Рыжова Наталья Ивановна. Развитие методической системы фундаментальной подготовки будущих учителей информатики в предметной области

Краткое описание

Рыжова Наталья Ивановна. Развитие методической системы фундаментальной подготовки будущих учителей информатики в предметной области : Дис. ... д-ра пед. наук : 13.00.02 : СПб., 2000 429 c. РГБ ОД, 71:01-13/126-5

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им.А.И.ГЕРЦЕНА
РАЗВИТИЕ МЕТОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ БУДУЩИХ УЧИТЕЛЕЙ ИНФОРМАТИКИ В ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ
Диссертация на соискание ученой степени доктора педагогических наук
по специальности 13.00.02 - теория и методика обучения информатике
На правах рукописи
РЫЖОВА НАТАЛЬЯ ИВАНОВНА

Научный консультант:
академик- РАО, д. п. н.,
проф. В. В. Лаптев
Санкт-Петербург
2000

- 2 - ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗВИТИЯ МЕТОДИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ 23
§1.1. Развитие методической системы обучения 23
§1.2. Методология исследования: определение понятий "методическая теория" и "методическая теория
задач по информатике" 29
§1.3. Элементы концептуального базиса методической
теории обучения информатике 45
У 1.3.1. Понятийный аппарат исследования, относящийся
к понятию "информатика" 46
1.3.2. Понятийный аппарат исследования, относящийся
к теории задач 74
1.3.3. Понятие "метод обучения", классификация методов обучения и специальные методы
обучения информатике 82
§1.4. Концептуальный каркас методической теории
обучения информатике 108
§1.5. Логика методической теории обучения
информатике 113
^ Выводы по главе 1 122
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ И РАЗВИТИЕ СОДЕРЖАНИЯ ОБУЧЕНИЯ ФУНДАМЕН¬ТАЛЬНЫМ РАЗДЕЛАМ КУРСА ИНФОРМАТИКИ 127
§2.1. Фундаментализация образования как фактор
развития содержания обучения информатике 127
2.1.1. Компоненты оснований информатики 128
2.1.2. Фундаментальность образования в
области информатики 137
♦

♦
- з -
§2.2. Уточнение содержания обучения фундаментальным
разделам курса информатики 146
2.2.1. Основные компоненты содержания обучения фундаментальным разделам курса информатики . . 151
2.2.2. Отбор содержания обучения основам
семиотики 175
2.2.3. Математические основания информатики
как элемент содержания обучения 189
2.2.4. Взаимосвязь математических оснований инфор¬матики с содержанием курсов ’’Элементы диск-
% ретной математики" и "Теория алгоритмов" .... 210
§2.3. Использование логико-семиотического анализа для коррекции содержания обучения фундаментальным
разделам курса информатики 216
§2.4. Классификация задач по информатике
в фундаментальной подготовке 226
Выводы по главе 2 235
ГЛАВА 3. СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ НАДСТРОЙКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ
МЕТОДИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ 240
§3.1. Дели обучения 240
§3.2. Содержание обучения 247
^ 3.2.1. Концептуальные ЛИНИИ 248
3.2.2. Структура содержания обучения как результат оптимизации учебной программы методами
теории графов 251
3.2.3. Содержание теоретического и задачного материала курса "Теоретические основы информатики" 265

»
- 4 -
3.2.4. Отбор содержания раздела "Архитектура
компьютерных систем” как пример развития одного из разделов существующей методи¬ческой системы фундаментальной подготовки .. . 287 §3.3. Генетический метод как метод обучения фор¬мальной математике и элементам теоретической
информатики 299
§3.4. Связи фундаментальной подготовки и развиваю¬щего обучения информатике 308
Выводы по главе 3 313
% ГЛАВА 4. ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО
ЭКСПЕРИМЕНТА 315
§4.1. Общая характеристика исследования 316
§4.2. Анализ состояния и проблемы фундаментальной подготовки будущих учителей информатики по
вопросам теоретической информатики 322
§4.3. Исследование основных направлений в содержании обучения элементам теоретической информатики
будущих учителей информатики 329
§4.4. Использование анализа контрольных работ для корректировки содержания системы упражнений
по математическим основаниям информатики 339
§4.5.- Проверка сформированности фундаментальных знаний у будущих учителей информатики по
элементам теоретической информатики 355
Выводы по главе 4 371
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 374
БИБЛИОГРАФИЯ 377
ПРИЛОЖЕНИЯ 403

