Развитие системы методической подготовки учителей информатики в условиях фундаментализации образования

В первой главе рассмотрено развитие структуры и содержания предметной области информатики как фундаментальной науки. Выделены фундаментальные основы информатики, которые включают в себя теоретические основы, в том числе и теорию информации; проблемы изучения общих информационных закономерностей в различных видах информационной среды; философские, семиотические и лингвистические аспекты информатики, имеющие большое значение для социальной, биологической и физической информатики.

Проведенный анализ показал актуальность и обоснованность дальнейшего развития информатики как фундаментальной науки, необходимость адекватного внедрения в систему образования результатов развития фундаментальных основ информатики, развития российского образования за счет его фундаментализации, сближения научной дисциплины с соответствующими учебными дисциплинами вуза, в том числе и с дисциплинами методического характера.

Поскольку методическая подготовка учителя нацелена на обучение школьников, то было рассмотрено становление (И.Н. Антипов, А.П. Ершов, Г.А. Звенигородский, В.Н. Касаткин, А.А. Кузнецов, В.М. Монахов, В.С. Леднев, Ю.А. Первин, С.И. Шварцбурд и др.) и развитие школьного курса информатики (С.А. Бешенков, Л.Л. Босова, А.Г. Гейн, А.В. Горячев, Т.Б. Захарова, В.А. Каймин, А.А. Кузнецов, А.Г. Кушниренко, Н.В. Макарова, Е.В. Огородников, И.Г. Семакин, А.Л. Семенов, Н.Д. Угринович, Л.З. Шауцукова, Ю.А. Шафрин и др.) в свете фундаментализации соответствующей науки. При этом развитие школьного курса информатики рассматривалось и как неотъемлемый компонент фундаментализации образования. Исходя из значения этой дисциплины для обучения, развития и воспитания учащихся, ее целей и отношения к процессам фундаментализации образования, были выделены и рассмотрены шесть этапов развития школьного курса информатики в контексте фундаментализации образования (таблица 1).

Таблица 1. Этапы развития школьного курса информатики в контексте фундаментализации образования

На основании проведенного анализа можно утверждать, что необходим самостоятельный общеобразовательный курс информатики, который позволяет формировать понимание единой природы информации; целостное и системное представление об информационных процессах, происходящих в окружающем мире и составляющих фундаментальные основы самой науки; предполагает новый способ мышления и новый вид деятельности. Формирование научных основ информатики, в том числе и информационных технологий, есть прерогатива курса информатики, а методы и средства, освоенные учащимися на уроках информатики, должны повсеместно использоваться при изучении различных учебных предметов и широко внедряться в школьное образование.

Определение значения курса информатики в системе школьного образования, особенностей его развития, выявление фундаментальных основ обучения информатике и их усиление - все это дало возможность понять тенденции развития этой учебной дисциплины в условиях фундаментализации образования и учесть эти тенденции при разработке системы фундаментальной методической подготовки учителя информатики.

В соответствии с ранее данным определением фундаментализации образования и с учетом результатов проведенного анализа была определена фундаментализация обучения информатике как деятельность, направленная на повышение качества фундаментальной подготовки обучаемого, его системообразующих и инвариантных (относительно технологий, конкретных деталей, мнения людей и т.п.) знаний и умений в области информатики, позволяющих обеспечить общеинтеллектуальное и эмоционально-нравственное развитие учащихся, формировать качества мышления, необходимые для полноценной деятельности в информационном обществе, для динамичной адаптации человека к этому обществу, для обогащения собственного внутреннего мира, для формирования внутренней потребности в непрерывном саморазвитии и самообразовании.

Определено, что фундаментализация обучения информатике означает не направление на изучение в школе основ фундаментальной науки информатики как таковой, а выделение фундаментальных основ и их дидактическую переработку для образования школьников с помощью информатики, для овладения школьниками социального опыта человечества, тождественного человеческой культуре во всей ее структурной полноте.

Выделены основные условия фундаментализации обучения информатике, а также условия соответствующей профессионально-педагогической деятельности учителя. В их числе адекватное отражение в школьном курсе современного состояния информатики как фундаментальной науки, представление целостного курса информатики на основе интеграции содержания обучения вокруг системообразующих стержней, наполнение учебного материала гуманитарной составляющей, раскрытие эмоционально-ценностных и нравственных отношений, формирование и развитие мышления учащихся, неперенасыщение учащихся информацией, обучение эффективным способам работы с информацией, активное использование внутрипредметных и межпредметных связей курса информатики, обучение обобщенным способам применения сформированных знаний и умений на практике.

Определено, что гуманизация образования и гуманитаризация общественного сознания ориентируют профессионально-педагогическую деятельность на формирование целостного человека как обучающегося и воспитывающегося, так и обучающего и воспитывающего (В.А. Болотов). В этих условиях учителю нужны не столько инструкции и методические рекомендации по обучению определенным вопросам, сколько целостное педагогическое образование, включающее фундаментальную методическую подготовку.

На основании проведенного аналитического исследования сделан вывод, что модель системы методической подготовки учителя информатики в условиях фундаментализации образования должна строиться на теоретических положениях гуманной педагогики и личностно ориентированного обучения, с учетом переноса акцента с субъект-объектных на субъект-субъектные отношения обучающего и обучающегося при активной роли последнего, на практической направленности подготовки будущего учителя, с использованием системного и деятельностного подходов к организации процесса обучения.

