освіти України: стан, проблеми, перспективи» (м. Херсон, 2003); Всеукраїнській науково-практичній конференції «Особливості підготовки вчителів природничо-математичних дисциплін в умовах переходу школи на профільне навчання (м. Херсон, 2004); Міжнародній науково-практичній конференції «Інформаційні технології в системі управління освітою України» (м. Херсон, 2005); Третій міжнародній науково-практичній конференції «Інформатизація освіти України: стан, проблеми, перспективи» (м. Херсон, 2005); Міжнародній науково-практичній конференції «Географічні інформаційні системи в аграрних університетах (GISAU)» (м. Херсон, 2006); Четвертій міжнародній науково-практичній конференції «Інформатизація освіти України. ІКТ у вищих навчальних закладах» (м. Херсон, 2008); Четвертій міжнародній конференції «Нові інформаційні технології в освіті для всіх: інноваційні методи та моделі» (м. Київ, 2009); Міжнародній науково-технічній конференції «Інтелектуальні технології лінгвістичного аналізу» (м. Київ, 2009); Четвертій міжнародній науково-практичній конференції «Вища освіта України у контексті інтеграції до європейського освітнього простору» (м. Київ, 2009); П'ятій міжнародній науково-практичній конференції «Інформатизація освіти України. ІКТ у вищих навчальних закладах» (м. Херсон, 2009); Всеукраїнській науково-практичній конференції «Освіта в інформаційному суспільстві: до 25-річчя шкільної інформатики» (м. Київ, 2010); Шостій міжнародній науково-практичній конференції «Інформатизація освіти України. ІКТ у вищих навчальних закладах» (м. Херсон, 2010); Сьомій міжнародній науково-практичній конференції ICTERI 2011 «ІКТ в освіті, дослідженнях та індустріальних додатках: інтеграція, гармонізація та трансфер знань» (м. Херсон, 2011).

Результати дисертаційного дослідження також доповідались і обговорювались на семінарах кафедри інформатики та на об'єднаному семінарі кафедри інформатики, кафедри алгебри, геометрії та математичного аналізу Херсонського державного університету (м. Херсон, 2011 р.).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 13 робіт, з них 3 статті у фахових виданнях ВАК України; 2 статті у матеріалах конференцій; 3 статті в інших виданнях; 3 патенти; 2 авторські свідоцтва.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, двох розділів, висновків до кожного розділу, загальних висновків, списку використаних джерел (272 найменувань) та 2 додатків на 24 сторінках. Загальний обсяг дисертації - 208 сторінок, з яких основного тексту - 155 сторінок. Робота містить 3 таблиці (3 сторінки) та 33 рисунка (8 сторінок).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі розкрито сутність, стан, значущість наукової проблеми та її зв'язок з науковими програмами, планами, темами. Обґрунтовано актуальність роботи. Сформульовано мету та завдання, визначено об'єкт та предмет дослідження, перераховано використані методи. Показано наукову новизну одержаних результатів та їх практичне значення, відзначено особистий внесок здобувача. Наведено відомості про публікації з теми дисертації та апробацію її результатів.

Перший розділ «Теоретико-методичні основи організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх вчителів математики» присвячено теоретико-методичному аналізу проблеми контролю навчальних досягнень майбутніх учителів математики, визначено зміну підходів до оцінювання навчальних результатів студентів. Закцентовано увагу на важливості розробки засобів контролю, адекватних результатам, що перевіряються; ефективність, організованість та адаптивність систем, що засновані на принципах самоконтролю. Самостійне здійснення студентом контролю і коригування власної навчально-пізнавальної діяльності відповідає також основним положенням системного і діяльнісного підходів. Досліджено категорію та функції контролю знань, умінь та навичок студентів (освітня, діагностично-корегуюча, контролююча, виховна, розвивальна, стимулюючо-мотиваційна, управлінська, прогностично-методична), основні дидактичні принципи оцінювання знань студентів (систематичність, всебічність, індивідуалізація, об'єктивність, планомірність, доступність, економність, гласність), види контролю (попередній, поточний, тематичний, підсумковий, самоконтроль тощо). Обґрунтовано необхідність організації комплексного контролю і його спрямованості в особистісну, психологічну площину (мотиви студента, самоаналіз, самовдосконалення та ін.), значення в цьому процесі диференціації, індивідуалізації, особистісно-орієнтованого підходу у навчанні та оцінюванні. Визначені рівні навчальних досягнень студентів (початковий, середній, достатній, високий), в основу яких покладено: характеристика відповідей студента, якість знань, ступінь сформованості загальнонавчальних та предметних умінь і навичок, рівень оволодіння розумовими операціями, ступінь самостійності студентів, досвід творчої діяльності, самостійність оціночних суджень. У дисертації уточнено класифікацію методів контролю навчальних досягнень студентів та виділено передумови використання тестового контролю.

