Методические основы формирования логической культуры будущих информатиков

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 378.14.016.02:004.738.52(574)

Методические основы формирования логической культуры

будущих информатиков

13.00.02 - Теория и методика обучения и воспитания

(информатика, информатизация образования)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

Джарасова Гульжан Сагидуллаевна

Алматы, 2010

Работа выполнена в Павлодарском государственном университете им.С.Торайгырова

Научные руководители: доктор педагогических наук Нурбекова Ж.К. доктор педагогических наук Дроботун Б.Н.

Официальные оппоненты: доктор педагогических наук Гриншкун В.В. кандидат педагогических наук Конева С.Н.

Ведущая организация: Казахский государственный женский педагогический университет

Защита диссертации состоится «31» марта 2010 года в 16.00 часов на заседании объединенного диссертационного совета ОД 14.65.02 при Национальной академии образования им. Ы. Алтынсарина (050010, Алматы, ул. Жамбыла, 25, 2-й этаж, актовый зал)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Национальной академии образования им. Ы. Алтынсарина (050010, Алматы, ул. Жамбыла, 25, 1-й этаж)

Автореферат разослан «___» __________ 2010 года

Ученый секретарь

диссертационного совета Е.Ы.Бидайбеков



Т?йін

Жарасова Г?лжан Са?идулла?ызы

Болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыруды? ?дістемелік негіздері

13.00.02 - О?ыту ж?не т?рбиелеу теориясы мен ?дістемесі (информатика, білім беру ж?йесін а?параттандыру)

Мемлекетімізді? ІТ-?німдер ?зірлеу саласында б?секеге ?абілетті болып ?алыптасуын ?амтамасыз етуді? бір жолы жо?ары де?гейде абстрактілі ойлай білетін, жеке ж?не к?сіби шеберліктері шы?дал?ан мамандар даярлау болып табылады. Информатика ?ылымыны? ?рдісті дамуы (предикатты ба?дарламалау, логикалы? ба?дарламалау ж?не т.б.) информатик мамандарды? логикалы? даярлы?ын дамыту?а ы?пал ететін ?дістемені ?зірлеуге ж?йелі т?рде ?арауды талап етеді.

Зерттеу нысаны: жо?ары о?у орындарында «Информатика» маманды?ы студенттерін негізгі ж?не мамандандыру п?ндеріне о?ыту ?дерісі.

Зерттеу ма?саты: Болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыруды? ?дістемелік ж?йесіні? ?ылыми-теориялы? ж?не ?діснамалы? негіздемелерін ??ру.

Зерттеу міндеттері:

- болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыру?а ?атысты ?олданыста?ы ?ылыми ?дістемелік ?дістерге талдау ж?ргізу;

- о?ыту мазм?нын аны?тау ма?сатында болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетіні? негізгі ??раушыларын аны?тау;

- болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетіні? ?алыптасуына ?сер ететін, информатика математикалы? п?ндерді о?ыту ??ралдары мен ?дістемесін ?зірлеу;

- «Информатика» маманды?ы студенттеріні? логикалы? м?дениетініні? ?алыптас?анды?ыны? санды? ж?не сапалы? к?рсеткіштерін аны?тау;

- ?зірленген ?дістемелік ж?йеге сына?ты тексеруді ж?ргізу.

Зерттеу ?дістері: диссертация та?ырыбы бойынша философиялы?, психологиялы?-педагогикалы? ж?не ?дістемелік, техникалы? ?дебиеттерді талдау; болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыру?а ?атысты конструктивті с?ра?тарды талдау; логикалы? м?дениетті ?алыптастыру?а ?атысты ?олданыста?ы т?жірибелерді ж?не ?зіндік о?ыту т?жірибесін жалпылау.

Зерттеу н?тижелері:

- болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыру ?ажеттілігі негізделді;

- математикалы? п?ндер мен информатика курстары ж?йесі п?ндері арасында?ы п?наралы? байланыстарды аны?тау ж?не ?олдану ар?ылы, болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыру?а ба?ыттал?ан о?ытуды? мазм?ны, оны ж?йелі ?йымдастыру мен та?дау ??рылымы аны?талды;

- болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыру?а ы?пал ететін информатикалы?-математикалы? п?ндерді о?ытуды? ??ралдары мен ?дістемесі ?зірленді;

- «Информатика» маманды?ы студенттеріні? логикалы? м?дениетініні? ?алыптас?анды?ыны? санды? ж?не сапалы? к?рсеткіштері аны?талды.

Зерттеу ?орытындысы:

- болаша? информатиктерді даярлау моделі алын?ан, оларды? логикалы? м?дениетін ?алыптастыру т?жырымдамасы ай?ындал?ан, логикалы? есептеу, «абстракциядан» ?дісі ж?не индукция мен дедукция ?дістері бойынша білім мен біліктерді? болаша? информатиктерді даярлауда алатын орны мен ат?аратын ролі аны?тал?ан. «Информатика» маманды?ы студенттеріні? логикалы? ?дістер бойынша пропедевтикалы? дайынды?тары зерттелді;

- болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетіні? негізгі ??раушылары ж?не ??рылымы ай?ындалды, болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетіні? ?алыптасуына ы?пал ететін п?ндер ?атары аны?талды; дидактикалы? бірліктер ж?йесіні? математикалы? моделін т?р?ызу ж?не оны талдау ар?ылы, болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыруда?ы о?ыту мазм?ныны? а?паратты? б?лігі ж?не логикалы? реттелуі негізделді;