Во второй главе «Существующие подходы к методической подготовке учителей к обучению информатике в общеобразовательной школе» определено значение методической подготовки в профессионально-педагогическом образовании и направления развития такой подготовки, рассмотрено становление и существующая система методической подготовки и переподготовки учителей информатики, выявлена необходимость совершенствования методической подготовки учителей информатики с учетом особенностей фундаментализации образования.

Проведенный анализ научно-педагогических источников показал, что все исследователи (Э.И. Кузнецов, В.В. Лаптев, А.Г. Мордкович, М.В. Швецкий и др.) рассматривают методическую подготовку как одну из составляющих профессиональной подготовки учителя. Однако, в основном, методическое направление подготовки будущих учителей информатики к профессиональной деятельности в работах отдельно не исследуется, а определяется как научная проблема.

В диссертации рассмотрены компоненты квалификационной характеристики учителя информатики на основе анализа структуры и содержания его профессиональной подготовки в педагогическом вузе (Е.Ы. Бидайбеков, М.И. Жалдак, С.К. Кариев, Э.И. Кузнецов, М.П. Лапчик, Н.В. Макарова, В.И. Марусева, Н.В. Софронова, М.В. Швецкий), становление структуры профессиональной подготовки будущих учителей информатики в педагогических вузах и ее развитие в рамках фундаментализации предметной подготовки по информатике в педагогических вузах (С.Д. Каракозов, В.Г. Кинелев, К.К. Колин, А.А. Кузнецов, Э.И. Кузнецов, М.П. Лапчик, Н.И. Рыжова, М.В. Швецкий и др.). Установлено, что вопросы, связанные с фундаментализацией методической подготовки будущих учителей информатики, не являлись основным предметом теоретических исследований.

Изучение подготовки будущих учителей к применению информационных и телекоммуникационных технологий в профессионально-педагогической деятельности (М.М. Абдуразаков, С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, С.А. Жданов, С.Д. Каракозов, А.В. Могилев, Е.С. Полат, В.И. Пугач, И.В. Роберт и др.) выявило необходимость в разработке методологических и теоретических основ совершенствования методической подготовки будущих учителей информатики к использованию информационных и телекоммуникационных технологий, выделения инвариантной составляющей такой подготовки определения специфики обучения с использованием средств информатизации в условиях фундаментализации образования.

Проведенный анализ подходов к методической подготовке будущих учителей информатики (Т.А. Бороненко, Е.Ю. Яковлева) и будущих учителей математики (Г.Л. Луканкин, И.А. Новик, Н.В. Садовников и др.) показал, что методическая подготовка учителей информатики в условиях фундаментализации образования не являлась предметом теоретических исследований.

В диссертации описаны направления фундаментализации образования, связанные с реализацией компетентностного подхода в обучении (М.М. Абдуразаков, В.А. Адольф, Б.С. Гершунский, А.А. Деркач, А.В. Добудько, Т.В. Добудько, С.Д. Каракозов, В.А. Козырев), а также подходы к определению методической компетентности (Т.Э. Кочарян, Н.В. Кузьмин, Л.М. Митина).

Определено, что методическая компетентность включает в себя знания и умения методического характера, опыт их применения в профессионально-педагогической деятельности, профессионально-личностные качества, позволяющие эффективно решать как стандартные, так и нестандартные профессионально-педагогические задачи в процессе образования школьников, готовность к непрерывному профессионально-педагогическому самообразованию и самосовершенствованию. Поэтому с позиции компетентностного подхода в процессе методической подготовки будущих учителей информатики необходимо: формировать у студентов фундаментальные методические знания и умения; обеспечить опыт применения студентами этих знаний и умений в процессе квазипрофессиональной деятельности и педагогической практики; формировать у студентов профессионально-личностные качества, которые позволят эффективно применить знания, умения и опыт в профессионально-педагогической деятельности; предлагать студентам решать творческие задачи методического характера в процессе личностно ориентированной деятельности; формировать мотивацию у студентов к непрерывному самообразованию и самосовершенствованию.

В ходе анализа становления и развития методики обучения информатике в педагогических вузах (Т.А. Бороненко, Т.В. Добудько, С.А. Жданов, А.А. Кузнецов, М.П. Лапчик, В.И. Пугач, М.И. Рагулина, Л.В. Смолина и др.) от приложения дидактики до самостоятельной педагогической дисциплины выделены цели, содержание, методы, формы, средства и проблемы методической подготовки на каждом этапе ее развития.

Выявлено, что формирование методической системы обучения информатике в рамках гуманистической стратегии образования совпало с признанием предметных методик в качестве самостоятельных научных областей, имеющих объект и предмет исследования. Теорию и методику обучения информатике можно отнести к самостоятельной науке, которая имеет свой объект (процесс обучения), предмет исследования (методическая система обучения), базируется на методологии (разработка методов исследования, методических концепций, методических систем обучения, критериев оценки результатов педагогической деятельности, обоснование содержания обучения, определение целей обучения и т.д.), теории (выявление и систематизация закономерных связей между компонентами методической системы обучения, прогнозирование результатов исследования), приложениях (формирование понятий информатики, методика обучения решению задач, разработке алгоритмов и т.п.). Определено, что для данного исследования системный подход будет использован как основа фундаментализации методической подготовки учителя информатики.