За результатами аналізу психолого-педагогічної літератури досліджено поняття дидактичний тест та проведено класифікацію тестів за наступними ознаками: процедура створення, засоби пред'явлення, способи генерації, спрямованість, однорідність, цілі, форми, методологія інтерпретації результатів. Охарактеризовано загальні вимоги, що пред'являються до тестів контролю знань: валідність; визначеність (загальнозрозумілість); простота; однозначність; надійність. Виділені основні етапи організації педагогічного тестування: проектування і розробка тесту; реалізація процедури тестування; аналіз, оцінка та інтерпретація результатів тестування. Охарактеризовані різні форми тестових завдань. Досліджені принципи організації тестового контролю, підкреслено роль інформаційно-комунікаційних педагогічних середовищ, зокрема систем дистанційного навчання в організації тестового контролю знань студентів. Обґрунтовано, що тестовий контроль може використовуватись для актуалізації знань студентів, встановлення рівнів успішності академічних груп та окремих студентів, аналізу різних форм і методів навчання, підсумкового оцінювання.

Розглянуто технічні та дидактичні аспекти поняття «алгоритмічне тестування». У своєму дослідженні ми виходимо з того, що алгоритмічний тест - це система специфічних завдань у відкритій формі, що дозволяє якісно оцінити структуру та ефективно виміряти рівень знань, умінь та навичок складання алгоритмів розв'язування задач. Алгоритмічне тестування дозволяє:

– підвищити якість контролю знань з алгоритмізації, умінь і навичок складання алгоритмів розв'язування задач;

– знизити долю суб'єктивізма у процесі контролю знань;

– скоротити час для перевірки правильності виконання алгоритмів на великій кількості наборів даних;

– підвищити мотивацію та зацікавленість студентів в результатах навчання;

– отримати об'єктивну інформацію про володіння студентом певними знаннями, вміннями та навичками та співвіднести ці дані з задачами навчання для своєчасної корекції процесу засвоєння нових знань.

При використанні технології автоматичного алгоритмічного тестування, основним принципом оцінки розв'язку задачі є порівняння результату виконання алгоритму, запропонованого студентом, з еталонним результатом. Подібний підхід дозволяє відмовитися від синтаксичного порівняння алгоритму, запропонованого студентом, з текстом «правильного» (еталонного) алгоритму, що дозволяє зняти обмеження на творчі та нестандартні підходи до вирішення задачі.

Мета алгоритмічного тестування - це організація контролю знань студентами навчального матеріалу з основ алгоритмізації та програмування, умінь та навичок розв'язувати задачі; корекція навчальної діяльності студентів; стимулювання інтелектуальної активності студентів у процесі практичної діяльності по розв'язуванню задач з алгоритмізації, посилення навчальної мотивації шляхом чіткого визначення цінностей і внутрішніх причин, що спонукають навчатися; розвиток здібностей і навичок навчання і самонавчання, що досягається розширенням і поглибленням прийомів та освітніх технологій.

Комп'ютерне тестування навчальної успішності студентів дає можливість реалізувати основні дидактичні принципи контролю навчання: принцип індивідуального характеру перевірки й оцінки знань; принцип системності перевірки й оцінки знань; принцип тематичності; принцип диференційованої оцінки успішності навчання; принцип об'єктивності.

