Методические основы представления и контроля знаний в области информатики с использованием адаптивных семантических моделей

Методика использования системы обучения “КАСПИЙ” предусматривает возможность работы как в автономном, так и сетевом режиме, является инвариантной по отношению к конкретным учебным дисциплинам.

Для подтверждения гипотезы исследования в течение 2006 - 2008 г.г. проводилась экспериментальная работа, основное содержание которой определяли:

1. Отбор контрольных и экспериментальных групп студентов.

2. Создание необходимых условий для проведения педагогических экспериментов.

3. Организация занятий по традиционной методике обучения с использованием традиционных электронных курсов в контрольных группах студентов.

4. Организация занятий в экспериментальных группах студентов с использованием электронных АСМ.

5. Проведение оценки эффективности предложенной авторской методики обучения на основе АСМ в среде системы “КАСПИЙ” в сравнении с традиционной методикой обучения с использованием электронных курсов “Педагогического виртуального университета” МГГУ им. М.А.Шолохова для специальности 030100.

Основные условия педагогических экспериментов:

место проведения: ДГПУ (кафедра Информатики и ВТ);

время проведения: 1.09.06 - 30.05.08 (4 семестра);

контингент студентов: 310 чел. (1 - 4 курсов);

количество учебных дисциплин: 5;

количество использованных адаптивных семантических моделей: 30.

Как известно, сущность педагогического эксперимента по проверке эффективности какой - либо методики заключается в изменении одних условий учебного процесса при сохранении других. К неварьируемым условиям в нашем эксперименте относились: состав студентов учебных групп, идентичные тексты контрольных заданий до начала эксперимента и после него, одинаковое количество времени, отводимое на их выполнение. Различной была методика проведения экспериментальных занятий относительно традиционной (с использованием ИКТ).

Основной педагогический эксперимент проводился в ДГПУ (в течение 4- х семестров) по следующим учебным дисциплинам специальности 030100: теоретические основы информатики, программное обеспечение, компьютерные сети, компьютерное моделирование, теория алгоритмов и математическая логика. В эксперименте приняли участие студенты математического факультета, обучающиеся по специальности 030100.

В ходе педагогических экспериментов вычислялись: средний балл обучения экспериментальных и контрольных групп студентов, время изложения учебного материала на лекционных и семинарских занятиях, время рубежного и итогового контроля знаний обучаемых. В результате проведенных педагогических экспериментов были получены следующие основные количественные оценки эффективности результатов диссертации, подтверждающие её гипотезу:

Точность представленных оценок ± 10%

При этом необходимо иметь в виду, что трудоемкость разработки образовательного контента на основе адаптивных семантических моделей увеличивается по сравнению с традиционным контентом примерно на 20%

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основными научными результатами являются следующие.

1. Обоснована целесообразность использования адаптивных семантических моделей в качестве основного средства представления и контроля знаний в области информатики, что обеспечивает: более эффективное использование механизмов структурирования знаний и их наглядное представление, более простое преобразование форм представления знаний и более строгое логическое изложение учебного материала и целостность восприятия его содержания; данные модели обеспечивают возможность оперативной адаптации их компонентов к современному состоянию и содержанию тематических разделов информатики, а также к уровню подготовки специалистов и качеству базовых знаний обучаемых.

2. Систематизированы и обобщены основные методологические положения по представлению и контролю знаний в области информатики на основе современных психолого-педагогических концепций и использования адаптивных семантических моделей, обеспечивающих: адекватное описание взаимодействия различных понятий и разделов учебных дисциплин программ подготовки учителей информатики, необходимую степень структуризации изучаемых понятий, явлений, объектов и технологий, этапность структуризации знаний на основе применения этих моделей, возможность построения пирамиды знаний с использованием достижений психосемантики и многоуровневых иерархических структур моделей, учет требований государственных образовательных стандартов и реализацию рациональных последовательностей технологических операций при создании образовательного контента, объективный контроль знаний обучаемых, использование современных программных инструментальных средств, в том числе для создания эффективных тестов для контроля знаний обучаемых.

3. Предложена методика разработки адаптивных семантических моделей в области информатики, обеспечивающая: адекватное отражение знаний в изучаемой предметной области, рациональную этапность разработки учебных моделей, учет причинно - следственных и родовидовых связей между понятиями и разделами учебных дисциплин, реализацию требований рабочих учебных программ по конкретным учебным дисциплинам, возможность адаптации учебных моделей к уровню базовых знаний обучаемых, структуризацию знаний для различных форм учебных занятий, использование предложенных в диссертации методологических положений.