- информатика-математикалы? п?ндерді о?ытуды?, болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениеті ?алыптасуына ж?не дамуына ы?пал ететін, ??ралдпр мен ?дістемесі ?зірленді. Болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыруда о?ытуды? негізгі ?дістері ретінде кейс-?діс ж?не кескіндеу картасы ?дісі ?сынылады. Болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыруды? на?ты ??ралы ретінде тірек конспектілері, о?ыту, ба?алау ж?не ба?ылау тестілік тапсырмалар ж?йесі, тапсырмалар мен электронды плакаттар аны?талды. Болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыруда студенттерді? ?ылыми зерттеу ж?мыстарыны? ролі аны?талды;

- информатика-математикалы? п?ндерді о?ытуды? алын?ан ?дістемесіні? болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыруды? тиімділігіні? артуына о? ?сері сына? деректерін талдау ар?ылы д?лелденді. ?сыныл?ан ?дісті? н?тижелілігі толы?ты?, беріктілік, т?йсіктік ж?не тере?дік коэффициенттері ар?ылы ба?аланды; осы ма?сатта болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетіні? ?алыптас?анды? де?гейін аны?тау?а м?мкіндік беретін арнайы тестілік тапсырмалар ж?йесі ??рылды.

Зерттеу н?тижелерін сына?тан ?ткізу: С.Торай?ыров атында?ы Павлодар мемлекеттік университетіні? информатика ж?не а?паратты? ж?йелер кафедрасыны? отырыстарында, С.Торай?ыров атында?ы ПМУ-ды? ?ылыми-?дістемелік семинарларында (Павлодар, 2001, 2002, 2004, 2006, 2008, 2009), Абай атында?ы ?аз?ПУ-ді? ?ылыми-?дістемелік семинарында (Алматы, 2008, 2009), «Техникалы? жо?ары о?у орындарда о?ытуды компьютерлендіру ж?не білімді гуманизациялау м?селелері» атты халы?аралы? ?ылыми-т?жірибелік конференциясында (Пенза, 2003), «Торай?ыров о?улары» атты республикалы? ?ылыми-т?жірибелік конференциясында (Павлодар, 2003); «Теориялы? ж?не ?олданбалы механика м?селелері» атты халы?аралы? ?ылыми конференциясында (Алматы, 2006); «Білім берудегі а?паратты? ж?не коммуникациялы? технологиялар» атты ?ылыми-т?жірибелік конференциясында (Екатеринбург, 2009), «С?тпаев о?улары» атты жас ?алымдар, студенттер ж?не о?ушыларды? халы?аралы? ?ылыми конференциясында (Павлодар, 2002, 2003, 2004, 2006, 2008, 2009) баяндама ж?не хабарлама т?рінде ж?ргізілді.

Зерттеуді? теориялы? ??ндылы?ы: болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетіні? негізгі ??раушыларыны? ??рылымы аны?талды ж?не теориялы? жа?тан негізделді; логикалы? м?дениетті ?алыптастыруды? ?ылыми-теориялы? ж?не генетикалы? ал?ышарттары ай?ындалды, олар о?ытуды? ?дістемелік ж?йесін ??ру кезінде ?олданылды.

Зерттеуді? практикалы? ??ндылы?ы: болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетіні? ?алыптасуына ы?пал ететін шо?ырлан?ан дидактикалы? бірліктер ж?йесі аны?тал?ан, логикалы? м?дениетті ?алыптастыру ??ралдары ?зірленген: о?у-?дістемелік материалдар, о?ытушы ж?не ба?ылаушы сипатта?ы тестілік тапсырмалар ж?йесі, сондай-а? болаша? информатиктерде логикалы? м?дениетті? ?алыптасу де?гейін аны?тау?а м?мкіндік беретін тестілік тапсырмалар н?с?алары.

Енгізу бойынша ?сыныстар: диссертациялы? зерттеуді? н?тижелері болаша? информатиктерді ?о?ам тапсырысына сай тиімді даярлау?а ы?пал етеді. ?зірленген ?дістеме «Информатика», «А?паратты? ж?йелер», «Есептеу техникасы ж?не ба?дарламалау» маманды?тары студенттерін о?ытуда ?олданылуы м?мкін.

Зерттеу нысанын дамыту м?селесі туралы болжамды? ?й?арымдар: алын?ан ?ылыми н?тижелер зерттеу м?селелерін шешуге ба?ыттал?ан ж?не болаша? информатиктерді даярлауды кемелдендіруге ы?пал етеді. Болаша? информатиктерді? логикалы? м?дениетін ?алыптастыру м?селесі ?рі ?арай б?л ба?ытта?ы ?діснаманы ??растыруды талап етеді.

Summary

Jarassova Gulzhan Sagidullayevna

Methodical bases of formation of prospective computer engineer's logic culture

13.00.02 - Theory and methods of teaching and education (computer science, education informatization)

The preparation of the experts possessing by the high level of abstract thinking, personal and professional qualities is the one of the possible ways of competitiveness establishing of the state in the field of IT products development. For today the issues of formation of such qualities were considered by scientific methodologists-computer engineers and methodologists-mathematicians in the subject domains, and the modern line of development of a computer science (predicate programming, logic programming, etc.) demands the system approach to the development of the techniques promoting development of logic readiness of experts in sphere of informatics. The given problem defines the task for scientific research and the issue of development and construction of corresponding methodical system, as specifies in an urgency of the chosen theme of research.