Система організації алгоритмічного тестування включає компоненти, які забезпечують реалізацію:

– роботи з підготовки тестових завдань і тестів;

– процедури тестування з використанням інформаційно-комунікаційного середовища;

– статистичної обробки та моніторингу результатів тестування (рис. 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1. Організаційна структура системи алгоритмічного тестування

У розробленій системі контролю знань процес алгоритмічного тестування може бути ініційований з використанням інформаційно-комунікаційного середовища: 1) викладачем при поточній та підсумковій перевірці знань, умінь та навичок зі збереженням результатів у базі даних, які передаються у вигляді звіту та використовуються для аналізу успішності студентів чи виставлення підсумкової оцінки; 2) студентом, що бажає перевірити свої знання, вміння та навички з курсу «Основи алгоритмізації та програмування» в цілому, чи з обраної теми без збереження результатів тестування. Студент проходить тестування для самоконтролю та одержує інформацію про прогалини у своїх знаннях при вивченні тієї чи іншої теми або курсу в цілому. При цьому тестування є частиною процесу самонавчання (рис. 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. Ініціація процесу алгоритмічного тестування

У межах запропонованих функціональної та організаційної структури системи алгоритмічного тестування побудовані наступні моделі: організації розробки алгоритмічного тесту (рис. 3), організації алгоритмічного тестування, організації моніторингу підготовки алгоритмічних тестів, організації моніторингу результатів алгоритмічного тестування.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Модель організації розробки алгоритмічного тесту

Схема організації алгоритмічного тестування відображає порядок проведення проміжного та підсумкового тестування студентів. Під час тестування необхідно чітко організувати процеси формування плану тестування, підготувати студентів і засоби тестування. Тому, в межах організації тестування ведеться планування процесу тестування та його реалізація (рис. 4).

Моніторинг алгоритмічного тестування складається з двох автономних підсистем - моніторингу системи алгоритмічних тестів (рис.5) та моніторингу процесу тестування та його результатів (рис.6). Ці підсистеми забезпечують контроль за функціонуванням всіх процесів в системі тестування - від підготовки тестів до використання результатів тестування.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 4. Модель організації алгоритмічного тестування

Вони дають можливість порівняти фактичний хід тестування з плановим, оцінити ефективність застосування засобів тестування та якість роботи викладачів з підготовки та використання тестів.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 5. Модель організації моніторингу підготовки алгоритмічних тестів

Об'єктивний тестовий контроль у процесі алгоритмічної підготовки студентів характеризується також великим виховним значенням, оскільки він підвищує відповідальність за виконувану роботу не тільки студентів, але і викладача, привчає студентів до систематичної праці і акуратності у виконанні навчальних завдань.

Проведено аналіз особливостей організації алгоритмічного тестування в межах діяльнісного підходу. Підкреслено роль мотивації діяльності в особистісно-орієнтованому навчанні. Завдання алгоритмічного тесту можуть слугувати практичними завданнями, розв'язання яких передбачає розширення знання, що є ефективним засобом значного посилення мотивації навчальної діяльності. На підставі результатів проведеного аналізу діяльнісного підходу до навчання зроблено висновок, що умовою досягнення позитивних результатів в алгоритмічній підготовці майбутніх учителів математики є дотримання його основних вимог для організації алгоритмічного тестування: залучення суб'єктів навчання до самостійної роботи; дотримання під час її виконання необхідної послідовності дій; забезпечення умов для формування знань, умінь і навичок.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6. Модель організації моніторингу результатів алгоритмічного тестування

Професійна підготовка майбутнього вчителя математики розглядається як складна динамічна система, орієнтована на індивідуальні можливості кожного студента, його життєві, професійні здібності та якості; відповідає вимогам фундаментальності, наступності та перспективності, інтеграції способів надбання знань, формування видів мислення (евристичного, алгоритмічного, абстрактного, просторового, креативного), самостійне поглиблення та розширення надбаних знань. Результати навчання розглядаються не тільки як здобутки знань, умінь і навичок, але і як характеристики інтелектуальної діяльності (уміння використовувати розумові операції, способи міркувань, прийоми пізнавальної діяльності), професійні компетентності. алгоритмічний тестування учитель математика

Упровадження компетентнісного підходу в освітній процес передбачає розробку інтегрованих навчальних курсів, у яких предметні галузі співвідносяться з різними видами компетентностей, розширення в структурі навчальних програм міжпредметного компоненту. Компетентнісний підхід в освіті ґрунтується на міждисциплінарних, інтегрованих вимогах до результату освітнього процесу. При пошуку основних або пріоритетних компетентностей звертаються до поняття ключових (базових) компетентностей, яке характеризує універсальні компетентності широкого спектру, що створюють основу для формування компетенцій більш специфічного застосування.