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенное теоретическое исследование показало, что на совре¬менном этапе информатизации общества, когда перед системой обра-зования наряду с проблемой перехода к непрерывному образованию
стоит проблема его фундаментализации, необходимо дальнейшее со-вершенствование системы непрерывной подготовки учителя в сфере
информатики и вычислительной техники, центральным звеном которой
является фундаментальная подготовка.
Подготовка по предмету осуществляется в учебном процессе через образовательную составляющую этого предмета, которая в свою оче- #редь реализуется через определенную систему знаний. Таким обра¬зом, образовательная составляющая любого учебного предмета, реа¬лизуясь через систему знаний, обеспечивает студентов:
- либо фундаментальными знаниями и тогда можно говорить, что процесс обучения обеспечивается фундаментальностью (другими сло¬вами, носит фундаментальный характер);
- либо прикладными знаниями и тогда можно говорить, что про¬цесс обучения обеспечивается "рецептурностью", носит утилитарный характер, а в его основе лежит подход к приобретению знаний, со¬ответствующих уровню современных информационных технологий.
Фундаментальность образования в любой предметной области реа¬лизуется через учебный предмет, содержание обучения которого •предполагает, что значительная доля среди учебных элементов (ос¬новных понятий, методов конкретной дисциплины и т.п.) отводится фундаментальным знаниям - теоретическим знаниям, раскрывающим структуру содержания предметной области и деятельности, отражаю¬щей основной метод познания в данной предметной области.
Фундаментальные знания отражают в учебном предмете основания предметной области (к ним, как правило, относят нормы и идеалы

•#
- 375 -
познания данной предметной области) и составляют основания учеб¬ного предмета, которые складываются в свою очередь из мировозз¬ренческих, философских и математических оснований.
Мировоззренческие основания можно охарактеризовать как умение использовать приобретенные знания о формализации (математические основания) и знания философских концепций (философские основания) для описания картины мира средствами данной предметной области, которые обеспечиваются конкретными знаниями из предметной области - фактологическая составляющая учебного предмета. Философские ос¬нования обеспечивают знанием основных философских концепций и •направлений, в рамках которых определяется основной метод позна¬ния науки, характеризующий деятельность исследователей в данной предметной области. Математические основания обеспечивают знания¬ми о формализации, которая достигается за счет построения фор¬мального языка предметной области и формализации существующих со¬держательных теорий данной предметной области.
Заметим, что фактологическая составляющая в основаниях учебно¬го предмета присутствует во всех трех видах основаниях: философс¬ких, мировоззренческих и математических.
В данном исследовании, учитывая особенности предметной области "Информатика" (как на гносеологическом, так и на онтологическом уровне), особенности учебного предмета, его оснований, фундамен¬талистскую модель научного познания, а также опираясь на методо¬логию системного подхода, предложен подход к развитию методичес¬кой системы фундаментальной подготовки будущих учителей информа¬тики.
Разработанная модель методической системы носит опережающий характер, т.е. рассчитана не только на сегодняшний день, но и на перспективу. Она представляют собой "открытую" систему, доступную

- 376 -
для корректировки с учетом развития информатики и вычислительной техники и динамики социального заказа общества. Универсальность модели дает возможность построить на ее основе вариативные учеб¬ные планы в педагогических вузах с учетом местных условий и дос¬тупных ресурсов. Выделение учебных дисциплин, относящихся к фун¬даментальной подготовке, обеспечивает возможность формирования на этой основе двухуровневых учебных планов, что позволяет не только создать равные стартовые возможности всем студентам, но и осу¬ществить дальнейшую их селекцию по способностям.
В рамках поставленных задач выполненное диссертационное иссле¬дование можно считать законченным. Оно может быть использовано как концептуальное для дальнейшего совершенствования методической системы фундаментальной подготовки будущих учителей информатики в условиях многоуровневого образования и ее практической реализа¬ции.