Система методичної підготовки майбутніх вчителів інформатики в педагогічних університетах

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ

У вступі обґрунтована актуальність проблеми дослідження, сформульовані мета, об’єкт, предмет, гіпотеза, завдання, концепція, методологія дослідження, розкрито наукову новизну, теоретичну та практичну значущість дослідження; описуються етапи дослідження і апробація його результатів.

У першому розділі „Теоретичні основи системи методичної підготовки вчителя інформатики” наведені теоретичні положення, які використовуються при проектуванні методичної системи підготовки майбутніх вчителів інформатики.

Система методичної підготовки вчителя інформатики перш за все повинна бути зорієнтованою на чітке визначення науки інформатики, як фундаментальної природничої науки, об'єктом вивчення якої є зокрема інформаційні процеси будь-якої природи та сучасні інформаційно-комунікаційні технології, які реалізуються за допомогою комп’ютерних систем. Інформатика сильно впливає на економічну, соціальну, науково-технічну і культурну сфери життя сучасного суспільства, що спричинює радикальні зміни не тільки в сфері виробництва і ділової активності людей, але і у всій соціальній сфері, зокрема в освіті.

Інформатика як навчальний предмет являє собою педагогічно адаптовану і предметно специфіковану систему знань, навчальним об’єктом якої є предмет інформатики як наукової дисципліни, предметом – результат дидактичного опрацювання наукових знань, які належать до навчального об’єкту, відповідно до цілей навчання.

Бурхливий розвиток науки інформатики та інформаційно-комунікаційних технологій впливає на зміст навчального предмета інформатики в середніх та в вищих навчальних закладах освіти та методику його навчання.

З іншого боку у зв’язку з прискоренням суспільного прогресу змінюється сам характер освіти: консервативна за своєю сутністю, спрямована на збереження і відновлення в поколіннях людей досвіду і знань, які накопичувались на попередніх етапах суспільного розвитку, вона стає випереджуючою, прогностичною, особистісно-орієнтованою, спрямованою на передбачення ситуацій, які виникають в результаті суспільного розвитку.

Перехід від традиційної до особистісно-орієнтованої парадигми освіти спричинює зміни пріоритетів й у методиках навчання, а тому при створенні методичних систем виникає необхідність у відповідних застосуваннях методології системного аналізу та теорії проектування педагогічних систем.

Методична система навчання інформатики як сукупність п’яти ієрархічних взаємозв’язаних компонентів (А.М.Пишкало): цілей, змісту, методів, засобів і організаційних форм навчання за умов розвитку сучасних інформаційно–комунікаційних технологій змінює свій елементний склад і структуру, стає „відкритою” системою з розмитими межами і нечітко визначеними елементами, і повинна розглядатися на базі методології „м’яких” систем. Відкритість методичної системи проявляється у сильному впливі соціальних, освітніх і технологічних передумов на функціонування її компонентів. Нечіткість компонентів виражається в їх суттєвому взаємопроникненні і інтеграції.

Сучасний прогрес предметної галузі “Інформатика”, зокрема, розвиток інформаційно-комунікаційних технологій, а також зміна соціальних передумов розвитку освіти приводять до зміни цілей навчання інформатики, серед яких провідними є формування у учнів стабільних навичок використання засобів сучасних інформаційно-комунікаційних технологій, здібностей і прагнення адаптуватися до інформаційного середовища діяльності, яке швидко змінюється, пропедевтика подальшої інформаційної підготовки протягом всього життя при орієнтації на індивідуальні особистісні запити учня. При цьому зміст навчання потребує не просто модернізації, а переходу до нових принципів упередження і поглинання при доборі, відповідно до яких навчання повинно включати елементи предметної галузі, перспективність яких можна прогнозувати на 5–10 років вперед, актуальні ж елементи змісту повинні інтегруватися в педагогічні предметні технології; а також гнучкості і поліваріантності, які дозволяють учневі під керівництвом вчителя обирати унікальні траєкторії засвоєння навчального матеріалу.