Підготовка вчителя математики, що задовольняє сучасним вимогам, можлива лише на основі системного, цілісного підходу до навчання. При відборі змісту алгоритмічної підготовки в ВНЗ необхідно виходити з тієї ролі, яку відіграють окремі види математичних структур у становленні вчителя математики і в його майбутній професійній діяльності. Використання інформаційно-комунікаційних технологій навчання у педагогічному вищому навчальному закладі сприяє досягненню основних, запланованих цілей навчання у конкретній предметній галузі.

У другому розділі «Методика організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх вчителів математики» проаналізовано методичні та технологічні особливості комп'ютерних систем, призначених для підтримки практичної навчальної діяльності та здійснення контролю знань. Розроблено методичні рекомендації до організації алгоритмічного тестування студентів.

До недавнього часу вважалося, що творчі здібності особистості в навчанні не можна діагностувати за допомогою тестів, проте застосування алгоритмічних тестів при викладанні курсу «Основи алгоритмізації та програмування» доводить можливість розв'язання даної задачі.

При проведенні у ВНЗ практичних занять з основ алгоритмізації та програмування актуальним є питання автоматизації перевірки розв'язків завдань. Перегляд вихідних текстів програм-розв'язків студентів досить трудомістка процедура, яка не завжди дозволяє знайти логічні помилки в програмі і не завжди забезпечує об'єктивність перевірки. Рішенням даної проблеми може стати перевірка правильності рішення задачі на деякому наборі вхідних та вихідних даних. Перші використання даного підходу знайшли відображення в технологіях підготовки і проведення Всеукраїнських та Міжнародних олімпіад з програмування. Така концепція автоматичної перевірки правильності алгоритмів, що використовується у модулі алгоритмічних тестів інтегрованого середовища вивчення курсу «Основи алгоритмізації та програмування», була досліджена та впроваджена автором. При розробці інтегрованого середовища використано архітектурні та технологічні рішення, застосовані у середовищі «Програмно-методичний комплекс «Відеоінтепретатор алгоритмів пошуку та сортування»».

Специфічна предметна область курсу «Основи алгоритмізації та програмування» визначає певні особливості у методиці його викладання. Важливим критерієм засвоєння теорії є практика, тобто вміння та навички складання алгоритмів та програм для розв'язування задач. Тому актуальною є проблема створення систем алгоритмічного тестування та забезпечення їх методичною підтримкою.

У задачах з програмування потрібно написати програму однією з мов програмування, яка зчитує вхідні дані з вказаного файлу (або зі стандартного потоку введення) в певному форматі, обробляє їх відповідно до постановки задачі і виводить результат у певному форматі у вказаний файл (на стандартний потік виведення). Така постановка задач типова для олімпіад з інформатики та програмування і для курсів з програмування. Один з визнаних способів перевірки правильності програм - запуск програми, що перевіряється, на наборі тестів. Після виконання програми, що перевіряється, на кожному тесті видана нею відповідь порівнюється за деякими правилами з еталонною відповіддю, внаслідок чого виноситься рішення про те, чи пройдено тест чи ні. Якщо програма пройшла всі тести, то вона вважається правильним розв'язком задачі. (При такому підході, звичайно ж, виникає проблема повноти покриття системою тестів, коректності еталонних відповідей і правил порівняння при ухваленні рішення). Системи, що забезпечують перевірку правильності програми, яка розв'язує задачу, за описаними правилами, будемо називати системами алгоритмічного тестування.

