Обучение учителей информатики моделированию аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе специализированных программных сред

Актуальность* исследования. В период становления-информационного общества возрастает роль информатики как фундаментальной' отрасли, научного знания, формирующей представление об информации, информационных процессах, объектах и явлениях, а также методах и средствах их представления и моделирования на базе информационных и коммуникационных технологий (ИКТ). Изучение информатики открывает новые возможности для овладения такими современными методами научного познания как формализация, моделирование и компьютерный эксперимент, в результате чего происходит совершенствование содержания обучения, изменяются его методы и средства как в системе высшего профессионального образования, так и в системе среднего общего образования.

Вопросам отбора содержания и разработки методики обучения информатике в общем и профессиональном педагогическом образовании посвящены работы Бешенкова С. А., Жданова С. А., Кузнецова A.A., Кузнецова Э. И., ЛапчикаМ. П, Ракитиной Е. А., Роберт И. В., ХеннераЕ.К. и др. Одной из содержательных линий образовательной области «Информатика» является формализация и моделирование, которая относится к научным основам этого предмета, являясь базой многочисленных приложений ИКТ, связанных с моделированием в различных областях деятельности, и изучается как в средних, так и в высших учебных заведениях. Исследования, посвященные обучению учителей информатики и учащихся средних учебных заведений информационному моделированию (Бешенков С.А., Бугайко Е. В., Галыгина И. В., Гейн А. Г., Линькова В. П., Ракитина Е. А., Сметанников A.JI. и др.), рассматривают вопросы его применения при изучении дисциплин естественнонаучного цикла. В4- ряде работ моделирование рассматривается как метод познания при изучении большинства содержательных линий информатики, в том числе: информация и информационные процессы, компьютер, компьютерные телекоммуникации и др. В частности, вопросы моделирования аппаратно-программных: средств компьютера и информационной сети рассматриваютсялишь в аспекте информационного моделирования их структуры-.

Вместе: с тем, в настоящее время-: большинство образовательных учреждений: сталкиваются? с организационными, техническими: имматериальными* сложностями при организации: обучения? в области: аппаратного и программного обеспечениякомпьютера и информационной сети на реальном оборудовании с установленным на нем программным обеспечением (ПО), экспериментирование с которыми может привести к сбоям или временному прекращению функционирования/ оборудованиям Зачастую при проведении практических занятий нет возможности выделить учащимся: компьютеры для: изучения аппаратных средств, установки^ настройки и тестирования ПО конкретной группой учащихсяв большинстве случаев при установке и настройке ПО требуется наличие полномочий администратора, которые не предоставляются учащимся, исходя" из необходимости обеспечения безопасности компьютеров и информационной сети образовательного учрежденияустановка и настройка некоторого ПО продолжительна по времени и т. п.

Перечисленные сложности возникают при организации обучения на реальном оборудовании, заменить которое можно используя модели, отображающие функционирование аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети, созданные на базе специализированных программных сред.

В настоящее время разработано большое количество разнообразных специализированных программных сред, моделирующих структуру и функционирование аппаратно-программных средств компьютераи информационной сети (например, Microsoft Virtual PC, Oracle VM VirtualBox, VMware Workstation, Bochs, QEMU и др.), отличающихся друг от друга реализацией эмуляции аппаратного обеспечения, совместимостью с оборудованием компьютера, быстродействием, работой с графикой и пр.

Возможности данных специализированных программных сред позволяют обеспечить: эмуляцию аппаратных компонентов моделиустановку и функционирование на модели различного ПОподключение модели к локальной сети и сети Интернетизоляцию процессов, функционирования модели от других процессов компьютерами др. Благодаря-указанным возможностям на одном компьютере может быть, создано несколько различных видов моделей аппаратно-программных средств: модель персонального компьютера (неподключенного/подключенного к сети Интернет), модель локальной сети на основе одноранговой или серверной архитектуры. В1 структуру всех моделей включаетсянеобходимое для. реализации, целей моделирования аппаратное и программное обеспечение. Разработанные модели отображают функционирование соответствующих аппаратно-программных средств в реальном времени, что предоставляет возможность их использования при организации обучения* в области архитектуры компьютера, информационных сетей, системного и прикладного ПО.

