Осіпа Людмила Володимирівна. Формування алгоритмічної культури старшокласників у процесі розв'язування обчислювальних задач з використанням інструментальних програмних засобів

Краткое описание

Осіпа Людмила Володимирівна. Формування алгоритмічної культури старшокласників у процесі розв'язування обчислювальних задач з використанням інструментальних програмних засобів.- Дис. канд. пед. наук: 13.00.09, Нац. акад. пед. наук України, Ін-т педагогіки. - К., 2014.- 287 с.

ІНСТИТУТ ПЕДАГОГІКИ НАПН УКРАЇНИ

На правах рукопису

ОСІПА Людмила Володимирівна
УДК 373.5.015.31

ФОРМУВАННЯ АЛГОРИТМІЧНОЇ КУЛЬТУРИ СТАРШОКЛАСНИКІВ У ПРОЦЕСІ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ ЗАДАЧ
З ВИКОРИСТАННЯМ ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ

13.00.09 – теорія навчання

Дисертація
на здобуття наукового ступеня
кандидата педагогічних наук

Науковий керівник:
Дорошенко Юрій Олександрович,
доктор технічних наук, професор

Київ – 2014

ЗМІСТ

ВСТУП………………………………………………………………... 5
РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПРОБЛЕМИ ФОРМУВАННЯ АЛГОРИТМІЧНОЇ КУЛЬТУРИ СТАРШОКЛАСНИКІВ У ПРОЦЕСІ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ ЗАДАЧ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ………………….

14
1.1. Алгоритмічна культура старшокласників у контексті досліджуваної проблеми……………………………………………………
14
1.1.1. Сутність, структура та зміст алгоритмічної культури старшокласників щодо розв’язування обчислювальних задач………..
14
1.1.2. Теоретико-методичні аспекти формування алгоритмічної культури старшокласників ………………………………………………
27
1.1.3. Роль обчислювальних задач у формуванні алгоритмічної культури старшокласників………………………………………………..
38
1.2. Розв’язування обчислювальних задач предметного змісту з використанням інструментальних програмних засобів.…………….….
54
1.2.1. Обчислювальні задачі предметного змісту та етапність їх розв’язування з використанням інструментальних програмних засобів……………………………………………………………………….

55
1.2.2. Особливості використання інструментальних програмних засобів у процесі розв’язування обчислювальних задач……………..……
67
1.3. Узагальнення результатів аналізу стану досліджуваної проблеми та конкретизація завдань дослідження………………………………………
77
Висновки до 1 розділу…………………………………………………….. 85

РОЗДІЛ 2. ДИДАКТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ФОРМУВАННЯ АЛГОРИТМІЧНОЇ КУЛЬТУРИ СТАРШОКЛАС-НИКІВ У ПРОЦЕСІ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ ЗАДАЧ З ВИКОРИСТАННЯМ ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ

88
2.1. Визначення критеріїв, показників та рівнів сформованості алгоритмічної культури старшокласників щодо розв’язування обчислювальних задач з використанням інструментальних програмних засобів………………………..

88
2.2. З’ясування дидактичних умов формування алгоритмічної культури старшокласників у процесі розв’язування обчислювальних задач з використанням інструментальних програмних засобів…………………

96
2.3. Розроблення і теоретичне обґрунтування дидактичної моделі формування алгоритмічної культури старшокласників у процесі розв’язування обчислювальних задач з використанням інструментальних програмних засобів…………………
2.4. Реалізація моделі на основі курсу за вибором «Розв’язування обчислювальних задач з використанням інструментальних програмних засобів»..

114

134
Висновки до 2 розділу…………………………………………………… 162
РОЗДІЛ 3. ЕФЕКТИВНІСТЬ ФОРМУВАННЯ АЛГОРИТ-МІЧНОЇ КУЛЬТУРИ СТАРШОКЛАСНИКІВ У ПРОЦЕСІ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ ЗАДАЧ З ВИКОРИС-ТАННЯМ ІНСТРУМЕНТАЛЬНИХ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ….