Інтегроване середовище вивчення курсу «Основи алгоритмізації та програмування» реалізовано, як WEB-додаток, для використання на лекційних та лабораторних заняттях в аудиторіях, обладнаних мережею та для організації самостійної роботи студентів ВНЗ. Значною перевагою системи алгоритмічного тестування, розробленої у ХДУ, є її інтеграція з іншими компонентами Інтегрованого середовища вивчення курсу «Основи алгоритмізації та програмування»: навчальним посібником, бібліотекою лекцій, бібліотекою задач, модулями поточного та підсумкового контролю, журналом. Це забезпечує реалізацію принципу системності при викладанні курсу «Основи алгоритмізації та програмування». Таким чином, процес навчання основ алгоритмізації та програмування визначається наявністю трисуб'єктних відносин, що встановлюються між студентом, викладачем та інформаційно-комунікаційним середовищем.

Використання комп'ютерних технологій для проведення моніторингу оцінювання знань студентів дозволяє розв'язувати задачі, що сприяють підвищенню ефективності системи оцінювання: обробка великих об'ємів даних; швидкість та точність багаторівневих обчислень; надійність зберігання та вірогідність результатів оцінювання; прозорість та коментованість оцінки; ведення систематизованих архівів даних; оперативний та постійний авторизований доступ різних категорій користувачів (викладач, студент, адміністратор) до результатів оцінювання; анонімність доступу до результатів оцінювання; можливість представлення результатів у різних форматах; аналіз навчальної ситуації як для окремого студента, так і по навчальному курсу в цілому; оперативне представлення будь-яких результатів у вигляді типових документів; представлення результатів у графічній формі для спрощення аналізу; задачі статистичного аналізу результатів.

Експериментальне дослідження можна умовно поділити на чотири етапи, на кожному з яких проводилася певна дослідницька робота з конкретними завданнями.

На підготовчому етапі експерименту проведено детальний аналіз нормативно-правових документів, науково-методичної літератури з проблем організації тестового контролю в процесі алгоритмічної підготовки майбутніх учителів математики, визначено проблемні питання; сформульовано мету, завдання та гіпотезу дослідження; вивчено позитивний досвід впровадження тестового контролю у навчальний процес ВНЗ; проаналізовано навчальні програми, посібники та комп'ютерні системи, призначені для підтримки навчальної діяльності та здійснення контролю знань, умінь та навичок студентів з курсу «Основи алгоритмізації та програмування»; виконано теоретичне моделювання методичної системи організації алгоритмічного тестування майбутніх учителів математики; розроблено методичні рекомендації до організації алгоритмічного тестування студентів.

На констатувальному етапі проведення експерименту було здійснено діагностику вихідного стану сформованості алгоритмічної компетентності майбутніх вчителів математики. Виявлено початковий рівень знань студентів з алгоритмізації та програмування, умінь складати алгоритми, використовуючи базові структури, реалізовувати алгоритми структурними програмами, ефективно вибирати типи та структури даних для зберігання інформації, структурувати задачу за допомогою процедур та функцій. Для цього було використано комплекс методів: цілеспрямоване педагогічне спостереження та аналіз діяльності студентів у процесі навчання алгоритмізації та програмуванню, анкетування студентів і викладачів, інтерв'ю, бесіди та тестування (з використанням традиційних тестів).

За результатами узагальнення наукових праць і практики підготовки майбутніх учителів математики, зокрема формування їх алгоритмічної компетентності, у дослідженні розроблено механізм діагностики рівнів сформованості у студентів алгоритмічної компетентності, що передбачає систему критеріїв (обсяг знань, практичні уміння, сформованість мотивації, рефлексія) та рівнів (ознайомлювальний, базовий, репродуктивно-пошуковий, продуктивний).

В експерименті брали участь студенти напряму підготовки 6.010100 Педагогіка і методика середньої освіти. Математика. галузі знань 0101 Педагогічна освіта. За розробленою методикою здійснено зріз сформованості рівнів алгоритмічної компетентності у випускників факультету фізики, математики та інформатики ХДУ. Результати констатувального етапу експерименту засвідчили, що основна частина респондентів володіє середнім рівнем сформованості алгоритмічної компетентності. Так, на високому (продуктивному) рівні виявилось лише 7,89 %, на репродуктивно-пошуковому - 42,11 %. Більшість респондентів виявилася на базовому - 46,05 % та на ознайомлювальному рівнях - 3,95 %.

