Совершенствование содержания и методики преподавания курса «Информационные системы» в процессе подготовки будущего учителя информатики

Современный этап развития общества характеризуется использованием информации в качестве общественного продукта, обеспечивающего интенсификацию и интеллектуализацию основных сфер человеческой деятельности. Одним из приоритетных направлений информатизации общества становится процесс информатизации образования, предполагающий расширение предметной области информатики и постепенное превращение ее из технологической дисциплины о методах и средствах обработки данных в фундаментальную науку об информации и информационных процессах, формирующую системный подход к анализу окружающего мира.

На сегодняшний момент можно выделить следующие основные направления в развитии информатики как фундаментальной области научного знания.

• рост общенаучного значения информационного подхода как фундаментального метода научного познания;

• совершенствование общей теории информации;

• поиск эффективных методов формирования представления знаний, в том числе не четких и плохо формализуемых, и их использование при автоматизированном решении сложных задач в различных социальных сферах.

Эти направления отражены в стандартах вузовского образования в области информатики. В соответствии со стандартом по специальности 30 100-Информатика педагогического вуза предусмотрено изучение дисциплины «Информационные системы», содержание которой полностью соответствует усиливающейся роли информационных технологий и систем в процессе профессиональной подготовки будущего учителя информатики.

В настоящее время в условиях модернизации системы образования пересматривается структура и содержание преподавания всех учебных дисциплин с точки зрения повышения качества усвоения знаний. В равной степени модернизации подвергается преподавание информатики в средней и высшей школе.

Учитель информатики является одним из важных субъектов информатизации школы. Именно на него ложится освоение новых обучающих и контролирующих программных средств, а также проектирование и разработка программных продуктов, поддерживающих деятельность педагогического коллектива школы.

В психолого-педагогических и научно-методологических исследованиях по проблеме подготовки учителя вообще и учителя информатики в частности можно выделить несколько направлений. Первое относится к разработке общей концепции высшего профессионального педагогического образования (О. А. Абдуллина, И. И. Ильясов, Ю. П. Кулюткин, А. Н. Леонтьев, Е. И. Машбиц, В. А. Сластёнин, А. А. Орлов, Н. А. Шайденко и др.) и технологического подхода в профессиональной подготовке (В.П. Беспалько, В. М. Монахов, Н. Ф. Талызина, JI.M. Фридман и ДР-).

Второе направление связано с исследованием общих проблем подготовки учителя информатики в педагогическом вузе (С. А. Бешенков, Т. А. Бороненко, Я. А. Ваграменко, А. Г. Гейн, С. Г. Григорьев, А. П. Ершов, С. А. Жданов, Т. Б. Захарова, А. А. Кузнецов, Э. И. Кузнецов, М. П. Лапчик,.

A.С. Лесневский, О. Н. Лучко, В. И. Пугач, И. В. Роберт, И. А. Румянцев, О. Г. Смолянинова, М. В. Швецкий, В. Ф. Шолохович, Е. К. Хеннер и др.).

Третье направление отражает взаимосвязь процессов информатизации общества и подготовки учителя-специалиста в области использования информационных технологий и систем (Е. В. Баранов, А. И. Курбацкий,.

B.В. Лаптев, В. Б. Попов, Д. В. Прокудин, В. Н. Пронин, И. В. Роберт и др.).

Информатизация всех сфер жизни и деятельности человека является одной из характерных особенностей современного этапа развития общества. Информатизация — объективный процесс развития, который связан с повышением роли и степени воздействия интеллектуальных видов деятельности на все стороны жизни человечества. Быстрое развитие информационных технологий и систем изменило деятельность человека, практически во всех его сферах: социальной, экономической и культурной, обеспечило эффективный доступ к огромным информационным ресурсам, ранее недоступнымвозможности накопления, обработки и обмена информацией. Эти изменения оказали серьезное влияние и на образовательную деятельность как с точки зрения содержания образования, так и в отношении использования возможностей информационных систем для достижения целей образования.