Object of research: the teaching process to the basic and the main subjects of a specialty "Computer science" in high school.

Research objective: the development of the scientific-theoretical and methodological bases for methodical system of organization of logic culture of prospective computer engineers.

Research tasks:

- to carry out the analysis of existing scientifically-methodical approaches to formation of the logic culture of the prospective computer engineers;

- to define the basic components of the logic culture of prospective computer engineers in order to define the purpose of the training's content;

- to develop are training instruments and methodology to the informatics-mathematical disciplines, promoting the formation of logic culture of the prospective computer engineers;

- to define the quantitative and qualitative indicators of logic culture of students of a specialty "Computer science";

- to carry out the experimental check of the developed methodical system.

Research methods: studying and making analysis of the philosophical, psychological-pedagogical, methodical and technical literature on a research theme; studying of constructive issues of formation of computer engineers's logic culture; generalization of available practice and own experience of formation of logic culture.

Scientific novelty of research:

- necessity of formation of logic culture of the prospective computer engineers is proved;

- the training content and selection are defined; the structure of construction and system organization are focused on formation of logic culture of the prospective computer engineers by the means of revealing and applying of interdisciplinary communications of mathematical disciplines and disciplines of system of computer science courses;

- the instruments and methodology of training to the informatics-mathematical disciplines, promoting formation of logic culture of the prospective computer engineers are developed;

- the quantitative and qualitative indicators of logic culture of students of a specialty "Computer science" are defined;

As a result of the carried out research the following results have been received:

- the training model of the prospective computer engineers is constructed; the concept of formation of their logic culture is caused; the role and a place of knowledge and abilities on logic calculation, a method «from abstraction» both to inductive and deductive methods in preparation of the prospective computer engineers are defined. Propaedeutic preparation of students of a speciality "Computer science" on logic methods has been studied;

- the basic components and structure of logic culture of the prospective computer engineers are formulated, the list of the disciplines promoting formation of logic culture of the prospective computer engineers is defined; the structure, an informative part and logic orderliness of the content of training are proved by means of construction and the analysis of mathematical models of systems of didactic units at formation of logic culture of the prospective computer engineers;

- the methodical system of training to the informatics-mathematical disciplines, promoting formation and development of logic culture of the prospective computer engineers is developed. As the basic method of training at formation of logic culture of the prospective information scientists the case-method and a method of cards of representations are defined. As real tutorials at formation of logic culture of the prospective computer engineers the basic abstracts, systems of test tasks of training, diagnostic and supervising character, a problem and electronic posters are defined. The role of research work of students in formation of logic culture of the prospective computer engineers is defined;

- the positive influence of the developed training technique on increase of formation efficiency of logic culture of the prospective computer engineers is proved by means of the analysis of experimental data. Productivity of the offered technique is estimated through factors of completeness, durability, sensibleness and depth for which the special system of calculation was developed, allowing to define the level of logic culture of the prospective computer engineers.

Approbation of the results of research was carried out as reports and messages on meetings of computer science and information systems faculty of the Pavlodar state university named after S.Toraigyrov, scientifically-methodical seminars of Pedagogical State University named after S.Toraigyrov (Pavlodar, 2001, 2002, 2004, 2006, 2008, 2009), a scientifically-methodical seminar «Information of education and a training problems» at department of «Computer science and the applied mathematics» of Kazakh National Pedagogical University named after Abai (Almaty, 2008, 2009), at the international scientifically-practical conference «the Computerization of training and a problem of a humanisation of education in a technical Higher Educational Establishment» (Penza, 2003); republican scientifically-practical conference «Toraigyrov's readings» (Pavlodar, 2003); the international scientific conference "the Problem of theoretical and applied mechanics» (Almaty, 2006); Scientifically-practical conference «Information and communication technologies in education» (Yekaterinburg, 2009), the international scientific conference of young scientists, students and schoolboys «Satpaev's readings» (Pavlodar, 2002, 2003, 2004, 2006, 2008, 2009). Substantive provisions and results of research are reflected in publications.

The theoretical importance of work consists in definition and theoretically justification of the basic logic culture components of the prospective computer engineers; scientific-theoretical and genetic preconditions of formation of their logic culture which have been used at construction of author's methodical system are revealed.

The practical importance of research consists that the system of the integrated didactic units promoting formation of logic culture of the prospective computer engineers is defined; means of formation of their logic culture are developed: methodical materials, training and supervising systems of test tasks, and also variants of the test tasks, allowing to define the levels of logic culture of the prospective computer engineers.

Scientific-theoretical and practical results of dissertational research promote effective preparation of the prospective computer engineers according to inquiries of a society. The developed technique can be used in the course of training for students of specialties "Computer science", «Information systems», «Computer facilities and programming».

The received scientific results are directed on the solving of a problem of research and promote the perfection of preparation of the prospective computer engineers. The problem of formation of logic culture of the prospective computer engineers demands to construct methodology in the given direction.