Проведенный анализ программ и учебных пособий по методике обучения информатике, современного состояния методической подготовки будущих учителей информатики показал, что необходима корректировка и совершенствование такой подготовки в условиях фундаментализации образования. Необходимо разработать концепцию школьной информатики, представить содержание частной методики обучения информатике в развитии стержневых линий школьной информатики и выстроить содержание частной методики обучения информатике в единую систему. Сделан вывод, что необходима фундаментальная методическая подготовка учителя, которая является основой для его профессионального роста и профессиональной гибкости, адаптации к различным изменениям, прогнозирования развития ситуаций, осваивания новых средств педагогических и информационных технологий. Поэтому акцент в методической подготовке учителя необходимо делать на ее фундаментализацию, усиление теоретической и методологической составляющей образования, приобщение студентов к научной деятельности.

В диссертации рассмотрены вопросы послевузовской профессиональной подготовки учителей (С.В. Богданова, Е.Ю. Диканский, И.С. Зубарева, А.М. Новиков, М.М. Пшукова, А.Н. Смирнова и др.). Выяснено, что в большинстве работ речь идет о повышении квалификации учителей, имеющих базовое педагогическое образование. В силу специфики становления и развития информатики в школе, среди учителей информатики очень много специалистов, имеющих техническое образование (например, людей, работавших ранее программистами). Кроме того, в исследованиях, посвященных послевузовской профессиональной подготовке, методическая компетентность как главная составляющая профессионально-педагогической компетентности лишь указывается, но в теоретическом плане не исследуется. Отдельного исследования требует проблема повышения квалификации педагогов в условиях фундаментализации образования.

На основании анализа существующего состояния и тенденций развития методической системы повышения квалификации и переподготовки учителей информатики были определены основные недостатки методической подготовки учителя информатики. Такая подготовка является неполной, имеются недостатки аналогичные недостаткам методической подготовки в педагогических вузах; методическая подготовка в области использования средств информационных и телекоммуникационных технологий в обучении не в полной мере основана на методологических, психолого-педагогических и дидактических основах этого процесса; методическая подготовка не достаточно освещает вопросы, связанные с оцениванием существующих информационных ресурсов, эффективности их использования в процессе обучения. Кроме того, методическая подготовка не отвечает задачам фундаментализации образования, вообще, и фундаментализации обучения информатике, в частности.

На основании проведенного анализа методической подготовки учителей информатики в педагогических вузах и в рамках системы повышения квалификации была обоснована необходимость совершенствования системы методической подготовки учителей информатики с учетом особенностей фундаментализации образования за счет усиления теоретической и методологической составляющей методической подготовки в условиях быстрого устаревания приобретаемого педагогического опыта, многообразия научно-педагогических подходов и методических решений; приобретения студентами профессионально-личностных знаний и качеств при активном использовании личностно ориентированного обучения с применением информационных технологий, обеспечения фундаментализации обучения школьников информатике, направленного на общее образование учащихся с разными потребностями и способностями.

В третьей главе «Теоретико-методологические основы проектирования системы методической подготовки учителей информатики в условиях фундаментализации образования» разработана модель методической подготовки учителя информатики в условиях фундаментализации образования, концепция многоуровневой фундаментальной методической подготовки будущих учителей информатики в педагогическом вузе, определены цели такой подготовки, дидактические единицы содержания обучения школьного курса информатики, значимые для фундаментальной методической подготовки учителей.

Проектирование методической системы обучения определено как одно из направлений педагогического проектирования, которое нацелено на создание и изменение организованных процессов обучения. Выделены особенности такого проектирования, выбрана гносеологическая информационная модель проектирования системы методической подготовки учителя информатики, которая позволила создать семейство моделей, отражающих отдельные аспекты изучаемого объекта и в совокупности дающих более полное представление об объекте исследования.

Проанализирована сущность системного подхода (П.К. Анохин, В.П. Беспалько, В.П. Кузьмин, А.И. Уемов, Э.Г. Юдин и др.), который позволил рассмотреть фундаментализацию методической подготовки учителя информатики как целостный процесс и построить целостную модель педагогической деятельности - модель методической системы обучения.

Выявлено, что педагогические системы являются гуманитарными системами (Л.А. Заде, Э.Н. Гусинский), что представление о педагогической системе, ее структуре и функциях окончательно не сформировано. Обобщение и систематизация различных подходов (В.П. Беспалько, В.И. Гинецинский, Н.В. Кузьмина и В.П. Симонов и др.) позволили определить основы для построения системы методической подготовки учителей информатики, выделить ее основные компоненты.

Выделив компоненты педагогической системы, и определив образовательную систему как разновидность педагогической системы, а образовательный процесс как деятельность преподавателя в единстве с самообразовательной деятельностью учащегося, направленной на обучение, развитие и воспитание, была построена модель образовательной системы. Определив систему обучения как ведущий компонент образовательной системы, была предложена модель дидактической системы для последующего перехода к разработке методической системы обучения в области теории и методики обучения информатике. В результате, используя метод последовательных уточнений (от педагогической системы, через образовательную и дидактическую систему), была разработана модель методической системы методической подготовки учителей информатики в условиях фундаментализации образования, являющейся частным случаем методической системы обучения.