Таким образом, специализированная программная среда, моделирующая структуру и функционирование аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети (далее СПС), обеспечивает: создание, изменение, функционирование модели аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети за счет эмуляции аппаратных компонентов (процессора, оперативной памяти, жесткого диска, сетевой карты и др.) и визуализации на экране компьютера процессов установки и функционирования программных компонентов модели.

При этом под моделью аппаратно-программных средств, созданной на базе СПС, будем понимать информационную модель (динамическую модель-изображение) (Зинченко А.П., Панов Д.Ю.), отображающую средствами программы функционирование аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети. Модель создается на основе определенной структуры аппаратно-программных средств как фиксированного упорядоченного множества компонентов, входящих в состав компьютера и/или информационной сети, и отношений между ними. Процесс: моделирования аппаратно-программных средств на базе СПС предполагает воспроизведение динамического изображения основных компонентов и процессов-функционирования!аппаратно-программных средств;

Рассмотрению? вопросов функционирования и классификации СПС, возможных задач, решаемых с их помощью на различных: предприятиях, посвящены работы Гультяева А. К., Козлова А. О., Метлиса Я., Пратта Я., Розенблюма М., Харриса Т., ХэндаС. и др. Вопросы применения СПС при обучении сетевым технологиям в вузах рассматривают Винокуров А. Ю-', Ляш О. И. и др.

Вместе с тем, в настоящее время процессам моделирования: аппаратно-программных средств компьютера1 и информационной сетина базе СПС не уделяетсядолжного внимания в аспекте решения следующих задач: визуализации процессов функционирования аппаратно-программных средств в режиме реального времениобеспечения безопасной работы компьютера и информационной сети образовательного учреждения при возможных ошибочных действиях обучающегося или воздействии компьютерных вирусов и других вредоносных программ, вызывающих сбои функционирования моделейосуществления экспериментально-исследовательской деятельности при изучении архитектуры компьютера, информационной сети, системного и прикладного программного обеспечения.

Учитывая вышеизложенное, проблема исследования обусловлена противоречием между существующими подходами к обучению учителей! информатики в области архитектуры компьютера, информационных сетей, системного и прикладного программного обеспечения, не реализующими возможности моделирования аппаратно-программных средств компьютера, информационной сети, а также процессов их функционирования, и нереализованностью возможностей специализированных программных сред, обеспечивающих создание моделей, отражающих функциониров^15ие аппаратно-программных средств компьютера, информационной реализацию ^ информационных процессов, а также визу ал из протекающих процессов в реальном времени без использования, реаль.^-ОГо, оборудования.

Актуальность исследования. определяется необходимо ОтЬю теоретического обоснования содержания и разработки, методичесгких подходов для организации обученияучителей информатики в г обл^Сти моделирования структуры и функционирования аппаратно-програмзугщдх средств компьютера и информационной сети в условиях реализ^ции возможностей специализированных программных сред.

Объект исследования — обучение учителей информатики моделированию аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе использования специализировая11Ь1х программных сред.

Предмет исследования — содержание и методические подходы к обучению учителей информатики моделированию структуры и функционирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети с использованием специализированных программные сред.

Цель исследования заключается в разработке теоретических аспектов, а также методических подходов к обучению учителей информатики в области моделирования структуры и функционирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети без использования реального оборудования на базе специализированных программных сред.

Гипотеза исследования: если обучение учителей информатики моделированию структуры и функционирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети будет осуществляться в условиях реализации возможностей специализированных программных сред педагогических целей их использования и принципов формирования содержания обучениято это обеспечит достижение большинством* учителей эвристического и творческого уровней обученности в данной области.

Для достижения цели и подтверждения' сформулированной! гипотезыопределены следующие задачи исследования:

1. Провести анализнаучно-педагогической и учебно-мегодической литературы по подготовке: учителей: информатики в области моделирования? и изучения аппаратно-программных" средств компьютераи информационной сети.

2. Выявить возможности специализированных программных сред, моделирующих структуру и функционирование аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети, а также педагогические цели их использования;

3. Разработать требования к уровням обученности учителей информатики в области моделирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе специализированных программных сред.

4. Сформулировать и обосновать принципы формирования содержания обучения учителей информатики в области моделирования* аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе специализированных программных сред.

5. Разработать содержание и методические рекомендации по организации курса обучения учителей информатики моделированию аппаратно-программных средств компьютера и. информационной сети на. базе специализированных программных сред, а также провести экспериментальную проверку уровня обученности в рамках разработанного курса.