Введение

На современном этапе развития науки одним из приоритетных направлений становится информатизация всех отраслей, что становится возможным только при качественной подготовке будущих специалистов к профессиональной деятельности в информационном обществе.

Вопросы подготовки будущих специалистов в условиях информатизации образования освещены в работах казахстанских ученых Т.О.Балыкбаева, Е.Ы.Бидайбекова, М.А.Бектемесова, Ж.А.Караева, С.К.Кариева, С.М.Кенесбаева, Е.У.Медеуова, К.С.Мусина, Ж.К.Нурбековой, С.Е.Чакликовой и других. логический культура информатик обучение

В своем исследовании под «будущими информатиками» мы будем подразумевать студентов специальности 050602 Информатика (ГОСО РК 3.08.066-2004, ГОСО РК 3.08.317-2006), которым по окончании обучения в вузе присваивается академическая степень «бакалавр информатики». Проблемам подготовки будущих информатиков посвящены работы таких ученых, как Е.Ы.Бидайбекова, М.А.Бектемесова, В.В.Гриншкуна, Э.А.Кузнецова, М.П.Лапчика, В.М.Монахова, Ж.К.Нурбековой, С.И.Шварцбуда, М.В.Швецкого и др. Очевидной основой исследований перечисленных авторов является тесная связь математики и информатики. Математика и информатика имеют общую основу, состоят из общих дисциплин таких, как теория вычислений, математическая логика, дискретная математика, теория множеств, теория графов, теория вероятностей, теория информации, изучению которых посвящены работы таких ученых как П.С.Александров, Е.Ы.Бидайбеков, С.С.Гончаров, Б.Н.Дроботун, Ю.Л.Ершов, А.И.Мальцев, А.Робинсон, Х.Роджерс, Р.Сикорский, А.Тьюринг, Р.Р.Фокин и другие.

Одним из возможных путей становления конкурентоспособности государства в области разработки IT-продуктов является подготовка специалистов, обладающих высоким уровнем абстрактного мышления, личностных и профессиональных качеств. На сегодняшний день вопросы формирования таких качеств рассматривались учеными методистами-информатиками и методистами-математиками в своих предметных областях, а современная тенденция развития науки информатики (предикатное программирование, логическое программирование и др.) требует системного подхода к разработке методик, способствующих развитию логической подготовленности специалистов информатиков. Данная проблема определяет для методистов-информатиков задачу научного исследования вопроса разработки и построения соответствующей методической системы, что и указывает на актуальность выбранной темы исследования.

При этом налицо противоречие между необходимостью формирования логической культуры в соответствии с потребностями общества с одной стороны, и отсутствием специальной методики обучения в этой области с другой стороны.

Из установленного противоречия логически вытекает проблема диссертационного исследования: каковы научно-методические и методологические основы формирования логической культуры будущих информатиков.

Цель исследования: разработка научно-теоретических и методологических оснований методической системы формирования логической культуры будущих информатиков.

Объект исследования: процесс обучения базовым и профилирующим дисциплинам студентов специальности «Информатика» в вузе.

Предмет исследования: теория и методика формирования логической культуры будущих информатиков.

Гипотеза исследования: если обучать студентов специальности «Информатика» основным методам и технологиям информатики путем углубления знаний по базовым и профилирующим дисциплинам, раскрывая их содержательную часть посредством выявления и использования логико-алгебраической методологии, то это будет способствовать формированию общих знаниевых структур, технологий и схем мышления, а также механизмов приведения их в действие в нестандартных ситуациях, как основных составляющих логической культуры, необходимой в профессиональной деятельности будущих информатиков, так как современная компьютерная математика является основой выявления и использования междисциплинарных связей в процессе обучения предметным областям информатики.

В соответствии с гипотезой были поставлены следующие задачи:

- провести анализ существующих научно-методических подходов к формированию логической культуры будущих информатиков;

- определить основные составляющие логической культуры будущих информатиков с целью определения содержания обучения;

- разработать средства и методику обучения информатико-математическим дисциплинам, способствующую формированию логической культуры будущих информатиков;

- определить количественные и качественные показатели сформированности логической культуры студентов специальности «Информатика»;

- провести экспериментальную проверку разработанной методической системы.

Методы исследования: изучение и анализ философской, психолого-педагогической, методической, технической литературы по теме исследования; изучение конструктивных вопросов формирования логической культуры будущих информатиков; обобщение имеющейся практики и собственного опыта формирования логической культуры.

Теоретико-методологической основой исследования являются концепция информатизации системы образования Республики Казахстан, тенденции социально-экономического развития, научно-технического прогресса, труды педагогов и психологов, в которых рассматривались формально-логические аспекты обучения предметным областям информатики (В.Белошапка, Р.Дименштейн, А.Яковлев, В.А.Острейковский, Е.Ы.Бидайбеков, Ж.К.Нурбекова, А.П.Ершов и других), теория междисциплинарных связей (И.Д. Зверев, К.Д. Ушинский, П.Н. Шимбирев, И.Т. Огородников, А.М.Мубараков и другие), методика обучения логико-алгебраическим дисциплинам в вузе (В.П.Игошин, Б.Н.Дроботун и другие).