Модель методической подготовки была разработана с учетом технологии обучения (В.П. Беспалько П.И. Пидкасистый В.И. Загвязинский Б.С. Блум, М.В. Кларин, Г.К. Селевко и др.), которая была определена как методология конструирования и оценивания процессов обучения путем учета информационных, человеческих, временных и других ресурсов для достижения гарантированного результата обучения. За основу было принято, что элементами, образующими технологию обучения являются дидактические процессы, учителя, организационные формы обучения (В.П. Беспалько). Поэтому в качестве компонентов технологии обучения в диссертации выделены субъекты деятельности, методы, формы и средства обучения.

Проведен анализ различных подходов к определению методической системы обучения и ее компонентов (Т.А. Бороненко, Ю.С. Брановский, И.Б. Готская, А.М. Пышкало, М.В. Щвецкий и др.). Используя системный подход, учитывая значимость технологий обучения, основываясь на предложенной модели дидактической системы, в соответствии с теоретическими положениями гуманной педагогики и личностно ориентированного обучения разработана модель системы методической подготовки будущих учителей информатики в условиях фундаментализации образования (рисунок 2).

Рисунок 2. Модель системы методической подготовки учителя информатики в условиях фундаментализации образования

Модель методической подготовки учителей разработана с учетом переноса акцента с субъект-объектных на субъект-субъектные отношения обучающего и обучающегося при активной роли последнего на основе практической направленности подготовки учителя с использованием системного и личностно ориентированного подходов. Фундаментализация образования выделена в качестве внешнего фактора, оказывающего непосредственное влияние на лидирующий компонент методической системы - цели, а опосредованно через цели взаимодействует со всеми компонентами этой системы. Целостность методической подготовки учителей информатики должна обеспечиваться взаимосвязанной разработкой методов, форм и средств обучения, а также квалификацией обучающего субъекта и исходными личностными качествами обучающегося субъекта.

Рассмотрены традиции российской высшей школы, различные подходы к подготовке бакалавров и магистров, а также проблемы такой подготовки (вопрос о статусе бакалавра, обеспечение различных траекторий профессионального образования, увеличение объема учебного материала и т.д.). Основываясь на своеобразии педагогического образования (неразрывное сочетание педагогического и предметного аспекта образовательной и профессиональной деятельности), концепциях двухуровневой подготовки преподавателей информатики (М.В. Швецкий, Т.А. Бороненко) и профессионально-педагогической направленности обучения в педагогическом вузе (А.Г. Мордкович) сформирована концепция и построена модель (рисунок 3) многоуровневой фундаментальной методической подготовки будущих учителей информатики.

Рисунок 3. Модель многоуровневой фундаментальной методической подготовки учителей информатики

Предложены пути получения бакалаврами и магистрами образования различных педагогических квалификаций, связанных с информатикой, базирующиеся на фундаментальной методической подготовке.

Определено, что фундаментальной методической подготовкой учителей информатики является подготовка, направленная на овладение методологически значимыми, системообразующими и инвариантными знаниями и умениями в области теории и методики обучения информатике, способствующая формированию готовности к обучению школьников фундаментальным основам информатики, развитию и реализации творческого потенциала учителя, его динамичной адаптации к постоянно изменяющимся социально-экономическим и информационно-технологическим условиям, обеспечивающая качественно новый уровень интеллектуальной и эмоционально-нравственной культуры учителя, создающая внутреннюю потребность в непрерывном самообразовании и саморазвитии.

Концепция многоуровневой фундаментальной методической подготовки преподавателя информатики раскрыта с помощью дидактических принципов: сочетания фундаментальной и профессиональной направленности, научности, инвариантности и универсальности, системности и целостности, интеграции, контекстной деятельности, непрерывности и преемственности, личностной ориентации, связи теории с практикой. Выделенные принципы взаимообусловлены, взаимодополняемы и должны реализовываться в системе.

В соответствии с предложенной концепцией содержание высшего педагогического образования должно быть профессионально направленно, учебно-познавательную деятельность студента необходимо наполнять личностным смыслом для формирования системообразующих знаний, усиления фундаментальности профессионально-педагогической подготовки. Бакалавриат в педагогическом вузе должен быть нацелен на обеспечение студента не общим, а профессиональным высшим образованием, которое должно быть фундаментальным и должно заложить основы непрерывного самообразования. В то же время в бакалавриате и магистратуре предусматриваются пути обеспечения различных траекторий профессионально-педагогического образования в выбранной предметной области, чтобы иметь возможность получать образование разного уровня различных педагогических квалификаций, что позволит студентам педагогических вузов выбирать характер дальнейшей деятельности, не меняя ее профессионально-педагогической направленности. В этом случае фундаментальная методическая подготовка является основой для выстраивания различных образовательных траекторий и позволит обеспечить эффективность профессиональной деятельности в условиях непрерывного обновления знаний.

Для выявления целевого компонента системы многоуровневой фундаментальной методической подготовки учителей информатики были рассмотрены профессиографический (И.А. Зимняя, Л.И. Мищенко, В.А. Сластенин, Ю.Г. Татур и др.) и профессионально-деятельностный (Н.В. Макарова, Е.Э. Смирнова и др.) подходы, основанные на психологической теории деятельности (А.Н. Леонтьев, С.Л. Рубинштейн) и поэлементном анализе педагогической деятельности (Н.В. Кузьмина), отдельные элементы квалификационной характеристики учителя информатики на основе анализа структуры и содержания его подготовки в педагогическом вузе (Е.Ы. Бидайбеков, С.К. Кариев, Э.И. Кузнецов, М.П. Лапчик, Н.В. Софронова, М.В. Швецкий и др.).