Побудована теоретична модель методичної системи навчання інформатики спирається на загальну теорію систем і відрізняється від існуючих моделей методичних систем навчання конкретних предметів наявністю технологічних елементів, відкритістю та розмитістю границь. При цьому модель навчальної дисципліни інформатики має структуру, аналогічну до структури відповідної методичної системи навчання, і повинна враховувати локальні особливості навчання інформатики, тобто змінюватися від одного навчального закладу до іншого.

При цьому, як свідчить аналіз проблеми дослідження, компоненти методичної системи навчання інформатики в конкретному освітньому закладі визначаються різними елементами методичних передумов навчання: соціальним запитом до освіти у формі вимог до підготовки з предмету і критеріїв навченості; змістом знань і актуальної діяльності стосовно предметної галузі, апаратно-програмними засобами і технологіями інформатизації; спеціальною і методичною підготовкою педагогічних кадрів, методичною підтримкою навчально-пізнавальної діяльності учнів; організаційно-методичним забезпеченням навчання предмета; початковою підготовкою учнів з предмету, елементами інформаційної культури, що освоєні суспільством; забезпеченням процесу навчання в навчальному закладі засобами інформатизації.

За умов впровадження профільного навчання стає необхідним навчити майбутніх вчителів будувати „власну” методику навчання інформатики на основі проектування процесу навчання і розглядати структуру навчального предмета інформатики, аналогічну до структури методичної системи навчання інформатики, та процес його проектування, аналогічний до процесу проектування методичної системи навчання інформатики, яка зокрема передбачає добір змісту навчання, побудову та уточнення програми навчального предмета, добір методів, форм і засобів навчання.

Добір змісту навчання інформатики побудованої моделі методичної системи здійснюється з урахуванням проблеми формування теоретичного ядра навчальної дисципліни і містить наступні операції: побудова графа науки (складання списку основ – ознак об’єктів; сигнатура понять; квантифікація; класифікація; генералізація; добір змісту на основі сформульованих принципів добору; побудова графа змісту навчання (як компонента методичної системи навчання); дидактичне опрацювання понятійного графа науки (логіко-дидактичний аналіз, що включає логіко-предметний аналіз змісту навчання); уточнення отриманої моделі методом топологічного впорядкування з метою одержання варіанта навчальної програми.

При проектуванні змісту методичної підготовки майбутніх вчителів інформатики використані положення педагогічної теорії проектування змісту освіти (В.В. Краєвський, І.Я. Лернер), яка послідовно простежує спочатку процес формування (проекту) змісту освіти на трьох рівнях: рівні загального теоретичного представлення, рівні навчального предмету і рівні навчального матеріалу, а потім передбачає етап реалізації (проекту) в процесі навчання і його коригування фактичним засвоєнням навчального матеріалу студентами.

Розв’язування питання добору методів, форм і засобів навчання засновано на широко розповсюдженому в даний час підході розв’язування подібних задач через призму діяльності, яку здійснює викладач (Н.В. Кузьміна, В.А.Сластьонін). Технологія добору методів, форм і засобів навчання полягає у встановленні відповідності між етапами діяльності і ефективного поєднання методів, форм і засобів навчання.

Таким чином, для проектування та побудови навчального предмета майбутньому вчителю інформатики необхідно володіти технологією добору методів, організаційних форм і засобів навчання і встановленням відповідності між ними і змістом навчання, що і повинно забезпечуватися рівнем їх методичної підготовки.

Побудова системи методичної підготовки майбутніх вчителів інформатики неможлива без врахування психолого-педагогічних особливостей розвитку особистості студента, особливостей його психічного розвитку та потреб, шляхів активізації навчально-пізнавальної діяльності, зокрема самостійної роботи, на які звертається увага в дисертації.

Системоутворючим компонентом системи методичної підготовки є курс „Методика навчання інформатики”, вивчення якого має за мету формування інформаційної та методичної культури майбутнього вчителя інформатики.

Другий розділ „Проектування системи методичної підготовки вчителя інформатики” присвячений проблемам проектування і реалізації методичної системи навчання методики інформатики студентів педагогічних університетів. Відмічаються особливості становлення та розвитку методичної системи навчання інформатики в середній школі, які повинні враховуватися при проектуванні системи методичної підготовки вчителя інформатики; описується модель шкільного курсу інформатики, заснована на диференціації навчання; зазначаються освітньо-кваліфікаційні вимоги до підготовки вчителя інформатики. Визначені цілі навчання за умов ступеневої освіти, описується технологія добору змісту навчання, досліджуються методи, форми і засоби, що дозволяють реалізувати відібраний зміст.