Научная новизна исследования:

- обоснована необходимость формирования логической культуры будущих информатиков;

- определено содержание обучения, отбор, структура построения и системной организации которого ориентированы на формирование логической культуры будущих информатиков посредством выявления и использования междисциплинарных связей математических дисциплин и дисциплин системы курсов информатики;

- разработаны средства и методика обучения информатико-математическим дисциплинам, способствующие формированию логической культуры будущих информатиков;

- определены количественные и качественные показатели сформированности логической культуры студентов специальности «Информатика».

Теоретическая значимость работы заключается в том, что определена и теоретически обоснована структура базовых составляющих логической культуры будущих информатиков; выявлены научно-теоретические и генетические предпосылки формирования их логической культуры, которые были использованы при построении авторской методической системы.

Практическая значимость исследования состоит в том, что определена система укрупненных дидактических единиц, способствующих формированию логической культуры будущих информатиков; разработаны средства формирования их логической культуры: учебно-методические материалы, системы тестовых заданий обучающего и контролирующего характера, а также варианты тестовых заданий, позволяющие определить уровни сформированности логической культуры будущих информатиков.

На защиту выносятся:

- обоснование необходимости формирования логической культуры будущих информатиков;

- содержание обучения при формировании логической культуры будущих информатиков;

- средства и методика обучения информатико-математическим дисциплинам, ориентированная на формирование логической культуры будущих информатиков;

- количественные и качественные показатели сформированности логической культуры студентов специальности «Информатика».

Этапы исследования

На первом этапе (2000 - 2004 гг.) изучалась психолого-педагогическая, методическая и научная литература по теме диссертационного исследования, определялась и теоретически обосновывалась структура логической культуры будущих информатиков.

На втором этапе (2004 - 2007 гг.) выявлялись междисциплинарные и внутридисциплинарные связи дисциплин, при изучении которых формируется и развивается логическая культура будущих информатиков; определялись учебные темы (укрупненные дидактические единицы), способствующие формированию логической культуры будущих информатиков; разрабатывалась методическая система формирования логической культуры.

На третьем этапе (2007 - 2009 гг.) в ходе эксперимента на практике проверялась эффективность разработанной методической системы формирования логической культуры будущих информатиков. В ходе экспериментальной деятельности была подтверждена гипотеза исследования, полученные результаты были оформлены в виде диссертационной работы.

Апробация результатов исследования осуществлялась в форме докладов и сообщений на заседаниях кафедры информатики и информационных систем Павлодарского государственного университета имени С.Торайгырова, научно-методических семинарах ПГУ имени С.Торайгырова (Павлодар, 2001, 2002, 2004, 2006, 2008, 2009), научно-методическом семинаре «Информатизация образования и проблемы обучения» при кафедре «Информатика и прикладная математика» КазНПУ имени Абая (Алматы, 2008, 2009), на международной научно-практической конференции «Компьютеризация обучения и проблемы гуманизации образования в техническом ВУЗе» (Пенза, 2003); республиканской научно-практической конференции «Торайгыровские чтения» (Павлодар, 2003); международной научной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики» (Алматы, 2006); научно-практической конференции «Информационные и коммуникационные технологии в образовании» (Екатеринбург, 2009), международной научной конференции молодых ученых, студентов и школьников «Сатпаевские чтения» (Павлодар, 2002, 2003, 2004, 2006, 2008, 2009). Основные положения и результаты исследования отражены в публикациях.

Диссертация состоит из введения, двух разделов, заключения, списка использованных источников и приложений.



Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, определяется объект, предмет, цели, задачи и методы исследования, выдвигается гипотеза, характеризуется научная новизна и практическая значимость исследования, приводятся положения, которые выносятся на защиту, а также данные об апробации и внедрении разработанных методических подходов к формированию логической культуры будущих информатиков.

В первом разделе «Теоретические основы формирования логической культуры будущих информатиков» разработан ряд вопросов теоретического характера.

В пункте 1.1 «Пропедевтика формирования логической культуры будущих информатиков» построена модель подготовки будущих информатиков, раскрыты мотивационные предпосылки формирования логической культуры будущих информатиков, отражены результаты выявления, анализа и пропедевтического изучения составляющих логической культуры будущих информатиков в школьных курсах математики и информатики.

Сопоставление различных моделей подготовки будущих информатиков позволило нам построить инновационную модель подготовки будущих информатиков на основе четырехуровневой модели, предложенной Ж.К.Нурбековой, и экономической модели подготовки IT-специалистов (ЮНЕСКО), которая определяет обобщенную структуру подготовки будущих информатиков, направленную на формирование профессиональной компетентности.

Анализ проблематики, связанной с выявлением элементов недостаточности школьной информатико-математической подготовки обучающихся для формирования должного уровня логической культуры будущих информатиков показывает, что содержание вузовской подготовки должно строиться с учетом следующих положений: подготовки к освоению программ собственно профессионального (в рамках дисциплин системы курса информатика) образования; коррекции и выравнивания уровня школьной подготовки студентов по математическим дисциплинам и информатике до уровня обеспечивающего осознанное усвоение вузовских дисциплин по информатико-математическим направлениям. В качестве одного из путей решения проблемы коррекции школьной подготовки студентов, нами была разработана программа дисциплины «Вводный курс математики» и опубликован соответствующий учебник.

В пункте 1.2 «Теоретико-математические основы формирования логической культуры будущих информатиков», в рамках построенной модели подготовки будущих информатиков, разработаны концептуальные основы формирования логической культуры будущих информатиков, определены роль и место знаний, умений и навыков в таких областях математической логики как: логические исчисления, методы «от абстракции», индуктивные и дедуктивные методы.