На формувальному етапі робота проводилася в експериментальній групі з використанням запропонованої методичної системи організації алгоритмічного тестування, де для контролю та корекції знань з алгоритмізації використовується програмно-методичний комплекс Інтегроване середовище вивчення курсу «Основи алгоритмізації та програмування». Контрольна група працювала за традиційною методикою і діючою типовою програмою.

Лабораторні заняття проводилися у відповідності з темами модуля «Бібліотека задач» Інтегрованого середовища вивчення курсу «Основи алгоритмізації та програмування».

Одержані дані свідчать про позитивну динаміку сформованості алгоритмічної компетентності в результаті використання методичної системи організації алгоритмічного тестування (рис.7-8).

Аналіз результатів експерименту дозволив зробити висновок, що в експериментальній групі значно підвищився рівень алгоритмічних знань, умінь та навичок, що сприяло розвитку творчого підходу до розв'язування практичних задач, підвищенню рівня сформованості вмінь та навичок для самостійного аналізу та дослідження проблем, здатності до постійної самоосвіти і самовдосконалення, науковому пошуку шляхів удосконалення процесу розробки алгоритмів та програм.

Рис. 7. Аналіз сформованості алгоритмічної компетентності студентів на констатувальному етапі	Рис. 8. Аналіз сформованості алгоритмічної компетентності студентів на формувальному етапі

Таким чином, запропонована методична система організації алгоритмічного тестування майбутніх учителів математики на базі інформаційно-комунікаційного середовища створює сприятливі умови для ефективного формування алгоритмічних знань, умінь та навичок студентів, активізації пізнавальної діяльності, творчої активності, самостійного дослідницького пошуку нових знань майбутніх вчителів математики та ефективного здійснення діагностичної і корекційної роботи викладачів.

ВИСНОВКИ

У дисертації отримано нові науково обґрунтовані результати в області теорії та методики професійної освіти, що в сукупності вирішують важливу науково-прикладну задачу - створення нової методичної системи організації алгоритмічного тестування майбутніх вчителів математики за допомогою інтегрованого педагогічного програмного засобу, що реалізує особистісно-орієнтований підхід, яка дозволяє підвищити ефективність навчально-виховного процесу.

У процесі виконання роботи отримано науково-практичні результати, які полягають у наступному.

1. З розвитком інформаційно-комунікаційних технологій контроль знань студентів ВНЗ зазнав певної еволюції, в якій виділено п'ять етапів, що відображають форми організації контролю знань і роль викладача в цьому процесі: традиційний (контрольна робота, колоквіум, лабораторна робота, курсова робота, курсовий проект, реферат, домашнє завдання, співбесіда, тестування, залік, іспит, дипломна робота); контроль знань з використанням паперових (не комп'ютерних) засобів (бланки, що містять контрольні завдання (тести); перевірка здійснюється за допомогою спеціальних трафаретів і таблиць відповідей); контроль знань з використанням технічних пристроїв (пристрій перевіряє введені відповіді, розраховує і виводить оцінку за роботу); комп'ютерний контроль знань (забезпечується завдяки спеціальним комп'ютерним програмам, в яких здійснюється формування індивідуального набору контрольних завдань; виведення завдань на екран; аналіз відповідей студента; виставлення оцінки; зберігання результатів контролю і даних про роботу студента з навчальною програмою); віддалений контроль знань (застосування сучасних технічних засобів зв'язку і передачі інформації між студентом і викладачем).

2. Окреслено технічні та дидактичні аспекти алгоритмічного тестування як засобу контролю та корекції знань студентів. Так, з технічної точки зору алгоритмічне тестування полягає у виконанні алгоритму (програми) на деякій множині початкових даних і порівнянні отриманих результатів із заздалегідь відомими (еталонними) з метою встановлення відповідності різних властивостей і характеристик алгоритму (програми) умові задачі. З дидактичної точки зору під алгоритмічним тестуванням розуміють вид тесту, специфічний для предметної області алгоритмізації та програмування, який поєднує переваги тестів у відкритій формі з можливостями автоматизованої перевірки, в тому числі дистанційної.