Сформована в результаті дослідження модель методичної підготовки майбутніх вчителів інформатики в педагогічних університетах за умов ступеневої освіти базується на необхідності та можливості організації підготовки вчителя за спеціальностями:
1) вчитель інформатики (базової і повної середньої школи) – бакалавр і спеціаліст;
2) заступник директора з питань використання сучасних інформаційно-комунікаційних технологій – магістр освіти.

Спираючись на теорію побудови навчального предмета і концепцію методичної підготовки вчителя інформатики, в розділі доводиться, що при доборі змісту навчання бакалавра освіти необхідно ставити за мету формування умінь майбутніх вчителів інформатики побудови шкільного курсу інформатики в базовій школі з врахуванням загальноприйнятої концепції та уявлень про існуючі концепції профільного навчання інформатики в старшій школі; при доборі змісту навчання спеціаліста освіти необхідно ставити за мету формування умінь побудови навчального предмета як системи навчання в профільній школі, що має структуру, аналогічну до структури методичної системи навчання інформатики. Магістр, володіючи технологією проектування, конструювання, реалізації, аналізу і розвитку методичних систем навчання інформатики, повинен виконувати функції “конструктора” методичних систем навчання інформатики, що мають певну структуру, та здійснювати функції заступника директора з питань використання інформаційно-комунікаційних технологій в навчальному процесі.

В кожному з цих напрямів підготовки визначається два рівні: фундаментальна і профільна (професійна). Фундаментальна підготовка (М.В. Швецький) в галузі інформатики для майбутніх вчителів інформатики – це “формування глибокого розуміння основних напрямів, провідних ідей, а також основних методів, від яких залежить розуміння основних понять і фактів, змісту і методів навчання інформатики в школі”. В дослідженні, враховуючи бурхливий розвиток сучасних інформаційно-комунікаційних технологій та наукової галузі інформатика в цілому, зміну парадигми освіти та напрями підготовки майбутнього вчителя інформатики, обґрунтовано поновлення, виділеного в дослідженнях М.І.Жалдака та М.В.Швецького, змісту фундаментальної підготовки вчителя інформатики та запропоновано внести до нього такі розділи: теоретичні основи інформатики, теорія алгоритмів, структури даних, технологія розробки програмного забезпечення, архітектура комп’ютерних систем, парадигми програмування (функціональне, продукційне, хорновське, об'єктно-орієнтоване), комп'ютерна графіка, операційні системи, інформаційні системи, теоретичні основи баз даних, бази даних і інформаційний пошук, системи штучного інтелекту, комп’ютерне моделювання, аналіз і моделювання систем, дискретна математика, теоретичне програмування, соціальна інформатика, комп’ютерні комунікації і мережі, глобальна мережа Інтернет, гіпермедійний дизайн, програмна інженерія.

Фундаментальна підготовка повинна забезпечити формування інформаційної культури вчителя інформатики, яка здійснюється (за Жалдаком М.І.) при вивченні комплексу дисциплін, що вивчаються в педагогічному університеті: гуманітарного та соціально-економічного, природничо-математичного та професійно-орієнтованого (професійно-педагогічна підготовка та професійна науково-предметна підготовка) циклів. В розділі визначаються основні складові інформаційної культури вчителя інформатики та аналізуються шляхи її формування.

Крім того, фундаментальна підготовка вчителя інформатики повинна бути професійно спрямованою, тобто дотримуватися визначених А.Г.Мордковичем принципів:
1) раціональної фундаментальності; 2) бінарності; 3) провідної ідеї; 4) неперервності.