Информатизация образования предполагает: повышение качества подготовки педагогических работников в условиях внедрения информационных и коммуникационных технологий в массовой школе и подготовку будущих учителей информатики, профессиональные обязанности которых в настоящее время или в ближайшем будущем требуют введения и использования информационных и коммуникационных технологий и системиспользование современных информационных технологий и систем в качестве средства и метода обучения практически по всем изучаемым дисциплинамобучение будущих учителей информатики в расчете на введение информационных и коммуникационных технологий и систем и в учебный процесс образовательных учреждений, и в систему образования в целом.

В структуре профессиональной подготовки будущего учителя информатики особым образом необходимо выделить информатическую подготовку, которая реализуется совокупностью дисциплин информатического блока.

Процессы совершенствования содержания и методики обучения будущих учителей информатики в педагогическом вузе находятся в постоянном развитии. Анализ содержания профессиональной деятельности учителя информатики позволяет выделить в ней ряд функций, связанных с применением информационных систем и технологий:

• обучение учащихся методам и средствам проектирования и использования информационных систем в курсе информатики;

• использование средств информационных систем как средства обучения, в том числе и дистанционного;

• организация применения информационных и телекоммуникационных систем в учебном процессе по другим учебным дисциплинам, организация и управление работой школы.

В этой связи проблема подготовки учителя-специалиста в области использования информационных технологий и систем включает не только обоснование конечных целей подготовки такого рода специалистов, но и детальную разработку методики их обучения.

Вместе с тем, по-прежнему остаются недостаточно разработанными вопросы отбора содержания и методики обучения различным компьютерным курсам, призванным реализовать потребность школы и общества в учителях-профессионалах, способных в современных условиях информатизации учебного процесса и управления им обеспечить высокий уровень подготовки школьников к дальнейшему образованию и будущей трудовой деятельности. Одним из таких курсов в педагогическом вузе является дисциплина «Информационные системы», которую мы рассматриваем как одну из ключевых в информатическом блоке дисциплин.

Курс «Информационные системы» является новым для педагогических вузов. Содержание этого предмета определяется стандартом ГОС ВПО 2 поколения и не существует устоявшихся методик его преподавания. Проявляется противоречие между потребностью в конкретизации содержания курса «Информационные системы» и разработки методики его преподавания с учетом специфики подготовки будущих учителей информатики и невозможностью прямого переноса содержания и методики преподавания с технических специальностей, на которых курс «Информационные системы» изучается в несколько раз больше часов.

Представленные выше положения обусловили актуальность данного исследования, в рамках которого необходимо было предложить теоретическое обоснование и практически доказать эффективность конкретного содержания и методики преподавания курса «Информационные системы» в педагогическом вузеобосновать возможность в процессе организации профессиональной подготовки будущих учителей информатики при изучении дисциплины «Информационные системы» приобретение знаний и умений использования информационных систем для решения задач обучения школьников и управления учебным процессом. Среди таких умений, прежде всего, необходимо рассмотреть умения моделирования предметной области, построения логической и физической модели данных, а также навыки работы в различных программных средах, относимых к классу информационных систем, проектирование собственных информационных систем.

Таким образом, анализ документов по вопросам вузовского образования в области информатики, психолого-педагогической, методической, специальной литературы, а также рассмотрение практики деятельности педагогических вузов по подготовке учителей информатики способствовали определению проблемы данного исследования: каковы особенности содержания курса «Информационные системы» и методического обеспечения для преподавания данной дисциплины в педагогическом университете?

Объект исследования — процесс информатической подготовки будущих учителей информатики в педагогическом вузе.

Предмет исследования — пути и средства совершенствования содержания и методики преподавания курса «Информационные системы».

Цель данного исследования — теоретическое обоснование и опытная проверка содержания и методики преподавания курса «Информационные системы» в процессе подготовки будущего учителя информатики в педагогическом вузе.

Гипотеза исследования — изучение курса «Информационные системы» будущими учителями информатики будет эффективным, если.