На основании проведенного исследования выделены методические составляющие деятельностной модели учителя информатики (функции учителя информатики, виды его деятельности; методические знания, умения и навыки; профессионально-личностные качества учителя информатики), что явилось основой для создания модели методической подготовки будущего учителя информатики.

На основе анализа различных классификаций функций профессионально-педагогической деятельности учителя (Н.В. Кузьмина, Г.И. Саранцев, В.А. Сластенин, А.И. Щербаков) и анализа профессионально-педагогической деятельности учителя информатики в условиях фундаментализации образования были выделены такие функции учителя информатики и соответствующие им виды деятельности, как методологическая, прогностическая, проектировочная, объяснительная, аналитико-систематизирующая, конструктивная, организационная, эвристическая, коммуникативная, оценочная, этическая и эстетическая.

В соответствии с выделенными функциями профессионально-педагогической деятельности учителя информатики, с учетом технологического подхода к проектированию дидактического процесса (О.Б. Епишева, В.В. Гузеев, Т.А. Иванова, Н.В. Садовников), когда строится система целей, используется ясный и конкретный язык для описания диагностичных в деятельностной форме, были определены и описаны глобальные и локальные цели фундаментальной методической подготовки учителей информатики.

Обще-методические (глобальные) цели фундаментальной подготовки связаны с подготовкой будущего учителя информатики как цельной личности, способной раскрыть и развить те способности учащихся, которые нужны им и обществу, формировать у учащихся фундаментальные предметные знания и умения в единстве с развитием их личности, обеспечить образование и гармоничное развитие личности учащегося с помощью фундаментальных основ информатики, формировать у учащихся элементы информационной культуры и потребность в непрерывном самообразовании и саморазвитии.

Конкретизируя обще-методические цели фундаментальной подготовки, определены теоретико-методические и предметно-методические цели подготовки учителя информатики. Теоретико-методические цели направляют фундаментальную подготовку будущих учителей информатики на изучение теоретических и методологических вопросов методики обучения школьной информатике в условиях фундаментализации образования, а предметно-методические цели - на изучение частных вопросов методики обучения школьной информатике в контексте фундаментализации обучения информатике в школе. Поскольку теоретико-методические и предметно-методические цели подготовки являются локальными, то для их диагностирования выделены уровни знаний и умений.

Конкретизирована фундаментальная методическая подготовка для уровней бакалавра и магистра. Методическая подготовка бакалавра и магистра должна быть фундаментальной и личностно ориентированной, нацеленной на проектирование и реализацию учебно-воспитательного и исследовательского процессов по информатике, на осуществление непрерывного самообразования и саморазвития. В то же время, если бакалавр должен быть готов к использованию образовательной среды, контрольно-измерительных материалов с применением информационных технологий, то магистр к их проектированию, если бакалавр - к организации учебно-исследовательской деятельности школьников, то магистр - к научно-исследовательской, если научно-методическая деятельность бакалавра осуществляется под руководством, то магистр осуществляет это самостоятельно и т.д..

Определены профессионально-личностные качества учителя информатики (профессионально-педагогическую направленность личности, профессионально-нравственные качества, личностно-педагогическая саморегуляция и др.), которые позволят обеспечить способность и готовность применять приобретенные фундаментальные методические знания, умения и навыки в профессионально-педагогической деятельности, реализовать полноценное гуманистически ориентированное педагогическое общение.

Обоснована необходимость определения концепции школьного курса информатики, выделения его фундаментальных основ, как элемента методической подготовки учителя информатики в контексте фундаментализации образования.

Изучены вопросы отбора содержания (В.П. Беспалько, Т.А. Бороненко, Б.С. Гершунский, В.А. Оганесян, Л.Т Турбович, М.В. Швецкий и др.), системности представления понятий школьного курса информатики (М.М. Абдуразаков, С.А. Бешенков, Е.Ы. Бидайбеков, А.Г. Гейн, А.С. Лесневский и др.), использования графовых моделей для определения понятий информатики (Н.В. Апатова, И.В. Марусева, М.В. Швецкий и др.), применения аппарата семантических сетей для проектирования логической структуры учебного материала (С.А. Бешенков, С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, Т.А. Кувалдина, М.П. Лапчик, А.В. Могилев, Е.А. Ракитина, И.Г. Семакин, Н.И. Пак, Е.К. Хеннер и др.),

Основываясь на сочетании тезаурусного метода и сетевого моделирования для систематизации и структурирования понятий учебного курса (Т.А. Кувалдина), для определения содержания обучения школьной информатике выполнены: анализ текста учебников, учебных и методических пособий, выявление основных понятий учебного курса с учетом образовательного стандарта; составление перечня понятий и списка терминов с определениями; деление понятий на группы по разделам и темам учебного курса; Выявление связей между понятиями в группах; корректировка и отбор связей между понятиями после построения сетевой модели и соответствующих формально-логических схем.

В результате определено фундаментальное инвариантное ядро содержания обучения школьной информатике, которое должно являться обязательным к усвоению учащимися общеобразовательных школ, а также установлена последовательность формирования понятий школьной информатики. Эти результаты легли в основу совершенствования содержания методической подготовки учителей информатики.