Обґрунтовано переваги алгоритмічного тестування над традиційними засобами контролю завдяки зниженню долі суб'єктивізму, скороченню часу для перевірки правильності виконання алгоритмів на великій кількості наборів даних, підвищенню мотивації та зацікавленості студентів у результатах навчання, можливостям отримання об'єктивної інформації про рівень засвоєння студентами навчального матеріалу для організації відповідної корекції.

3. Визначено роль і місце алгоритмічного тестування у системі підготовки майбутніх учителів математики в університетах, зокрема, при вивченні курсу «Основи алгоритмізації та програмування», що дозволяє підвищити ефективність алгоритмічної підготовки.

4. Розроблено методичну систему організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх вчителів математики, що ґрунтується на принципі особистісно-орієнтованого навчання. У межах запропонованих функціональної та організаційної структури системи алгоритмічного тестування побудовані моделі: розробки алгоритмічного тесту, організації алгоритмічного тестування, моніторингу підготовки алгоритмічних тестів та результатів алгоритмічного тестування.

5. На основі узагальнення цілей і функцій курсу «Основи алгоритмізації та програмування», аналізу вимог до підготовки фахівця в галузі інформатики обґрунтовано необхідність формування його алгоритмічної компетентності, яка включає в себе знання з теорії алгоритмізації та програмування, уміння складати алгоритми, використовуючи базові структури, реалізовувати алгоритми структурними програмами, ефективно вибирати типи та структури даних для зберігання інформації, структурувати задачу за допомогою процедур та функцій. Відповідні критерії дозволили виділити такі рівні сформованості алгоритмічної компетентності майбутнього вчителя математики: ознайомлювальний, базовий, репродуктивно-пошуковий, продуктивний.

6. Теоретично обґрунтовано та експериментально перевірено ефективність методичної системи організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх учителів математики з використанням інформаційно-комунікаційних технологій. Обґрунтовано, що з метою підвищення результативності, об'єктивності та забезпечення систематичності контролю, доречним є використання сучасних інформаційно-комунікаційних технологій, яке передбачає також ефективне здійснення самокорекції при вивченні курсу алгоритмізації та програмування у ВНЗ.

Результати експерименту, проведеного при перевірці положень дисертаційного дослідження засвідчують, що використання під час навчального процесу створеної системи організації алгоритмічного тестування для майбутніх учителів математики у ВНЗ забезпечує підвищення показників залишкових знань та умінь студентів.

Подальше дослідження проблеми, порушеної у дисертації доцільно проводити за напрямом розробки та впровадження у навчальний процес системи диференційованого контролю та корекції навчальних досягнень студентів з алгоритмізації для майбутніх вчителів математики у ВНЗ, широкого застосування сучасних інформаційно-комунікаційних технологій з різних тем курсу, а також удосконалення системи навчальних та контрольно-коригуючих завдань і дослідження шляхів активізації пізнавальної діяльності студентів в умовах контролю та корекції їх знань та умінь.

НАУКОВІ ПРАЦІ, В ЯКИХ ОПУБЛІКОВАНІ ОСНОВНІ НАУКОВІ РЕЗУЛЬТАТИ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті в наукових фахових виданнях:

1. Сніжко М.В. Методична система організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх вчителів математики / М.В. Сніжко // Інформаційні технології в освіті: [зб. наук. праць/ ред. кол.: Співаковський О.В. (гол. ред.) та ін.]. - Херсон: Вид-во ХДУ, 2010. - Вип. 5 - С. 160-167.

2. Сніжко М.В. Організація самостійної роботи майбутніх учителів математики у процесі алгоритмічної підготовки / М.В. Сніжко // Педагогічна освіта: теорія і практика. Педагогіка. Психологія: [зб. наук. праць/ ред. кол.: Огнев'юк В.О. (гол. ред.) та ін. ]. - К.: Київськ. ун-т ім. Бориса Грінченка, 2010.- №2(14).- С. 31-37.