• в содержание дисциплины «Информационные системы» включены темы, посвященные принципам построения и классификации информационных систем, способам построения логической и физической моделей данных, основным этапам спиральной модели жизненного цикла информационной системы;

• разработана и внедрена система заданий на основе информационных систем из различных сфер деятельности педагогического вуза (библиотека, бухгалтерия, деканат, учебно-методическое управление), обеспечивающая формирование умений построения логической и физической моделей данных конкретной предметной области;

• при изучении курса «Информационные системы» используется проектная методика, подразумевающая создание группой студентов информационной системы с функциями ввода и проверки корректности вводимых данных, сортировки и фильтрации данных, формирования и печати отчетов, настройки интерфейса по предметной области, касающейся образовательной деятельности;

• в процессе занятий по курсу «Информационные системы» в качестве иллюстрации отдельных этапов разработки информационной системы используются программные средства: «Картотека книгообеспеченности», «Компоновщик», «Эксперт», «Компенсация».

Цель, объект, предмет и гипотеза исследования обусловили следующие задачи:

1. определить цели и функции информатической подготовки в системе профессиональной подготовки будущих учителей информатики и значение курса «Информационные системы» в информатической подготовке будущего учителя информатики;

2. конкретизировать содержание дисциплины «Информационные системы» на основе выделения базовых понятий и технологий, а также характеристики применения CASE средств (программные средства, поддерживающие процессы создания и сопровождения информационных систем, включая анализ и формулировку требований, проектирование прикладного программного обеспечения и баз данных, генерацию кода, тестирование, документирование, обеспечение качества, конфигурационное управление и управление проектом, а также другие процессы) при проектировании информационных систем;

3. разработать методику изучения способов построения логической и физической моделей данных в рамках проведения занятий по дисциплине «Информационные системы»;

4. создать систему проектов по дисциплине «Информационные системы» из различных сфер (бухгалтерия, библиотека, тестирование) на основе типов информационной деятельности, характерной для специалистов данного профиля и показать ее значение для совершенствования подготовки будущих учителей информатики;

5. осуществить экспериментальную проверку эффективности предложенного содержания и методики преподавания дисциплины «Информационные системы»;

6. внедрить практические рекомендации по реализации предложенного содержания и методических приемов организации занятий по указанной дисциплине в практику работы педагогических вузов по подготовке учителя информатики.

Методологической основой нашего исследования послужили работы В. М. Монахова, И. В. Роберт, A. J1. Денисовой и др., в которых исследуются проблемы внедрения в образование новых информационных технологий, а также, труды Э. И. Кузнецова, М. П. Лапчика, И. В. Марусевой, А. В. Могилева, В. И. Пугача, И. А. Румянцева, М. В. Швецкого и др., посвященные преподаванию информатики в педагогических вузах.

Для решения намеченных задач в процессе исследования применялся комплекс различных методов: наблюдение за деятельностью студентов, анкетирование, интервьюирование, беседы, тесты, экспертные оценки, моделирование, педагогический эксперимент, математико-статистическая обработка полученных результатов опытно-экспериментальной работы.

База опытно-экспериментальной работы. Опытно-экспериментальная работа проводилась на базе Тульского государственного педагогического университета им. JI. Н. Толстого. В ней участвовали 179 студентов, 23 преподавателя.

Этапы исследования. В разработке проблемы можно выделить три этапа.

На первом этапе (2000;2002 гг.) происходило изучение психолого-педагогической, методической и специальной литературы по проблеме профессиональной подготовки учителя информатики в области использования информационных систем, разработка приложений «Картотека книгообеспеченности» и «Компоновщик», входящего в состав программного комплекса «ТЕСТ».

На втором этапе (2002;2003 гг.) были уточнены тема исследования, его объект, предмет и гипотезасформулированы теоретические положения, определяющие содержание и организацию занятий по дисциплине «Информационные системы». Проводилась опытно-экспериментальная работа по проверке эффективности предложенного содержания и методики преподавания курса «Информационные системы»;

На третьем этапе (2003;2005 гг.) анализировались и обобщались результаты экспериментальной работыосуществлялось текстовое оформление диссертационного исследования.