Методологической основой исследования явились работы в области: педагогики и психологии (Бабанский Ю.К., Берулава М. Н., Беспалько В. П., Краевский В. В., Леднев B.C., Лернер И. Я., Никандров Н. Д., Сластенин В. А., Фельдштейн Д. И. и др.) — теории и методики обучения информатике в общем образовании (Бешенков С.А., Босова Л. Л., Кузнецов A.A., Кушниренко A.F.,.

Ракитина Е. А., СемакинИ.Г., Угринович Н. Д., и др.) — теории и методики обучения информатике в профессиональном педагогическом образовании (Жданов С.А., КайминВ.А., Кузнецов Э. И., ЛапчикМ.П., Матросов В. Л., Могилев A.B., ПакН.И., Хеннер Е. К. и др.) — использования средств ИКТ в учебном процессе- (Ваграменко Я.А., Гужвенко Е. И., КасторноваВ.А., Козлов.O.A., Лавина Т. А., Латышев В. Л., Мартиросян Л. П., Мухаметзянов И. Ш., Роберт И. В., Рудинский И. Д., ТарабринО.В. и др.) — обучения моделированию в высшей и средней школе (Бешенков С.А., Гейн А. Г., Ракитина Е. А., Хеннер Е. К., Фролов И. Т., Штофф В, А. и др.), автоматизации и управления технологическими процессами в образовании (Данилюк С.Г., Надеждин E.H., Павлов A.A., Романенко Ю. А., Сердюков В. И. и др.).

Для решения' поставленных задач применялись следующие методы исследования: изучение и анализ научно-педагогической и учебно-методической литературы по проблематике исследованияанализ отечественного и зарубежного опыта использования специализированных программных сред, моделирующих аппаратно-программные средстванаблюдение, беседы с преподавателями и учителями информатики, анкетированиепроведение педагогического эксперимента и анализ его результатов.

Научная новизна и теоретическая значимость состоят в: выявлении возможностей специализированных программных сред в области моделирования структуры и функционирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сетиопределении педагогических целей их использованияразработке требований к уровням обученности учителей информатики моделированию аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе специализированных программных средформулировании и обосновании принципов формирования содержания обучения учителей информатики в данной области.

Практическая* значимость исследования состоит в разработке: блочно-модульной структуры и содержания курса «Моделирование аппаратно-программных средств" — методических рекомендаций по организации^ обученияконтрольно-измерительных материалов для проверки уровней обученности учителей информатики в области моделирования структуры и функционирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе специализированных программных сред.

Предложенное содержание разработанного курса и методические рекомендации к нему могут быть использованы: в процессе обучения студентов педагогических специальностей, изучающих информатикупри обучении студентов по направлениям «Информатика и вычислительная техника», «Прикладная информатика" — в процессе повышения квалификации, подготовки и переподготовки учителей информатики общеобразовательной школы, преподавателей информатики средних профессиональных учебных заведений, образовательных учреждений дополнительного образования учащихсяпри обучении кадров информатизации образования.

Этапы исследования:

На первом этапе (2008;2009 гг.) осуществлен анализ научно-педагогической и учебно-методической литературы в области подготовки учителей информатикивыявлены возможности СПС, моделирующих аппаратно-программные средства компьютера и информационной сети, и педагогические цели их использования.

На втором этапе (2009;2010 гг.) разработаны требования к уровням обученности учителей информатики моделированию аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе СПСсформулированы и обоснованы принципы формирования содержания обучения учителей информатики в данной областиразработана блочно-модульная структура и содержание курса «Моделирование аппаратно-программных средств" — разработаны методические рекомендации по организации обучения и контрольно-измерительные материалы для проверки уровней обученности учителей информатики в данной области.

На третьем этапе (2010;2011 гг.) проведена экспериментальная' проверка уровней обученности учителей информатики моделированию аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе СПС, проведен анализ результатов, оформлено диссертационное исследование.