3. Співаковський О.В. Педагогічний експеримент для перевірки ефективності методичної системи організації алгоритмічного тестування в процесі підготовки майбутніх вчителів математики / О.В. Співаковський , Н.В. Осипова, М.В. Сніжко // Інформаційні технології в освіті: [зб. наук. праць/ ред. кол.: Співаковський О.В. (гол. ред.) та ін. ]. - Херсон: Вид-во ХДУ, 2010. - Вип. 8. - С.23-30.

Опубліковані праці апробаційного характеру:

Матеріали і тези конференцій:

4. Пилипчук О.В. Інтелектуальний редактор запиту на пошук учбової інформації в електронному ресурсі за її змістом / О.В. Пилипчук, А.Ю. Михайлюк, О.С. Михайлюк, М.В. Сніжко // Зб. праць IV Міжн. конф. ["Нові інформаційні технології в освіті для всіх: інноваційні методи та моделі"] (Київ, 2009 р.) / Інститут Кібернетики АН України. - Київ, 2009. - С. 142-148.

5. Михайлюк А.Ю. Технологія впровадження новітніх інформаційно-аналітичних систем у навчальний процес / А.Ю. Михайлюк, Л.М. Огнівчук, М.В. Сніжко // Освіта в інформаційному суспільстві: до 25-річчя шкільної інформатики: матеріали Всеукр. наук.-практ. конф. ["Освіта в інформаційному суспільстві: до 25-річчя шкільної інформатики"] (Київ, 2010 р.) / КМПУ. - К.: Київськ. ун-т ім. Бориса Грінченка, 2010. - С. 56-62.

Опубліковані праці, які додатково відображають наукові результати дисертації:

Статті в інших виданнях:

6. Тарасенко В.П. Функціональність спеціалізованих інформаційно-аналітичних систем для підтримки інформаційно-навчальної діяльності / В.П.Тарасенко, А.Ю.Михайлюк, М.В.Сніжко, Л.М.Бігун // Проблеми інформатизації та управління: [зб. наук. праць/ ред. кол.: Жуков І.А. (гол. ред.) та ін. ]. - Київ: НАУ, 2009. - Вип. 3(27). - С.123-130.

7. Михайлюк А.Ю. Квазісемантичний пошук текстових даних в електронному інформаційному ресурсі/ А.Ю.Михайлюк, О.В.Пилипчук, М.В.Сніжко, В.П.Тарасенко // Радиоэлектроника и информатика [науч.-техн. журнал/ ред. кол.: Бондаренко М.Ф. (гл. ред.) и др. ]. - Харьков: Харьковский национальный университет радиоэлектроники, 2009. - № 3(46). - С.61-67.

8. Михайлюк А.Ю. Про деякі напрямки інформатизації вищої освіти в умовах сьогодення / А.Ю. Михайлюк, М.В. Сніжко, Л.М. Бігун // Вища освіта України Тем. вип. ”Вища освіта України у контексті інтеграції до європейського освітнього простору”, 2009р.- Дод. 4. - Том І (13). - С.457-463.

Патенти та свідоцтва:

9. Пат. 90647 Україна, МПК G06F 17/30, G06F 17/40. Моніторингова інформаційно-аналітична система / В.М. Базиленко, М.Г. Лукашевич, А.Ю. Михайлюк, М.В. Сніжко; заявник та власник Товариство з обмеженою відповідальністю «ІНТЕЛ-СОФТ». - заявл. 18.03.2010; опубл. 11.05.2010, Бюл. №9.

10. Пат. на корисну модель 55574 Україна, МПК G06F 17/30, G06F 17/40. Універсальна моніторингова інформаційно-аналітична система / В.М. Базиленко, В.Ф. Гришачов, М.Г. Лукашевич, А.Ю. Михайлюк, Л.М. Огнівчук, М.В. Сніжко; заявник та власник Товариство з обмеженою відповідальністю «ІНТЕЛ-СОФТ». - Заявл. 15.11.2010; Опубл. 10.12.2010; Бюл.№23.- 16с.

...