Професійною підготовкою майбутнього вчителя інформатики є методична підготовка, що спирається на зміст фундаментальної підготовки, і повинна враховувати діяльнісну модель вчителя, яку можна подати у вигляді фрагмента його освітньо-кваліфікаційної характеристики, який подано у розділі. Пропонована діяльнісна модель вчителя будується на основі аналізу основних видів його професійної діяльності та основних функцій вчителя інформатики в сучасній школі: інформаційно-орієнтаційна, проектувальна (моделююча), аналітична, мобілізаційна, трансляційна, діагностично-оцінювальна діяльності.

Методична підготовка повинна забезпечувати формування методичної культури майбутнього вчителя інформатики. Під методичною культурою вчителя інформатики в дослідженні розуміється рівень підготовленості вчителя до діяльності, заснованої на сформованості загальних, спеціальних і конкретних методичних умінь, що спираються на знання і навички, сформовані при вивченні математики, інформатики, філософії, педагогіки, психології, методики навчання інформатики, використання обчислювальної техніки в навчальному процесі, і пов’язані з навчанням інформатики в школі та використанням в навчальному процесі сучасних інформаційно-комунікаційних технологій.

Виходячи із загального означення поняття уміння (В.М.Монахов), в дослідженні виділено поняття методичних умінь, як свідоме застосування наявних у майбутнього вчителя знань і навичок, необхідних для виконання більш складних видів діяльності в різних умовах навчання учнів інформатики. Методичні уміння умовно можна розділити на загальні, спеціальні і конкретні.

Визначити рівень методичної підготовки майбутніх вчителів інформатики можна через уміння вирішувати задачі певного класу з методики навчання інформатики та використання інформаційно-комунікаційних технологій в навчальному процесі. Такий висновок і став в дослідженні основою добору методів навчання методики інформатики. Ідея класифікації задач з методики навчання інформатики полягає у виділенні сукупності дій, адекватних конкретній методичній діяльності, що дозволяє систематизувати задачі, в процесі розв’язування яких ця діяльність засвоюється. Тому для побудови класифікації задач з методики інформатики використано склад методичних умінь зазначених трьох видів, які формуються за допомогою використання вправ та методичних завдань такого типу: репродуктивні завдання; завдання на використання орієнтувальної основи дій різного типу; завдання на аналіз конкретних ситуацій; завдання на моделювання конкретних ситуацій; завдання на виконання навчальних проектів.

До першої групи включаються завдання наукового аналізу змісту текстів підручників і навчальних посібників, розв’язування яких потребує загальних методичних умінь. До другої – задачі з вимогою виконати логіко-дидактичний аналіз заданих методичних систем навчання інформатики в масштабах базового чи профільного курсів інформатики; окремих розділів та окремих уроків. При розв’язуванні задач цієї групи майбутні вчителі інформатики опановують спеціальними методичними уміннями. Конкретні методичні уміння формуються при розв’язуванні завдань третьої групи, до якої входять задачі, що передбачають розробку окремих питань методики навчання інформатики. Цю найбільш численну групу задач можна поділити на підгрупи з урахуванням специфіки їх конкретних дидактичних цілей: а) введення і формування понять шкільного курсу інформатики; б) побудова та аналіз інформаційної моделі; в) опанування технологією опрацювання інформаційної моделі; г)роботи над побудовою та аналізом алгоритму та ін.

Методичні задачі, що пропонуються студентам при вивченні курсу методики інформатики, складають методичну систему навчання конкретного фрагмента змісту шкільного курсу інформатики, що є складовою частиною системи навчання всього курсу. Ця методична система навчання є теоретичною моделлю, призначеною для розв’язування трьох основних методичних завдань навчання студентів: добору змісту навчального матеріалу; добору раціональних технологій навчання; реалізації обраних технологій навчання.

Особлива увага в дослідженні приділяється використанню ситуаційних вправ. В роботі подано рекомендації щодо складання ситуаційних вправ, спрямованих на вироблення навичок прийняття рішень.

Зміна організаційних форм навчання інформатики диктується в першу чергу розвитком інформаційно-комунікаційних технологій і відбувається в напрямку індивідуальної і колективної проектної діяльності та індивідуальної роботи студентів, які передбачають зокрема відеофрагменти уроків з інформатики, конспекти уроків та позакласних заходів в друкованому та електронному вигляді, джерела методичних матеріалів у вигляді веб-квестів, веб-сторінок, протоколів обговорення методичних проблем у телеконференціях, що розміщені в Інтернеті.