С целью подготовки к умственной деятельности, обеспечивающей профессиональную состоятельность будущих информатиков, особую значимость приобретает формирование логической культуры будущих информатиков. Изучая математические предпосылки основных интеллектуальных средств, определенных Э.Дейкстра и конкретизацию метода определений «от абстракции», предложенную Б.Н.Дроботуном, мы смогли определить их значимость, роль и место в математической составляющей процесса подготовки будущих информатиков (Таблица 1).

Так как логическая культура состоит из: определенной совокупности знаний о средствах мыслительной деятельности, ее формах и законах; умения использовать эти знания в практике мышления; навыков анализа мыслей, мы, с учетом мотивационных и математических предпосылок формирования логической культуры будущих информатиков, определили следующую структуру их логической культуры:

- знания, умения и навыки в области методологии познания;

- знания и умения по логическому исчислению;

- умения применять метод «от абстракции»;

- навыки по применению индуктивных и дедуктивных методов в области программирования.

В пункте 1.3 «Логическая культура как необходимый элемент подготовки будущих информатиков» дано доказательное обоснование необходимости формирования логической культуры будущих информатиков, поставлены цели ее формирования, определен цикл информатико-математических дисциплин, способствующих эффективному формированию логической культуры будущих информатиков.

При формировании логической культуры студентов специальности 050602-Информатика ключевую позицию занимают алгоритмы построения синтаксической составляющей формализованных языков, которые являются инструментами синтаксического анализа языков программирования. Для глубокого освоения технологий семантического анализа, будущему информатику необходимы знания и умения выявления и использования содержательных возможностей формальных языков. Формализация таких понятий как «Доказательство», «Алгоритм», «Определимость» и «Эффективная вычислимость» позволяет будущему информатику осуществить: рациональный выбор из известного множества алгоритмов решения данной задачи наиболее эффективный алгоритм; получить временные оценки решения сложных задач; обеспечить получение достоверных оценок невозможности решения некоторой задачи за определенное время и, кроме того, осуществить разработку и совершенствование эффективных алгоритмов решения задач в области обработки информации на основе практического анализа. Специфика индуктивных и дедуктивных методов способствует выявлению и описанию пошаговых процессов построения языка и его семантик, а также обеспечивает возможности использования формальных языков для описания структурных свойств алгебраических систем.

Итоги исследования мотивов формирования логической культуры будущих информатиков позволили определить цели формирования логической культуры будущих информатиков: развитие абстрактного логико-алгебраического мышления студентов; отработка навыков построения математических моделей объектов, явлений и процессов окружающей действительности; обеспечение возможностей пропедевтики современных языков программирования и информационных технологий; создание условий освоения методологии современной науки и формирование умений и навыков их применения; подготовка студентов специальности 050602-Информатика к эффективному применению основных методов информатики в своей профессиональной деятельности. Для достижения целей формирования логической культуры будущих информатиков целесообразно воспользоваться кейс-методом и методом карт представлений.

Во втором разделе «Методические основы формирования логической культуры будущих информатиков» обобщается опыт разработки средств и методики обучения, способствующей наиболее действенным путем активизации процесса формирования логической культуры будущих информатиков, а также дается описание подходов к постановке и проведению педагогического эксперимента, в результате которого была получена, в частности, система тестовых заданий, позволяющая определить степень сформированности логической культуры студентов специальности «Информатика».

В пункте 2.1 «Содержание обучения при формировании логической культуры будущих информатиков» раскрыты структура, информативная часть, определены логическая упорядоченность содержания обучения и факторы, обеспечивающие целостность и относительную самостоятельность содержания обучения.

Структуру и содержание обучения, ориентированные на формирование логической культуры будущих информатиков, а также их логическую и системную обусловленность, мы определили, применяя математические методы к выявлению оптимального порядка введения системы дидактических единиц при изучении конкретных дисциплин (или отдельных разделов этих дисциплин). Нами выделены 35 укрупненных дидактических единиц, составляющих теоретическую основу логической культуры будущих информатиков по математическим дисциплинам и дисциплинам системы курсов информатики (именно эти дисциплины мы подразумевали под информатико-математическими дисциплинами).

Возведение матрицы А в 2, 3, ..., т степени и анализ полученных результатов осуществлен посредством программного продукта «Электронный проектировщик содержания учебных курсов (программа для ЭВМ)», разработанного преподавателями кафедры информатики и информационных систем ПГУ им.С.Торайгырова.

В пункте 2.2 «Средства обучения, используемые при формировании логической культуры будущих информатиков» обосновывается эффективность применения таких средств обучения как опорные конспекты, тестовые задания, электронные плакаты, а также определяется роль и значимость применения программных продуктов, разработанных студентами в процессе формирования логической культуры будущих информатиков.

Основываясь на классификации средств организации обучения программированию в высшей школе, мы построили классификацию средств формирования логической культуры будущих информатиков (Рисунок 3).

Определим авторский опорный конспект дисциплины как соответствующее требованиям ГОСО специальности 050602-Информатика и действующих типовых программ, отработанное в структурном и содержательном отношении краткое изложение материла данной дисциплины в терминах строго выверенной и логически безупречной иерархии понятий, определений и теорем; в символах наиболее употребляемой в современной литературе системы символических обозначений и в формах, учитывающих специфику специальности и способствующих максимальной мобилизации творческой активности студента на изучение дисциплин. Нами также был разработан сборник электронных плакатов, основанных на ситуационном методе обучения и методе применения карт представлений.