164
3.1. Організація, хід та аналіз результатів констатувального та пошукового етапу педагогічного експерименту……..……………………
164
3.2. Проведення формувального етапу експерименту, опрацювання, змістова інтерпретація та якісний аналіз його результатів……………..
Висновки до 3 розділу…………………………………………………….
177
200
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ.................................................................... 203
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………. 208
ДОДАТКИ 239

Список литературы

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ
Проведене теоретико-експериментальне дослідження дозволяє зробити такі загальні висновки.
1. Аналіз психолого-педагогічної літератури і вивчення наявного педагогічного досвіду підтвердив нашу думку про те, що формування алгоритмічної культури старшокласників у процесі розв’язування обчислювальних задач з використанням ІПЗ ще не стало предметом окремих педагогічних досліджень. Це засвідчує про доцільність розв’язання поставлених завдань дослідження.
Актуальність проведеного дослідження зумовлюється, насамперед, потребою інформаційного суспільства та системи освіти у формуванні гармонійно розвиненої особистості, здатної до активної самореалізації в умовах сучасного інформаційно насиченого суспільства, де чільне місце належить розвитку алгоритмічної культури старшокласників. За результатами аналізу підходів різних дослідників до визначення поняття «алгоритмічна культура» з’ясовано, що алгоритмічна культура старшокласників характеризується усвідомленням значущості процесу алгоритмізації, визначається певним рівнем розвитку алгоритмічного мислення та проявляється у різноманітних формах і способах організації і здійснення свідомої цілеспрямованої алгоритмічної діяльності.
Розв’язування обчислювальних задач є ефективним засобом формування алгоритмічної культури старшокласників, оскільки спрямовується на розвиток логічного і алгоритмічного мислення, набуття вмінь і навичок алгоритмічної діяльності.
2. У процесі дослідження уточнено сутність, структуру та зміст поняття «алгоритмічна культура», як складного особистісного утворення та важливого показника інтелектуального розвитку старшокласників. Визначено, що формування алгоритмічної культури старшокласників у процесі розв’язування обчислювальних задач з використанням ІПЗ здійснюється через становлення таких структурних компонентів: мотиваційно-ціннісного, знаннєво-пізнавального, діяльнісно-креативного та рефлексивного. З’ясовано роль обчислювальних задач у процесі формування алгоритмічної культури старшокласників, що полягає в опрактичненні знаннєвої складової алгоритмізованого навчання та усвідомленні значущості процесу алгоритмізації під час розв’язування задач практики; розвитку алгоритмічного мислення і набутті вмінь та навичок алгоритмічної діяльності; конкретизації умінь складати алгоритми розв’язування обчислювальних задач; адаптації стандартних алгоритмів до умови розв’язуваної обчислювальної задачі та використовуваного ІПЗ; реалізації міжпредметних зв’язків засобами навчання учнів розв’язувати обчислювальні задачі предметного змісту. Розроблено структурно-процесуальну модель навчання старшокласників розв’язувати обчислювальні задачі предметного змісту у середовищі ІПЗ, яку покладено в основу процесу формування алгоритмічної культури старшокласників.
3. За допомогою теоретичного аналізу психолого-педагогічної літератури, тривалого спостереження за діяльністю учнів та експертного оцінювання виявлено критерії і показники сформованості алгоритмічної культури старшокласників щодо розв’язування обчислювальних задач з використанням ІПЗ, а також виявлено і схарактеризовано чотири рівні її сформованості – емпіричний, репродуктивно-виконавський, частково-пошуковий та продуктивно-творчий.
4. За результатами аналітико-пошукового дослідження виявлено та теоретично обґрунтовано дидактичні умови формування алгоритмічної культури старшокласників у процесі розв’язування обчислювальних задач з використанням ІПЗ: створення позитивної мотивації старшокласників до навчально-пізнавальної діяльності, спрямованої на розвиток алгоритмічних знань і умінь; реалізація міжпредметних зв’язків інформатики з предметами природничо-математичного циклу; практична спрямованість змісту навчання та збільшення частки самостійної навчально-пізнавальної діяльності учнів; наявність зворотного зв’язку та формування у старшокласників здатності до рефлексії.