Обосновано, что для фундаментализации обучения информатике в школе в качестве системообразующего понятия может быть использовано понятие «информационный процесс». При этом родовым понятием является «информация». Выделены требования к отбору понятий школьного курса информатики в контексте фундаментализации обучения: системность, целостность, полнота предметной области, логическая непротиворечивость, минимальная достаточность, преемственность, методическая целесообразность и другие. Отобраны дидактические единицы содержания обучения информатике, значимые для фундаментализации методической подготовки учителя, в числе которых измерение и кодирование информации, информационное моделирование, основы логики, алгоритмизации, управления и другие. Установлена последовательность формирования понятий школьной информатики, что позволяет начать с главного, постепенно развивать понятия, теоретически обогащая и упорядочивая всю понятийную структуру учебного материала, учитывать причинно-следственные связи курса информатики, подчеркивать единство информационных процессов в системах различной природы, теоретически обобщать учебный материал.

В ходе обучения информатике системообразующее понятие «информационные процессы» формируется, развивается и обобщается. Так, изучение видов информационных процессов приводит к рассмотрению таких естественных информационных процессов, как хранение, передача и обработка информации. Эти информационные процессы востребованы при изучении функциональных устройств компьютера. Для возможности автоматизации информационных процессов (перехода от естественных к искусственным информационным процессам) рассматривается приведение информации к единой форме (системы счисления), единообразие обработки информации компьютером (основы логики), более сложные действия с информацией: процессы алгоритмизации и моделирования. Развитие понятия «информационные процессы» происходит при изучении особенностей хранения, передачи и обработки различных видов информации: графической, текстовой, числовой, звуковой, при изучении обеспечения информационных, телекоммуникационных и мультимедийных технологий. В завершении рассматриваются социальные аспекты информационных процессов.

Выделенные ведущие понятия дают возможность изложить материал научно, с единой точки зрения и с общих позиций переосмыслить уже известные факты, заложить основы всей системы знаний, раскрыть внутренние связи и отношения фундаментальных понятий, показать их проявления на конкретных фактах и явлениях действительности, что позволило разработать содержание фундаментальной методической подготовки учителей информатики.

В четвертой главе «Развитие системы методической подготовки учителей информатики в условиях фундаментализации образования» рассмотрены содержание такой подготовки, формирование понятий школьной информатики как элемент содержания методической подготовки учителей, фундаментализация методической подготовки учителей информатики к обучению школьников правилам, разработке алгоритмов и решению задач, управление познавательной и исследовательской деятельностью учителей в процессе фундаментальной методической подготовки, содержание педагогических практик в контексте фундаментализации методической подготовки учителей информатики.

Поскольку фундамент методической подготовки учителей информатики закладывается, прежде всего, в рамках вузовского курса «Теория и методика обучения информатике», то, в первую очередь, определено содержание именно этой учебной дисциплины на основе разработанной модели и концепции, сформулированных целей системы многоуровневой фундаментальной методической подготовки учителей информатики, а также на основе выделенного фундаментального инвариантного ядра содержания обучения школьному курсу информатики. В ходе исследования выделены и описаны фундаментальные основы методической подготовки учителей информатики (теория и методика обучения информатике как наука, формирование информационной культуры, общеобразовательные стандарты, диагностика и проектирование обучения информатике, и т.п.). Внесены дополнения в содержание курса (этапы развития информатики в школе в контексте фундаментализации образования, фундаментальные основы информатики, проблема познавательных затруднений учащихся, типичные затруднения начинающих учителей информатики, учет потребностей учащихся при обучении информатике). Определены содержание (научно-методические основы изучаемого материала, методика введения понятий школьного курса информатики, возможные методические трудности в овладении материалом и т.п.) и последовательность тем изучения теории и методики обучения информатике. На основании проведенного исследования были разработаны программы «Методика преподавания информатики», «Теория и методика обучения информатике» и учебно-методическое пособие для студентов педагогических вузов «Общие вопросы методики обучения информатике в средней школе». Показано, что совершенствование содержания методической подготовки будущих учителей информатики в педагогическом вузе и учителей информатики в рамках курсов повышения квалификации и переподготовки должно происходить за счет усиления теоретической и методологической составляющих методической подготовки, выделения инвариантных и универсальных по своей сути основополагающих методических знаний и умений, определения системообразующих понятий, знаний и умений школьного курса информатики. Сформированность таких фундаментальных методических знаний и умений позволит учителям информатики решать творческие задачи методического характера, адаптироваться к различным профессионально-педагогическим ситуациям.

В главе предложены методические подходы к обучению школьников информатике, рассматриваемые как элементы содержания фундаментальной подготовки учителей, в числе которых методика формирования понятий, обучения правилам и решению задач, структурной и пошаговой разработке алгоритмов, организации учебно-исследовательской деятельности школьников. Указанные разработки нашли отражения в учебно-методических пособиях для студентов педагогических вузов «Общие вопросы методики обучения информатике в средней школе», «Частные вопросы методики обучения теоретическим основам информатики в средней школе», в учебных пособиях «Информатика и информационно-коммуникационные технологии. Справочные материалы», «Теоретический материал для подготовки к вступительным испытаниям по информатике и ИКТ», «Информатика и информационно-коммуникационные технологии. Экзаменационные задачи, вопросы и тестовые задания».