4. Разработаны на основе использования предложенной в диссертации методологических положений и методики представления и контроля знаний 43 адаптивных семантических модели по основным темам 8 профильных учебных дисциплин специальности 030100 (учитель информатики): “Программирование”, “Программное обеспечение ЭВМ”, “Архитектура компьютера”, “Компьютерное моделирование”, “Теоретические основы информатики”, “Математическая логика”, “Компьютерные сети”, “Основы искусственного интеллекта”, положенные в основу создания соответствующего образовательного контента.

5. Разработана авторская методика контроля знаний обучаемых с использованием адаптивных семантических моделей и сети запроса учебной информации, обеспечивающая целесообразную последовательность предъявления обучаемому контрольных заданий, возможность использования деятельностного подхода к процессу контроля знаний, возможность использования более сложных комплексных задач в предметной области, в том числе и в проблемных ситуациях; при этом сеть запроса учебной информации обеспечивает соответствие содержания контрольных заданий изученному учебному материалу.

6. Обоснованы принципы построения и модульная структура обучающей системы “КАСПИЙ”, которые обеспечивают реализацию адаптивного пользовательского интерфейса, идентифицирующего уровень базовых знаний обучаемого и определяющего на этой основе траекторию его обучения, а также возможность поэтапного развития и совершенствования этой системы в процессе её эксплуатации.

7. Разработана методика использования обучающей системы “КАСПИЙ” в экспериментальных педагогических исследованиях и при обеспечении реального учебного процесса обучения информатике, инвариантная по отношению к конкретным учебным дисциплинам и предусматривающая формирование проблемно-ориентированной базы знаний на основе адаптивных семантических моделей, управление режимами работы системы “КАСПИЙ” (редактирование модели, обучение, контроль знаний), учет уровня знаний пользователей, генерацию контрольных заданий различной степени сложности, документирование результатов работы на системе.

8. Получены количественные оценки эффективности основных результатов диссертации, которые подтверждают основную гипотезу диссертационного исследования.

Основными практическими результатами диссертации являются:

· разработка на основе предложенных адаптивных семантических моделей электронного образовательного контента (общим объёмом около 26 Мб) по основным профильным дисциплинам специальности 030100;

· создание в Дагестанском государственном педагогическом университете автоматизированной системы обучения “КАСПИЙ”, инвариантной по отношению к учебным дисциплинам системы высшего педагогического образования страны;

· разработка методического пособия для преподавателей информатики педагогических и гуманитарных вузов «Методика создания и использования адаптивных семантических моделей в области информатики», состоящего из следующих основных разделов:

– общие теоретические положения;

– методика представления и контроля знаний по информатике;

– принципы построения и использования системы «КАСПИЙ».

· внедрение предложенной методики использования адаптивных семантических моделей и созданного образовательного контента в области информатики в 12 образовательных учреждениях высшего и дополнительного профессионального образования Российской Федерации:

- Дагестанском государственном педагогическом университете;

- Дагестанском государственном университете;

- Дагестанском институте повышения квалификации педагогических кадров;

- Махачкалинском филиале Московского автомобильно-дорожного института (ГТУ);

-Московском государственном гуманитарном университете им. М.А.Шолохова;

- Московском государственном областном университете;

- Российском государственном университете нефти и газа им. И.М.Губкина;

- Московском государственном открытом университете;

- Московском государственном университете леса;

- Педагогическом институте Южного Федерального Университета;

- Санкт - Петербургском государственном университете сервиса и экономики;

- Нижневартовском государственном гуманитарном университете.

Внедрение результатов диссертационного исследования в указанных образовательных учреждениях подтверждены актами, приведёнными в приложении диссертации.

Результаты диссертационного исследования представлялись на 16 Международных и 18 Всероссийских научных, научно-методических и научно-практических конференциях и симпозиумах, опубликованы в 58 работах автора, в том числе в монографии «Методология и методика представления и контроля знаний на основе адаптивных семантических моделей» и в 8 статьях журналов, входящих в перечень ВАК.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Монография

1. Шихнабиева Т.Ш. Методология и методика представления и контроля знаний на основе адаптивных семантических моделей. - Махачкала, ДГПУ, 2008.- 140 с.