Апробация результатов исследования. Ход и результаты исследования обсуждались на заседаниях кафедры прикладной информатики, научно-методических семинарах и конференциях в ГОУ ВПО «Череповецкий государственный университет» (2008 — 2011 гг.), заседаниях ученого совета при Учреждении РАО «Институт информатизации образования» (2010 -2011 гг.), XXXIV международной электронной научной конференции «Новые технологии в образовании» (г. Воронеж, 2010 г.), конференции «Информационные и коммуникационные технологии в современном образовательном учреждении» (г. Великий Устюг, 2010 г.), всероссийской научно-практической конференции «Развивающие информационные технологии в образовании: использование учебных материалов нового поколения в образовательном процессе» («ИТО-ТОМСК-2010») (г. Томск, 2010 г.), V международной интернет-конференции «Новые технологии в образовании» (НТО-5) (г. Таганрог, 2010 г.), VIII всероссийской с международным участием научно-практической конференции «Проблемы информатизации образования: региональный аспект» (г. Чебоксары, 2010 г.), международной научно-практической конференции «Профессиональная деятельность учителя в условиях информатизации образования» (г. Москва, 2010 г.), научно-практической конференции «Информационное и методическое обеспечение образовательного процесса» г. Череповец, 2010 г.), международной научно-практической конференции «Развитие отечественной системы информатизации образования в здоровьесберегающих условиях» (г. Москва, 2010 г.).

Внедрение результатов исследования. Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО «Череповецкий^ государственный университет», а также в учебный процесс Н0У «Учебный' центр «Стелс-Про» г. Череповец.

Обоснованность и достоверность проведенного^ исследования, его результатов, и выводов! обусловлены: методологической и теоретической^ обоснованностью исходных данныхопорой, на теоретические разработки в области' педагогики, психологии, использования ИКТ в учебном процессе, моделирования, теории и методики обучения информатикесовокупностью разнообразных методов' исследования, адекватных сути проблемысогласованностью полученных выводов5 с результатами педагогического' эксперимента.

Положения, выносимые на защиту.

1. Теоретические аспекты обучения* учителей информатики в области моделирования структуры и функционирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе специализированных программных сред основаны на реализации5 педагогических целей использования специализированных программных сред, требований к уровням обученности и принципов формирования содержания обучения' учителей информатики в данной области.

2. Реализация методических подходов, представленных ввиде разработанной блочно-модульной структуры и содержания обучения, методических рекомендаций, обоснованного сочетания организационных форм и методов обучения обеспечивает формирование знаний и умений в области моделирования структуры и функционирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети при использовании специализированных программных сред.

Структура диссертации состоит из введения, двух глав, заключения, списка используемой литературы и приложений.

Выводы по главе 2.

1. Выделены и обоснованы принципы формирования' содержания/ обучения учителей, информатики, моделированию AUG компьютера и-информационной сети, на базе СПС. Принцип реализации возможностей СПС, моделирующихАИС компьютера и информационной, сети, предполагает реализацию выявленных возможностей" СПС при построении моделей, в результате чего обёспечивается информационное взаимодействие пользователяс экранными представлениями моделируемых АПС с возможностью осуществления экспериментально-исследовательской, деятельности. Принцип обеспечения информационной безопасности АИС и информационных ресурсов компьютера и информационной сети предполагает обеспечение защищенности АПС и информационных ресурсов от воздействий, чреватых нанесением ущерба пользователям информации, компьютерам и информационной сети при организации обучения в области аппаратного и программного обеспечения на базе создаваемых моделей. Принцип интеграции моделей АПС, созданных на базе СПС, предполагает построение модели, имеющей более сложную структуру, и ее функционирование на основе более простых за счет внедрения одной' модели-в другую или объединения нескольких моделей друг с другом. Принцип осуществления информационной деятельности на базе СПС предполагает осуществление различных видов информационной деятельности при разработке моделей (сбор, обработка информации об основных компонентах АПС, отражение ее в структуре модели и др.) и организации работы с ним (сбор и обработка информации о наблюдаемых или изучаемых объектах и процессах, продуцирование информации о наблюдаемых закономерностях, формулировка выводов и др.). Принцип практико-ориентированности при использовании СПС и созданных на их базе моделей в профессиональной деятельности учителя информатики предполагает обеспечение готовности учителей информатики самостоятельно применять СПС и созданные на их базе модели АПС в своей профессиональной деятельности. Принцип реализации блочно-модулъного подхода к формированию содержания обучения предполагает реализацию’теоретического (теоретические аспекты, моделирования АПС на базе СПС) — технологического (этапы, построения*" моделей АПС) и методического (методика, обучения учащихся средних учебных заведений в? области аппаратного и программного обеспечения" с использованием моделей АПС, созданных набазе СПС) блоков содержания! обучения, каждый из которых разделен на модули, что обеспечивает соблюдение требований к обучению на конкретном этапе с учетом профильных предпочтений и учебных часов, отводимых на усвоение учебного материала;