Виявлені дидактичні умови є логічно пов’язаними і взаємозалежними, а реалізація кожної умови необхідна для формування алгоритмічної культури старшокласників.
5. За результатами дослідження розроблено та теоретично обґрунтовано дидактичну модель формування алгоритмічної культури старшокласників у процесі розв’язування обчислювальних задач з використанням ІПЗ, яка складається із сукупності виявлених й взаємопов’язаних у певному порядку дидактичних компонентів, що забезпечують здійсненність і результативність даного навчального процесу.
Розроблена дидактична модель містить такі блоки: цілепокладальний блок (мета, завдання, принципи й підходи до формування алгоритмічної культури старшокласників); структурно-змістовий блок (визначені структурні компоненти формування алгоритмічної культури старшокласників); формувально-процесуальний блок (зміст, представлений системою обчислювальних задач предметного змісту, методи навчання, форми організації навчального процесу та засоби навчання); діагностико-коригувальний блок (педагогічний контроль та діагностика сформованості алгоритмічної культури старшокласників); блок дидактичних умов.
Запропонована дидактична модель має універсальний характер і подана у вигляді структурно-функціональної схеми. Дидактична універсальність моделі полягає в інваріантності її структури і варіативності реалізуючого компонента – навчального курсу за вибором. Залежно від спрямованості навчання зміст курсу за вибором буде різним.
6. Для експериментальної перевірки ефективності дидактичної моделі формування алгоритмічної культури старшокласників у процесі розв’язування обчислювальних задач з використанням ІПЗ розроблено курс за вибором «Розв’язування обчислювальних задач з використанням інструментальних програмних засобів».
Цей курс виступає своєрідним інтегратором і практичним реалізатором дидактичної моделі і визначених дидактичних умов формування алгоритмічної культури старшокласників. Інваріантною ознакою цього курсу є його спрямованість на розвиток інтелектуальних здібностей, логічного й алгоритмічного мислення старшокласників у процесі навчання розв’язувати доцільно дібрані обчислювальні задачі з використанням ІПЗ та конструювання спеціалізованих калькуляторів автоматизованого розв’язання обчислювальних задач певного типу. Конкретне предметно-задачне наповнення системи доцільно дібраних задач може бути різним. Обчислювальні задачі предметного змісту з курсу математики, фізики, астрономії, географії, біології тощо добираються вчителем відповідно до профілю школи, класу і рівня підготовки учнів.
Експериментальна перевірка педагогічної ефективності розробленого за дидактичною моделлю процесу формування алгоритмічної культури старшокласників під час розв’язування обчислювальних задач з використанням ІПЗ визначалася за допомогою статистичного опрацювання результатів педагогічного експерименту, яке здійснювалося із застосуванням статистичного критерію узгодженості Пірсона .
Результати педагогічного експерименту засвідчили, що впровадження курсу за вибором «Розв’язування обчислювальних задач з використанням інструментальних програмних засобів» у навчальний процес профільної школи сприяє підвищенню рівня сформованості алгоритмічної культури учнів. Розроблене навчально-методичне забезпечення дає змогу на якісно новому рівні здійснювати формування алгоритмічної культури старшокласників у процесі розв’язування обчислювальних задач з використанням ІПЗ.
Одержані результати експерименту переконливо свідчать про те, що впровадження у навчальний процес старшої школи курсу за вибором «Розв’язування обчислювальних задач з використанням інструментальних програмних засобів» значно підвищує (приблизно на 10 %) рівень сформованості алгоритмічної культури старшокласників.
Подальші дослідження з даної проблеми пов’язуватимуться з підготовкою відповідного навчального посібника до курсу за вибором «Розв’язування обчислювальних задач з використанням інструментальних програмних засобів».