Конкретизированы теоретические основы формирования понятий, овладение которыми является важным фактором фундаментализации методической подготовки учителей. Приведены правила формулирования определений понятий и контпримеры формулировок, например, для понятий «процессор», «информационные процессы», «растровое изображение». Раскрыта сущность процесса усвоения понятия. Предложены различные методические схемы введения понятий (на примере понятий «программное обеспечение компьютера» и «алгоритм»). На примере формирования понятия «алгоритм» подробно описан технологический подход к формированию понятий школьного курса информатики (мотивация введения понятия; определение существенных свойств понятия; формулировка определения понятия; усвоение понятия; применение понятия; систематизация понятий). Овладение этим теоретическим материалом, подкрепление его конкретными примерами необходимо учителю информатики, поскольку, как показала практика, педагоги не владеют в должной мере методикой формирования понятий, формулировки зачастую являются некорректными, а сами понятия - «неработающими». Предложенная фундаментальная методическая подготовка нацелена на овладение различными методическими схемами, обучение оперированию понятиями при решении задач, проведение сравнительного анализа формирования понятий в историческом аспекте, раскрытие деятельностной природы понятий и овладение приемами конструирования системы задач, на основе которых формируются понятия. Такая методика формирования понятий составляет фундамент методической подготовки учителей информатики. Включение данного материала способствует фундаментализации содержания методической подготовки учителя информатики, поскольку он ориентирован на выявления сущностных оснований и связей между различными процессами, протекающими при формировании понятий.

С позиции фундаментализации методической подготовки учителей информатики для овладения учащимися основами алгоритмизации сформирована система средств обучения, которая включает структурные схемы, оформленные с учетом методической целесообразности, трассировочные схемы в виде таблиц и колонок для ручного тестирования алгоритма, систему тестов для верификации результата, систему задач для разного уровня самостоятельной деятельности учащихся. Предложены пути овладения школьниками алгоритмическими умениями, определено значение алгоритмической подготовки для воспитания у школьников личностных качеств (объективное отношение к результатам, стремление к самоутверждению через созидательную деятельность, целеустремленность, умение доводить начатое дело до конца и т.п.), являющихся неотъемлемыми составляющими информационной культуры и фундаментального образования современного человека. Предложенная методическая подготовка позволяет учителю осознать, что алгоритмические умения учащегося напрямую связаны с развитием его мышления, с пониманием того, что все многообразие способов организации действий базируется на конечном числе алгоритмических структур, с формированием умения «мыслить структурами», представлять их в виде формализованных записей. В диссертационной работе предлагается целенаправленная и методически обоснованная организация алгоритмической деятельности учащихся для овладения алгоритмическими основами, являющими фундаментальными. На конкретных примерах обучения основам алгоритмизации раскрыты дидактические принципы (научности, доступности, систематичности и последовательности обучения, связь обучения с практикой, наглядности, сознательности и активности учащихся, рационального сочетания коллективных и индивидуальных форм учебной работы и т.д.), в соответствии с которыми необходимо организовывать познавательный процесс, что позволит создавать благоприятные условия для фундаментализации обучения информатике. Обоснована необходимость использования структурных схем (блок-схем) в рамках обучения фундаментальным основам информатики, поскольку такое использование дает возможность: наглядно отобразить базовые структуры алгоритма; записать алгоритм с определенной степенью формализации на естественном языке; разработать алгоритм для исполнителей с различной степенью отчуждения от человека; сосредоточить внимание учащихся на структуре алгоритма, а не на синтаксисе языка; анализировать логическую структуру алгоритма; высветить сущность выполняемого процесса; преобразовывать алгоритм (сведение к единому блоку); использовать принцип модульности при решении сложной задачи; осуществить быструю проверку правильности разработанного алгоритма (на уровне идеи); разобрать большее число учебных задач; сократить время непосредственной работы учащегося за компьютером, применять технологический подход к разработке алгоритмов.

В соответствии с принципом минимальной достаточности методических средств при обучении фундаментальным основам алгоритмизации, предложено использовать всего три базовых структуры: одна простая команда - следование, и две составные команды - ветвление (в полной и сокращенной форме) и повторение (с предусловием и постусловием), оформленных с учетом методической целесообразности. Подробно описаны и проиллюстрированы конкретными примерами приемы приведения алгоритмического предписания к структурной записи (инвертирование условия составной команды, дублирование блока, соединение условий составных команд и введение дополнительной переменной - признака), что так необходимо в контексте фундаментальной методической подготовки. Эти приемы дают возможность разрабатывать алгоритмы, которые легко читаются и проверяются, надежны с точки зрения правильности, допускают модификацию без существенной перестройки всей структуры. Использование учителем данной методики позволит научить учащихся фундаментальному умению - структурно мыслить. Для поддержки такого обучения предлагается использовать наглядность в виде схематичного изображения содержимого структуры памяти, организовывать коллективную работу учащихся по разработке алгоритмов, анализировать логическую структуру алгоритма, преобразовать алгоритмическую запись в структурную форму, организовать обучение на разных уровнях сложности. Предложены различные виды заданий для формирования основных алгоритмических умений (определение базовых структур в алгоритме, определение назначения фрагмента алгоритма, восстановление пропущенных блоков алгоритма, выполнение пошаговой детализации алгоритма и т.д.), а также пути организации исследовательской деятельность учащихся (внесение изменения в условие задачи, решение задачи другим способом, перестройка структуры алгоритма, ограничение на использование определенных средств и т.д.). Обоснована необходимость использования ручного тестирования алгоритма, когда в роли формального исполнителя выступает не компьютер, а сам учащийся. Представлена динамическая информационная модель пошагового исполнения алгоритма двумя способами: трассировка алгоритма с помощью таблицы (линейные и разветвляющиеся алгоритмы) и колонок (циклические алгоритмы). Разобраны примеры выполнения трассировки для линейных, разветвляющихся и циклических алгоритмов. Предложено раскрывать сущность компьютерного эксперимента с использованием системы тестов, проверяющих правильность разработки алгоритмов. Описано использование системы тестов при проведении компьютерного эксперимента. Подбор тестов, верификация и интерпретация результатов формального исполнения алгоритма являются важными этапами обучения решению задач с использованием компьютера, позволяют учащимся осознанно и целенаправленно проводить тестирование и отладку программы, что положительное влияет на их фундаментальную подготовку.