Средства формирования логической культуры будущих информатиков включает и карты представлений по всем темам. Карты представлений также можно применять при рассмотрении отдельных задач по изучаемой теме. В качестве виртуальных средств обучения можно выделить такие средства как прикладные пакеты Matlab, Mathcad, Electronics Workbench, которые применимы по дисциплинам «Основы схемотехники», «Численные методы» и др. Также следует уделять особое внимание на разработку студентами программных продуктов по реализации различных алгоритмов, рассматриваемых на занятиях.

В пункте 2.3 «Методика обучения информатико-математическим дисциплинам для формирования логической культуры будущих информатиков» рассматриваются вопросы по организации и проведению логической культуры будущих информатиков.

При интенсивном внедрении кредитной технологии в образовательный процесс вузов республики, содержание формирования логической культуры должно быть ориентировано на организацию самостоятельной деятельности студента. Традиционно, в современном вузе процесс обучения студентов дисциплинам системы курсов информатики осуществляется следующим образом.

В методике обучения, ориентированной на формирование логической культуры будущих информатиков, особая роль отводится научно-исследовательской работе студентов (НИРС). Для выполнения научно-исследовательской работы студентам необходим высокий уровень сформированности абстрактного логико-алгебраического мышления, являющегося важнейшей составляющей логической культуры информатика. С другой стороны выполнение НИРС также способствует формированию логической культуры будущих информатиков. То есть при каждом участии в научно-исследовательских проектах у студентах происходит обогащение логической культуры.

Педагогические исследования в области формирования логической культуры будущих информатиков позволили нам определить схемы чтения лекций и проведения практических/лабораторных занятий, основанные на раскрытии темы через междисциплинарные/внутридисциплинные связи и использование задач и проблемных ситуаций для самостоятельного изучения (Рисунок 6). Каждая лекция завершается составлением ее карты-памяти, которая является практической реализацией метода карт представлений.

Опыт преподавания дисциплин показал возможность установления взаимосвязи компонентов методической системы формирования логической культуры будущих информатиков.

В пункте 2.4 «Результаты педагогического эксперимента» показано содержание и результаты педагогического эксперимента, который содержит поисковый, констатирующий и формирующий этапы.

На поисковом этапе были исследованы ГОСО специальностей 010540, 050602 - Информатика, отчеты по учебным планам Computing Curricula 1991, 2001, 2005, программы подготовки студентов в области информатики казахстанских и зарубежных вузов, изучалась научно-методическая литература по формированию логической культуры будущих информатиков. Определены содержательные линии формирования их логической культуры.

Для определения основных мотивационных предпосылок необходимости формирования логической культуры, был проведен опрос среди специалистов, выпускников 2000-2008 годов ПГУ им.С.Торайгырова специальностей

«Информатика», «Информационные системы», «Вычислительная техника и программирование», «Математика и информатика», «Физика и информатика». Багаж знаний, определяющих содержание логической культуры будущих информатиков, в соответствии с технологиями нашего анкетирования, был разбит на три части: логические исчисления (30% из числа опрошенных отметили их высокую значимость в своей профессиональной деятельности); индуктивные и дедуктивные методы (их высокую значимость отметили 27%); метод «от абстракции» (его высокую значимость отметили 33%).

Нами, в качестве определяющего способа организации экспериментального обучения, была выбрана константная методика. При проведении эксперимента результаты экспериментальной группы сопоставлялись с входными данными студентов (входной контроль знаний студентов 1 курса) и выходные данные с эталонным образцом (условная контрольная группа). Эти данные определялись по балльно-рейтинговой оценке знаний обучающихся, согласно которой 90-100% соответствует оценке «отлично».

На формирующем этапе педагогического эксперимента была верифицирована гипотеза диссертационного исследования. Систему основных уровневых критериев оценки результатов сравнения сформированности логической культуры определила классификация предложенных студентам заданий, систему качественных показателей - полнота, прочность, осознанность, глубина (сформированности логической культуры). В результате

формирующего этапа педагогического эксперимента данные по средним значениям группы (Рисунок 8) показали, что знания, связанные с освоением понятийно-терминологической базы возросли на 44%, сформированность навыков применения средств алгоритмической и дедуктивной компонент на 57%, овладение синтаксической и семантической составляющими формализованных языков на 49%.

В эксперименте проверка гипотезы осуществлялась с помощью статистического критерия Пирсона (хи-квадрат). Для обеспечения завершенности представлений о мере позитивного воздействия методик и технологий разработанной методической системы на результативность обучения дисциплинам «Дискретная математика и математическая логика» и «Теория языков и автоматов» приведем таблицу коэффициентов полноты, прочности, осознанности и глубины (сформированности логической культуры).

В соответствии с дидактическим принципом прочности усвоения знаний для определения уровня остаточных знаний был проведен анализ курсовых и дипломных работ, а также НИРС, выполненных студентами в последние три года. Этот анализ показал, что сформированность логической культуры положительно влияет на выбор и применение эффективных алгоритмов решения задач.