Научная новизна исследования заключается в том, что определены средства формирования у студентов теоретических знаний и практических умений в области использования информационных систем в образовании, которые включают в себя применение проектной методики при разработке информационной системы, организацию самостоятельной и исследовательской работы студентов по этапам спиральной модели жизненного цикла информационной системы, систему заданий моделирования конкретной предметной области.

Теоретическая значимость результатов исследования.

Внесен вклад в теорию подготовки будущих учителей информатики в области изучения информационных систем:

• уточнено определение понятия «информационная система» путем добавления характеристики, заключающейся в возможности совершенствования программного средства пользователем без изменения кода программы и последующей его компиляции;

• определена значимость курса «Информационные системы» в процессе профессиональной подготовки будущего учителя информатики, который, с одной стороны, обеспечивает непрерывность логической цепочки дисциплин, изученных ранее, с другой, — является информационной базой некоторых общепрофессиональных дисциплин и дисциплин предметной подготовки;

• теоретически обоснована целесообразность использования основ проектирования и разработки информационных систем в профессиональной подготовке будущего учителя информатики.

Практическая значимость исследования обусловлена тем, что разработаны и внедрены в учебный процесс и практику работы педагогического вуза:

• научно-обоснованная методическая система обучения студентов дисциплине «Информационные системы», включающая все составные части учебно-методического комплекса;

• программа дисциплины «Информационные системы», отвечающая современному этапу развития информационного общества и требованиям государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности информатика;

• программные продукты, используемые при изучении курса «Информационные системы», а также поддерживающие работу подразделений вуза: «Картотека книгообеспеченности», «Компоновщик», «Эксперт», «Компенсация».

Личный вклад соискателя состоит:

• в научном обосновании и разработке содержания и методики преподавания курса «Информационные системы», что выразилось в подготовке курса лекций по дисциплине «Информационные системы», представление его в виде электронного ресурса, доступного в интрасети университета, в осуществлении внедрения разработанной системы практических заданий по дисциплине «Информационные системы», в проверке эффективности использования этих разработок в учебном процессе;

• в разработке и внедрении в учебный процесс и работу подразделений ТГПУ им. Л. Н. Толстого программных продуктов: «Картотека книгообеспеченности», «Компоновщик», «Эксперт», «Компенсация», зарегистрированных в Отраслевом фонде алгоритмов и программ;

• в описании и систематизации опыта этих производственных разработок, послуживших основой иллюстративной части учебного курса «Информационные системы» и обеспечивших его практическую направленность;

Обоснованность и достоверность результатов исследования обеспечена следованием научной методологии, способствующей реализации комплексной методики исследований, адекватностью методов исследования его целям и задачам, объективной оценкой полученных в опытной работе результатов и их статистической обработкой.

Апробация результатов исследования осуществлялась на теоретических семинарах кафедры информатики и вычислительной техники, научно-практических и учебно-методических конференциях преподавателей и аспирантов ТГПУ им. Л. Н. Толстого (2001;2006 гг.) — на международной научно-методической конференции «Современные проблемы преподавания математики и информатики» (Тула, 2004 г.) — на научно-методической конференции «Качество подготовки специалистов и инновационные процессы в системе непрерывного профессионального образования» (Тула, 2004 г.) — на Всероссийских научно-практических конференциях «Тулаинформ — 2001» (Тула, 2001 г.), «Информационные технологии в высшей и средней школе» (Нижневартовск, 2003 г.), на научно-практической конференции аспирантов, соискателей и молодых ученых ТГПУ им. JI.H. Толстого (Тула, 2006), на международной научно-методической конференции Информатизация образования — 2006 (Тула, 2006).