В межах розв’язування завдань дослідження розкривається система підготовки майбутніх вчителів інформатики до використання комп’ютерних телекомунікацій в навчальному процесі, аналізуються освітні використання глобальної мережі Інтернет та елементів дистанційної форми при навчанні інформатики та методики інформатики.

Третій розділ „Модель методичної системи підготовки майбутніх вчителів інформатики в педагогічних університетах” присвячений питанням вивчення змісту конкретних розділів шкільного курсу інформатики і виділення концептуальних змістових ліній цих розділів. Розробкою таких питань займається часткова методика навчання інформатики.

При розв’язуванні задач добору змісту навчання шкільного курсу використовуються три базових дидактичних елементи: дидактичні основи добору, принципи добору і критерії добору, з якими майбутні вчителі інформатики знайомляться в курсі методики навчання інформатики. Дидактичні основи добору змісту визначають поле пошуку змісту в процесі його добору, принципи добору – напрями діяльності, критерії добору – інструмент для добору конкретного змісту.

Основний метод, що пропонується частковою методикою для вивчення понять змістових ліній – це навчання через задачі, зокрема метод доцільно дібраних задач. Реалізація цього методу передбачає розробку системи задач (вправ), яка відповідає концепції навчання інформатики та пристосована до навчання діяльності, що відображає специфіку предмету. Це означає, що задачі (вправи) повинні слугувати і мотивом для подальшого розвитку теорії (введення нових понять, нових властивостей об'єктів, які вивчаються), і полігоном для її ефективного застосування.

У змісті шкільного курсу інформатики виділено п’ять змістових ліній, що містять поняття про: 1) інформацію, її властивості та інформаційні процеси; 2) модель та її типи, принципи та різновиди комп’ютерного моделювання, способи реалізації інформаційних моделей; 3) сучасні інформаційно-комунікаційні технології, застосування і роль інформаційно-комунікаційних технологій в сучасному суспільстві; 4) алгоритм, його властивості, засоби і методи опису алгоритмів, базові структури алгоритмів та методи конструювання алгоритмів, програми як форми подання алгоритму для комп’ютера; основи програмування однією з мов програмування; 5) архітектуру інформаційної системи, основні елементи і принципи дії комп’ютера та телекомунікаційних засобів.

При логіко-дидактичному аналізі кожного із зазначених розділів визначають поняття, явища та процеси, з’ясовуються їх властивості та аналізуються зв’язки між ними, що дає можливість побудувати схему кожної із зазначених змістових ліній, поданих в дисертації.

Перша і третя групи питань, що складають загальноосвітні основи інформаційної культури, пов’язана з вивченням поняття інформації, її видів та властивостей, різних інформаційних процесів та сучасних інформаційно-комунікаційних технологій.

Поняття інформації в курсі інформатики є одним із вихідних. На ньому базуються такі поняття інформатики, як знак, знакова система, мова, письмо, повідомлення, алгоритм, інтерпретація повідомлення, подання повідомлень, передавання повідомлень, шум, дезінформація та інші. Основні методи вивчення цього матеріалу – індуктивний за логікою, за джерелами подання інформації – пояснювально-ілюстративний, за ступенем самостійності учнів – репродуктивний. Поняття інформації відноситься до основних і не визначається через простіші поняття.

Доцільно виділити такі етапи ознайомлення з поняттям інформації: 1) введення поняття інформації і поняття повідомлення; 2) з’ясування взаємозв’язків між поняттями інформація і повідомлення; 3) формування уявлень про носії інформації; 4) з’ясування питань про способи подання інформації; 5) формування уявлень про види інформації;
6) з’ясування питань про оцінювання і вимірювання інформації, про шум та взаємоперетворення інформації і шуму; 7) формування уявлень про кодування повідомлень, за допомогою яких передається інформація; 8) з’ясування властивостей інформації;
9) формування уявлень про інформаційні процеси.