Заключение

В результате проведенного исследования были получены следующие результаты:

- построена модель подготовки будущих информатиков, обусловлена концепция формирования их логической культуры, определены роль и место знаний и умений по логическому исчислению, методу «от абстракции» и индуктивным и дедуктивным методам в подготовке будущих информатиков. Была изучена пропедевтическая подготовка студентов специальности «Информатика» по логическим методам;

- сформулированы основные составляющие и структура логической культуры будущих информатиков, определен перечень дисциплин, способствующих формированию логической культуры будущих информатиков; обоснованы посредством построения и анализа математических моделей систем дидактических единиц структура, информативная часть и логическая упорядоченность содержания обучения при формировании логической культуры будущих информатиков;

- разработаны средства и методика обучения информатико-математическим дисциплинам, способствующая формированию и развитию логической культуры будущих информатиков. В качестве основного метода обучения при формировании логической культуры будущих информатиков определены кейс-метод и метод карт представлений. В качестве реальных средств обучения при формировании логической культуры будущих информатиков определены опорные конспекты, системы тестовых заданий обучающего, диагностического и контролирующего характера, задачи и электронные плакаты. Определена роль научно-исследовательской работы студентов в формировании логической культуры будущих информатиков;

- позитивное воздействие разработанной методики обучения информатико-математическим дисциплинам на повышение эффективности формирования логической культуры будущих информатиков доказано посредством анализа экспериментальных данных. Результативность предложенной методики оценена через коэффициенты полноты, прочности, осознанности и глубины, для вычисления которых разрабатывалась специальная система тестовых заданий, позволяющая определить уровень сформированности логической культуры будущих информатиков.



Список опубликованных работ по теме диссертации

1 Роль и место опорных конспектов в системе составляющих методического обеспечения учебного процесса // Вестник ПГУ- Павлодар, 2002, №4, С.6 -12 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

2 Материалы опорного конспекта интегрированного курса «Множества, логика и аксиоматические теории» // Вестник ПГУ- Павлодар, 2003, №4, С. 6-15 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

3 К проблеме формирования алгоритмической культуры студентов // Мат.науч. конф. III Сатпаевские чтения.- Павлодар.- 2003, т.7, С. 49-54 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

4 К проблеме методического обеспечения дистанционного обучения // Мат.междунар. научно-практ. конф. «Компьютеризация обучения и проблемы гуманизации образования в техническом ВУЗе». - Пенза.- 2003, С.459-462 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

5 О структуре и содержании дисциплины «Вводный курс математики» // Мат. респ. научно-практ. конф. «Торайгыровские чтения».- Павлодар.- 2003, т.3, С. 26-34 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

6 Вводный курс математики. Учебник. Павлодар: НИЦ ПГУ им.С.Торайгырова, 2004. (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

7 О пропедевтике метода формальных аксиоматических теорий // Мат.науч. конф. IV Сатпаевские чтения.- Павлодар.- 2004, С64 -70

8 Порядковые отношения и методологические подходы к их изучению // Поиск, 2005, №4, С.261 - 264

9 О концепции изучения алгебраических систем с точностью до изоморфизма // Вестник КазНПУ им. Абая. Серия физ.-мат. науки, 2006, №1(15), С. 58 - 66 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

10 О научных подходах к построению содержания математического образования // Достояние нации, 2006, №2, С.234-239

11 К вопросу пропедевтического изучения отношения гомоморфизма алгебраических систем. // Мат.науч. конф. IV Сатпаевские чтения.- Павлодар.- 2006, том 5 , С.81 - 86 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

12 Порядковые отношения и методология их изучения //Тезисы докладов межд. научн. конф. «Проблемы теоретической и прикладной механики» - Алматы.- 2006 , С.99-100 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

13 Элементы математической логики //Сборник «Золотая серия факультативных курсов для средних школ РК» Павлодар: НИЦ ПГУ им. С. Торайгырова, 2006, С. 12 - 20 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

14 Технологические подходы к построению математических моделей дидактических единиц //Вестник КазНПУ им. Абая, серия физ.-мат. науки. 2007, №4(20), С. 100-109 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

15 Изучение методов корреляционного и регрессионного анализов посредством математических пакетов // Мат.науч. конф. VIII Сатпаевские чтения.- Павлодар.- 2008, т 2, С.73 - 78 (в соавторстве с Токжигитовой Н.К.)

16 Междисциплинарные связи при формировании логической культуры будуших кадров в области информатики // Бюллетень центра информатики и информационных технологий в образовании -Москва:ИСМО РАО, 2008. Вып.4. С.70-74 (в соавторстве с Нурбековой Ж.К., Байгушевой К.М.)

17 Обучение будущих информатиков применению рекурсивного метода программирования //Мат. научн.-практ. конф. «ИКТ в образовании» - Екатеринбург: ГОУ ДПО ИРРО, 2009. С.280-282

18 Пропедевтика изучения абстрактного синтеза логических схем // Мат.науч. конф. IХ Сатпаевские чтения.- Павлодар.- 2009, т 4, С.73 - 78

19 Экспериментальное исследование формирования логической культуры будущих информатиков // Вестник ПГУ - Павлодар, 2009, №1, С.53-59

20 О компьютерной реализации алгоритма Форда-Беллмана// Вестник ПГУ - Павлодар, 2009, №4, С.41-52 (в соавторстве с Дроботун Б.Н.)

Размещено на Allbest.ru

...