Статьи в журналах, рецензируемых ВАК:

2. Шихнабиева Т.Ш. Один из способов представления учебной информации при дистанционной форме обучения. Вестник МГОУ, том № 7, М., 2005 -.С.195 - 196.

3. Шихнабиева Т.Ш. Технология и методика дистанционного обучения. Ж. Открытое образование № 4, 2005.- С. 201 - 202.

4. Шихнабиева Т.Ш. О семантическом подходе к представлению процесса обучения по дистанционной форме. Вестник МГОУ, том № 1 (18). - М.: Изд - во МГОУ, 2006.- С.164.

5. Шихнабиева Т.Ш. Модели процесса обучения сельских школьников// Педагогическая информатика. 2006. № 4. - С. 88 -92.

6. Шихнабиева Т.Ш. О методологии структуризации знаний в области информатики на основе адаптивных семантических образовательных моделей. Журнал “Педагогическая информатика”, №3, 2007. - С. 77 - 83. (статья поступила в редакцию журнала 20.12.2006 г.)

7. Шихнабиева Т.Ш. О методологии и методике представления и контроля знаний на основе адаптивных семантических моделей. Вестник МГОУ №3, 2008. - С. 204 - 213.

8. Шихнабиева Т.Ш. О представлении и контроле знаний в автоматизированных обучающих системах // Информатика и образование, № 10, 2008. - С.55 - 59.

9. Шихнабиева Т.Ш. Использование адаптивных семантических моделей для представления и контроля знаний и оценка его эффективности на примере педагогической информатики // Вестник МГОУ, 2008. № 4. С.157 - 166.

Статьи, опубликованные в журналах и трудах научных конференций и симпозиумов:

10. Шихнабиева Т.Ш. Использование ИТ при профессиональной подготовке учителей. Тезисы IX Международной конференции ”Применение новых технологий в образовании”, Троицк, 1996. - С. 96.

11. Шихнабиева Т.Ш., Курбанмагомедов К.Д. К вопросу использования семантических сетей для моделирования процесса обучения и распознавания, Деп. в ВИНИТИ, М., 1997. - 15 с.

12. Шихнабиева Т.Ш. Использование семантических моделей при профессиональной подготовке учителей. Тезисы X Международной конференции ”Применение новых технологий в образовании”, Троицк, 1997. - С. 196.

13. Шихнабиева Т.Ш. Использование семантических моделей как средство активизации учебно - познавательной деятельности. Материалы Всероссийской научно - практич. конференции Арзамас, 1997. - С. 66 - 68.

14. Шихнабиева Т.Ш. Использование компьютерных семантических сетей при профессиональной подготовке учителей //Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Брянск, 1998. - С.189 - 191.

15. Луканкин Г.Л., Шихнабиева Т.Ш. Об инновационных процессах новых информационных технологий (НИТ) при подготовке учителей в педвузе. Материалы Международной научно-практической конференции, посв. 70-летию Алматинского гос.университета им. Абая, ч.I, Алматы, 1998.- C. 145 - 150.

16. Шихнабиева Т.Ш., Луканкин Г.Л. Применение технологий компьютерного обучения (ТКО) в педвузе. Материалы Международной научно-практической конференции, посв. 70-летию Алматинского гос.университета им. Абая, ч.II, Алматы,1998.С.186 - 189.

17. Шихнабиева Т.Ш. Использование технологий компьютерного обучения при подготовке учителей математики. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Саранск, 1999. - С. 79 - 81.

18. Шихнабиева Т.Ш. Использование ТКО при подготовке будущих учителей математики. Журнал “Математика в школе”, №3, 1999. - С.56.

19. Шихнабиева Т.Ш. Использование технологий компьютерного обучения для повышения эффективности профессиональной подготовки будущих учителей. Дисс. … канд.пед.наук., М.: 1999. 166 с.

20. Шихнабиева Т.Ш. О месте информатики в условиях многоуровневой системы обучения. Труды Международной конференции “Проблемы реализации многоуровневой системы образования. Наука в вузах”.- М.: РАГС, 1999. - С. 315 - 317.

21. Шихнабиева Т.Ш. Одна из моделей процесса обучения по дистанционной форме. Труды Международной юбилейной конференции МПУ.- М., 2001.- С.58.

22. Османова И.М., Шихнабиева Т.Ш. О воспитании личности творческой и духовно богатой при обучении математике. Тезисы докладов XX Всероссийского семинара преподавателей математики университетов и пед. вузов.-Вологда, 2001. С. 101 - 103.