Всі програми прикладного програмного забезпечення загального призначення слід подати з позицій – об’єкти та програмні засоби сучасних інформаційно-комунікаційних технологій, за допомогою яких користувач досліджує інформаційні об’єкти – інформаційні моделі. Тобто доцільно на всі програмні засоби дивитись через призму діяльності людини (суб’єкта): суб’єкт – об’єкт – мета – засоби – діяльність – результати – оцінювання одержаних результатів – прийняття рішення.

Схема ознайомлення з прикладним програмним забезпеченням загального призначення може бути такою: 1). Демонстрація за допомогою конкретних прикладів характеристик та можливостей використання середовища та з’ясування його призначення.
2). Аналіз об’єктів, типів повідомлень, які опрацьовуються за допомогою середовища, способи їх подання в ньому, способи отримання результатів опрацювання повідомлень. Важливо виділяти об’єкти різного рівня для кожної прикладної програми. 3). Ознайомлення з основними складовими інтерфейсу середовища та формування вмінь аналізувати вміст основних його складових. 4) Правила роботи з вбудованою довідковою системою. 5). Ознайомлення з основними функціями та режимами роботи середовища. 6). Вивчення конкретної програми (за окремою схемою). 7). Теоретичне узагальнення основних режимів роботи та функцій середовища. 8). Теоретичне узагальнення на рівні основних вказівок. 9). Виконання аналогічних завдань в середовищі іншої програми такого ж самого призначення.

Друга змістова лінія визначається таким переліком понять: модель, моделювання як метод пізнання, формалізація, матеріальні і інформаційні моделі, інформаційне моделювання, основні типи інформаційних моделей. Змістова лінія моделювання, як і лінія інформації та інформаційних процесів, є теоретичною основою базового курсу інформатики. Подальший розвиток загальноосвітнього курсу інформатики повинен бути пов’язаним, насамперед, з поглибленням цих змістових ліній.

Предметом вивчення інформатики є інформаційне моделювання. Вивчення матеріальних моделей починає цю тему у зв’язку з визначенням поняття моделі і поділом моделей на натуральні і інформаційні. В свою чергу, інформаційне моделювання поділяється на моделювання об’єктів і процесів і моделювання знань. Класифікація моделей об’єктів і процесів виконується за формою подання. За цією ознакою розрізняють графічні, вербальні, табличні, математичні і об’єктно-інформаційні моделі.

При використанні зазначених методичних підходів до пояснення понять цієї змістової лінії обґрунтовується місце і роль комп’ютера та інформаційно-комунікаційних технологій в моделюванні.

Четверта група питань по суті визначає алгоритмічну культуру учнів, знання основних елементів однієї з мов програмування і оволодіння елементарною технологією програмування цією мовою.

Сучасний підхід до вивчення основ алгоритмізації повинен будуватися на таких основних положеннях:

1.   Процес вивчення основ алгоритмізації слід орієнтувати на використання комп’ютера як дидактичного засобу навчання.

2.   Метою вивчення основ алгоритмізації є виділення змісту реального об’єкта – алгоритму – і правил його побудови, а не вивчення конкретної алгоритмічної мови. Алгоритмічна мова – це лише один із багатьох засобів формального подання алгоритмів.

Знання основ алгоритмізації і навички програмування, що формуються у учнів при вивченні понять цієї змістової лінії, створюють базу для широких математичних узагальнень, сприяють розвитку дослідницьких навичок, розумових здібностей, творчості, активізують розумову діяльність школярів, розвивають їх критичне мислення.

Основними методами навчання є: а) "навчання через задачі", що проводиться за схемою: задача – теорія – задача (зокрема метод доцільно дібраних задач, метод відкритих програм та метод демонстраційних прикладів); б) метод проектів.

Остання група питань, що складають загальноосвітні основи інформаційної культури, пов’язана з вивченням структури і принципів дії комп’ютера, телекомунікаційних засобів та комп’ютерних мереж, функціонального призначення основних та периферійних пристроїв, що є складовими інформаційної системи. Тут виділяють наступні компоненти: структура інформаційної системи і функції її основних пристроїв; принципи дії основних складових комп’ютера та телекомунікаційних засобів; системне програмне забезпечення, в тому числі операційні системи та програми технічного обслуговування апаратної складової.