На защиту выносятся следующие положения:

• информатическая подготовка в структуре профессиональной подготовки будущего учителя информатики выполняет двоякую функцию, с одной стороны, овладеть комплексом знаний, умений и навыков при изучении дисциплин информатического блока, с другой стороны, решается задача подготовки будущего учителя информатики для реализации задач по информатизации конкретного образовательного учреждения;

• дальнейшее повышение эффективности профессиональной подготовки будущих учителей информатики при изучении дисциплины «Информационные системы» возможно на основе совершенствования содержания, включающее принципы построения и классификации информационных систем, способы построения логической и физической моделей данных, основные этапы спиральной модели жизненного цикла информационной системы;

• использование теоретических основ построения и практических результатов разработки информационных систем из различных сфер деятельности педагогического вуза формирует умения построения логической и физической модели данных конкретной предметной области;

• применение проектной методики и использование разработанных в ходе диссертационного исследования программных средств наиболее эффективно при изучении курса «Информационные системы» и обеспечивает поэтапное формирование необходимых знаний и умений у будущих учителей информатики.

Структура диссертации: работа состоит из введения, двух глав,.

Заключение

.

Проведенная нами работа по определению содержания и созданию методического обеспечения дисциплины «Информационные системы», поиску путей и средств его применения в реальном педагогическом процессе доказала продуктивность избранного направления. Поставленная нами цель исследования: теоретически обосновать и опытным путем проверить содержание и методические приемы изучения дисциплины «Информационные системы» в процессе профессиональной подготовки будущего учителя информатики в педагогическом вузе — была достигнута, поскольку предполагаемые задачи работы были разрешены следующим образом.

При разработке содержания дисциплины «Информационные системы», а также в процессе проектирования и создания приложений использовались: положения теории информационных систем, элементы теории реляционных баз данных, методика использования CASE средствспособы построения логической и физической моделей данных. Эти положения были органично включены в теоретический блок содержания занятий по изучаемой дисциплине.

Необходимо отметить, что повышение эффективности информатической подготовки учителя информатики в исследуемом направлении возможно несколькими путями:

1. за счет внедрения в педагогический процесс и в практику работы вуза передовых информационных и коммуникационных технологий и на этой основе обогащения теоретического содержания обучения;

2. благодаря возможности модификации и развития разработанных проектов, в основу которых положен модульный принцип строения приложений;

3. за счет разработки и внедрения других приложений, решающих задачи, аналогичные предложенным.

Также в заключении обобщены основные результаты теоретического и экспериментального исследования, которые подтвердили правильность выдвинутой гипотезы:

1.. Проведен анализ научно-методической, психолого-педагогической, учебной и нормативной литературы по теме исследования. В результате проведенного анализа выявлены недостатки методического обеспечения курса «Информационные системы» для педагогического университета.

2. Определены две основные функции информатической подготовки в системе профессиональной подготовки будущих учителей информатики: с одной стороны, овладение комплексом знаний, умений и навыков при изучении дисциплин информатического блока, с другой, — подготовка будущего учителя информатики для реализации задач по информатизации конкретного образовательного учреждения.

3. Обоснована значимость курса «Информационные системы» в процессе профессиональной подготовки будущего учителя информатики, который, с одной стороны, обеспечивает непрерывность логической цепочки дисциплин, изученных ранее, с другой, — является информационной базой некоторых общепрофессиональных дисциплин и дисциплин предметной подготовки.

4. Разработано содержание и методическое обеспечение курса «Информационные системы», позволяющие повысить качество подготовки будущих учителей информатики в области проектирования и разработки программных средств, относящихся к классу информационных систем.

5. С учетом стремительного развития информационных технологий и постоянно возрастающими потребностями информатизации образования в исследовании были выявлены следующие способы совершенствования содержания и методики курса «Информационные системы»:

— применение проектной методики при разработке информационных систем;

— организация самостоятельной и исследовательской работы по этапам спиральной модели жизненного цикла информационной системы;

— использование теоретических основ построения и практических результатов разработки информационных систем из различных сфер деятельности педагогического вуза.

Безусловно, возможны и другие направления этой работы, повышающие как качество, так и конечную результативность процесса подготовки учителя-специалиста в области использования информационных технологий и систем. В этих направлениях и будет происходить дальнейший научный поиск.