23. Шихнабиева Т.Ш., Османова И.М. Использование информационных технологий при подготовке будущих учителей математики. Труды XXI Всероссийского семинара преподавателей университетов и педагогических вузов. СПб., 2002 - С 202 - 203.

24. Османова И.М., Шихнабиева Т.Ш. Формирование коммуникативных умений будущего учителя математики. Труды XXI Всероссийского семинара преподавателей университетов и педагогических вузов. СПб., 2002. - С. 78 - 79.

25. Шихнабиева Т.Ш. О некоторых вопросах повышения квалификации сельских учителей в области информатики. Материалы Всероссийского симпозиума “Информатизация сельских школ”, Анапа, 2005.- С. 199 - 203.

26. Шихнабиева Т.Ш. Модели представления знаний при обучении информатике. Материалы научно-практич.конф ”ДагИТО - 2005”, Махачкала, 2005. С.39. - 42.

27. Шихнабиева Т.Ш. Семантические модели как один из способов представления учебной информации при дистанционной форме обучения. Сборник научных трудов (серия: Наука - образованию). Выпуск первый, - М., 2005. С.20 -21.

28. Шихнабиева Т.Ш. Некоторые вопросы методики подготовки специалистов по дистанционной форме обучения. Материалы международной научно-практической и отчетно-выборной конференции "Информатизация образования - 2005", Елец. 2005. - С. 123 - 125.

29. Шихнабиева Т.Ш. Семантическая структуризация учебных задач по информатике. Материалы научно-практической конференции ”ДагИТО - 2006”, Махачкала, 2006. - С.33 - 36.

30. Шихнабиева Т.Ш. О методике представления и контроле знаний при дистанционной форме обучения. Материалы Всероссийской научно-методической конференции “XX лет школьной и вузовской информатики”, Нижний Новгород, 2006. - С. 238 - 239.

31. Шихнабиева Т.Ш. О разработке электронных образовательных средств для учителей информатики. Труды Всероссийского научно - методического симпозиума “Информатизация сельских школ”, Анапа, 2006. - С. 364 - 366.

32. Шихнабиева Т.Ш. Использование адаптивных семантических моделей в обучении. Материалы Международной научно-практической конференция «Информационные технологии в образовании» («ИТО-Черноземье-2006»). Вестник Московского городского педагогического университета. Серия “Информатика и информатизация образования”, № 2 (7) 2006.С. 192 - 196.

33. Шихнабиева Т.Ш. Адаптивные семантические модели в обучении информатике. Материалы XVIII Международной Интернет - конференции молодых ученых и студентов (МИКМУС - 2006) ИМАШ РАН, М., 2006. - С.162.

34. Шахбанов Ш.Н., Шихнабиева Т.Ш. Система автоматизированного контроля знаний учащихся. Труды Всероссийского научно - методического симпозиума “Информатизация сельских школ”, Анапа, 2006. - С. 301 - 303.

35. Шихнабиева Т.Ш. О необходимости модульного представления и структуризации знаний в системах обучения информатике. Материалы научно-практической конференции ”ДагИТО - 2006”, Махачкала, 2006. - С.43 - 52.

36. Шихнабиева Т.Ш. О структуризации знаний в системах обучения информатике. Информатизация педагогического образования: материалы международной научно - практической конференции, часть II, Екатеринбург, 2007. - С. 148 - 155.

37. Шихнабиева Т.Ш. О представлении знаний по информатике в виде адаптивных семантических образовательных моделей //. Труды научно - практической конференции МГГУ им. М.А.Шолохова. М., 2008. - С. 79 - 90.

38. Шихнабиева Т.Ш. О некоторых направлениях использования адаптивных семантических моделей при обучении информатике. Материалы Международной научно- практической конференции “ИТО - 2007”, Калуга, 2007. С. 189 - 195.

39. Шихнабиева Т.Ш. Применение адаптивных семантических моделей в обучении математике и информатике.//Материалы Всероссийской конференции “Информационные технологии в образовании”. Тула, 2007. С. 176 - 181.

40. Шихнабиева Т.Ш. О необходимости структуризации знаний в системах обучения информатике. //Материалы XVIII Международной конференции “Применение новых технологий в образовании”. Троицк, Московская область, 2007. - С. 231 - 233.