Такая подготовка учителей к использованию различных методов и средств (блок-схема, ручное тестирование, наглядность, система тестов и задач и т.д.) при обучении школьников основам алгоритмизации и программирования является важной составляющей фундаментальной методической подготовки учителей информатики. На основании предлагаемых материалов не только для студентов, но и для учителей информатики - слушателей системы повышения квалификации были разработаны проблемно-ориентированные занятия «Использование структурных схем при обучении основам алгоритмизации», «Структурный метод разработки алгоритмов», «Применение методических средств организации алгоритмической деятельности на уроках информатики».

В диссертации описана подготовка учителей информатики к обучению правилам, что является существенным фундаментальным элементом. Поскольку правила зачастую формулируются в свернутом виде, то на первоначальном этапе формирования действия учителю надо научить учащихся развертывать эти правила в алгоритмы и выполнять эти алгоритмы, проверяя соблюдение имеющихся логических условий. Для объяснения методики обучения учащихся используется правило перевода целых чисел из двоичной в шестнадцатеричную систему счисления. Выделены этапы работы с учащимися над правилами (мотивация изучения; введение; усвоение; применение), которые проиллюстрированы примером обучения школьников правилу беззнакового кодирования целого числа в компьютере. Предложена методическая подготовка учителей по формированию системы заданий, направленной на овладение правилами школьного курса информатики. Этот материал стал основой для разработки проблемно-ориентированного занятия «Методические особенности изучения систем счисления в курсе информатики для основной общеобразовательной школы».

В этой же главе диссертации рассмотрены фундаментальные основы методической подготовки учителей информатики к обучению школьников решению задач. Выделены и разобраны основные этапы методической работы по решению задач в курсе информатики (осмысление условия задачи, запись краткого условия задачи, поиск пути решения задачи, осуществление плана решения задачи, изучение найденного решения задачи), которые проиллюстрированы решением задачи на измерение информации. На основании этого материала были разработаны проблемно-ориентированные занятия «Система задач для обучения учащихся основной школы содержательному подходу к измерению информации», «Система задач для обучения учащихся основной школы алфавитному подходу к измерению информации». Выделена система эвристических приемов, которые носят рекомендательный характер и могут помочь учителю организовать учебно-исследовательскую деятельность школьника. Разработанный материал вошел в учебное пособие «Информатика и ИКТ. Сборник учебных задач» и в программу учебного курса «Практикум по решению задач на ЭВМ».

Для иллюстрации особенностей такой деятельности учащихся под руководством учителя приведена методика проведения поисковой работы (разработка логической схемы устройства, предназначенного для сложения одноразрядных двоичных чисел), что является важной составляющей фундаментального обучения школьников. Этот материал стал основой для разработки проблемно-ориентированного занятия «Методические особенности изучения типовых логических устройств компьютера в курсе информатики». Определено, что основу методики обучения правилам и решению задач составляет раскрытие деятельностного подхода к обучению и поиск приемов конструирования систем задач, на основе которых формируются знания, умения и навыки в школьном курсе информатики. Обучение учителя подобным фундаментальным умениям составляет основу фундаментальной методической подготовки учителя информатики.

В диссертации описано управление познавательной и исследовательской деятельностью студентов в процессе фундаментальной методической подготовки в рамках дисциплины «Теория и методика обучения информатике». Предложен интегрированный подход к организации процесса обучения, когда разумно совмещается обучение в аудитории под руководством преподавателя и дистанционное обучение с использованием сети Интернет. Определены преимущества использования электронных ресурсов для обучения фундаментальным основам информатики. Выявлено, что размещение преподавателем лекционного материала курса, ориентировочной основы деятельности для организации практических и лабораторных занятий в виде доступного студентам электронного ресурса, доступ к научным, научно-методическим и информационно-аналитическим материалам по актуальным проблемам развития науки и образования, авторским учебно-методическим материалам и другому дополнительному материалу, оперативный обмен информацией и интерактивное обсуждение проблем со всеми заинтересованными лицами дает возможность повысить эффективность процесса обучения за счет реализации индивидуального и дифференцированного подхода. Это, в свою очередь, инициирует самостоятельную работу студентов, направленную на поиск и отбор информации, развивает их личную инициативу при подготовке сообщений, докладов, рефератов, развивает критическое мышление студентов за счет нахождения и анализа альтернативного дополнительного материала, внося свой вклад в фундаментализацию обучения.