41. Шихнабиева Т.Ш. О структуризации знаний в области информатики на основе адаптивных семантических образовательных моделей. Труды XIII Всероссийской научно - методической конференции “Телематика `2007”, Том 1. С.279 - 283.

42. Шихнабиева Т.Ш. Об использовании семантических моделей в обучении и контроле знаний по информатике. Материалы XVII Международной конференции «Информационные технологии в образовании» («ИТО-2007»), М., 2007. - С.234 - 236.

43. Шихнабиева Т.Ш. О подготовке будущих учителей к использованию информационных и коммуникационных технологий в профессиональной деятельности. Материалы Республиканской научно-практической конференции ”ДагИТО - 2007”, Махачкала, 2007. - С. 9-16.

44. Шихнабиева Т.Ш. Смешанные технологии подготовки учителей информатики с использованием семантических адаптивных образовательных моделей // Труды Всероссийского научно-методического симпозиума «СКО - 2007», п. Дивноморское Краснодарского края, 2007. - С. 103 - 105.

45. Шихнабиева Т.Ш. О необходимости структуризации знаний в системах обучения. Материалы международной научно-практической конференции, Екатеринбург, 2008.- С.123 - 129.

46. Шихнабиева Т.Ш. О формировании знаний будущих учителей информатики при использовании АОС КАСПИЙ. Материалы Всероссийской научно - практической конференции, - Уфа: РИО РУНМЦ МО РБ, 2008. - С. 125 - 128.

47. Шихнабиева Т.Ш., Мурсалова Э.Т. Педагогические возможности автоматизированной обучающей системы “Каспий” в обучении. Материалы Республиканской научно-практической конференции ”ДагИТО - 2007”, Махачкала, 2007. - С. 29-33.

48. Шихнабиева Т.Ш. Методика формирования знаний в обучающей системе КАСПИЙ.//Труды Всероссийского научно-методического симпозиума «СКО - 2008». Славянск - на - Кубани, 2007. - С. 156 - 161.

49. Шихнабиева Т.Ш. Об использовании семантических моделей в обучении и контроле знаний по информатике // Материалы XVII Международной конференции «Информационные технологии в образовании» (ИТО-2007), М., С. 135- 139.

50. Шихнабиева Т.Ш. Методика формирования знаний по информатике в автоматизированной обучающей системе КАСПИЙ // Материалы Всероссийской научно - методической конференции “Информатизация образования - 2008”. - Славянск - на - Кубани, 2008. С. 120 - 125.

51. Шихнабиева Т.Ш. Представление и контроль знаний в автоматизированной обучающей системе “КАСПИЙ”// Труды V Всероссийского научно - методического симпозиума «Информатизация сельских школ”, Анапа, 2008.- С. 66 - 72.

52. Шихнабиева Т.Ш., Булаева Н.М., Гусейнова Н.О. Экспертная система на основе адаптивных семантических моделей обучения экологии. Труды V Всероссийского научно - методического симпозиума «Информатизация сельских школ”, Анапа, 2008.- С. 257 - 262.

53. Булаева Н.М., Шихнабиева Т.Ш. Использование ГИС - технологий в высшем профессиональном образовании. // Материалы Всероссийской научно - методической конференции “Информатизация образования - 2008”. - Славянск - на - Кубани, 2008. - С. 68 - 71.

54. Шихнабиева Т.Ш. О функциональных возможностях автоматизированной обучающей системы КАСПИЙ. // Материалы Всероссийской научно - практической конференции “Информационные технологии в высшей и средней школе”. Нижневартовск, 2008. С. 119 -124.

Учебно-методические публикации:

55. Багиров И.Г., Шихнабиева Т.Ш., Роль домашних контрольных в организации самостоятельной работы студентов по информатике. Махачкала, ДГПИ 1991. - 26 с.

56. Багиров И.Г., Шихнабиева Т.Ш., Биология и информатика: межпредметные связи (методические рекомендации). Махачкала, ДГПИ 1991. - 23 с.

57. Шихнабиева Т.Ш., Алиев М.А., Багиров И.Г., Эсетов Ф.А Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по информатике и автоматике для студентов математического и физического факультетов. - Махачкала, 1994. - 36 с.

58. Шихнабиева Т.Ш. Методическое пособие для преподавателей информатики “Методика создания и использования адаптивных семантических моделей в области информатики”. - Махачкала, 2008. - 32 с.

Размещено на Allbest.ru