2. Разработана блочно-модульная структура и содержание курса «Моделирование аппаратно-программных средств». Основные направления обучения выделены в три блока. В теоретическом блоке рассматриваются теоретические аспекты моделирования АПС на базе СПС: типизация СПСих возможностивиды создаваемых моделей и др. В технологическом блоке рассматриваются: выбор и использование СПС для разработки выделенных видов-моделейописание этапов их разработкиосуществление интеграции и др. В. методическом блоке рассматриваются: педагогические цели использования СПС при организации обучения учащихсяформы и методы проведения занятийметодика обучения учащихся в области аппаратного и программного обеспечения компьютера и информационной сети с использованием моделирования АПС на базе СПС и др. Каждый блок курса состоит из ряда модулей, отражающих тематику соответствующего блока.

3. В поддержку предложенного содержания разработаны методические рекомендации с использованием различных организационных форм и методов обучения. Представлены следующие организационные формы: фронтальная работа по освоению основных теоретических положений курсагрупповая работа по выполнению учебных проектов, осуществляемых на этапе повторения и обобщения материала в конце каждого блока курсаиндивидуальная работа по выполнению учебных элементов модулей, включающих изучение возможностей СПС, разработку различных видов моделей, методическую разработку тем профильного курса «Информатика и ИКТ» с использованием моделирования АПС на базе СПС и др.- самостоятельная работа по изучению сред, не рассматриваемых в ходе аудиторных занятий, публикации результатов своей работы в сети Интернет, оцениванию результатов работы других обучающихся. Основными методами обучения являются модульно-рейтинговый метод и метод учебных проектов.

4. Педагогический эксперимент по проверке уровня обученности учителей информатики моделированию АПС компьютера и информационной сети на базе СПС проводился в три этапа: констатирующий, формирующий, заключительный. На констатирующем и формирующем этапах в эксперименте приняли участие учителя" информатики средних общеобразовательных учебных заведений г. Череповец, а также студенты 5-го курса специальности 50 202 «Информатика» ГОУ ВПО «Череповецкий государственный университет». На заключительном — учителя информатики, прошедшие обучение в рамках формирующего этапа эксперимента, и учащиеся средних общеобразовательных учебных заведений г. Череповец.

На констатирующем этапе эксперимента проводилось анкетирование студентов и учителей информатики. Анкетирование показало, что большинство опрошенных оценивает свою подготовку в области аппаратного и программного обеспечения как достаточную для изучения СПС. Только 5% опрошенных отметили, что хорошо представляют себе возможности СПС, умеют с ними работать, но испытывали затруднения при их освоении. Большинство анкетируемых (91%) высказались за организацию спецкурса по изучению моделирования АПС компьютера и информационной сети на базе СПС.

Формирующий этап эксперимента проводился со студентами и учителями информатики, из которых была сформирована экспериментальная группа (24 человека). Для выявления первоначально уровня обученности в области моделирования АПС на базе СПС было проведено тестирование. На основе таблицы соответствия количества правильно выполненных тестовых заданий и уровней обученности был сделан вывод, что все тестируемые имеют уровни обученности, не превышающие репродуктивныйи не владеют необходимым* запасом знаний и умений в области моделирования АПС на базе СПС. При этом математическое ожидание количества правильно выполненных тестовых заданий составило 2-. среднеквадратичное отклонение 1,5- средний коэффициент усвоения 0,2.

По окончании обучения было проведено итоговое тестирование, включающее задания на выявление умений использовать СПС при моделировании АПС. Математическое ожидание количества правильно решенных тестовых заданий составило 8,2- среднеквадратичное отклонение 0,98- средний коэффициент усвоения 0,82, причем после окончания обучения 100% обучающихся имели коэффициент усвоения Ка>0,7. При этом-творческого уровня обученности достигли — 33,3%, эвристического — 41,7%, адаптивного — 25%, что подтверждает гипотезу исследования.

На заключительном этапе эксперимента для проверки эффективности обучения учителей информатики в области моделирования АПС с использованием СПС были проведены занятия с учащимися средних учебных заведений на базе НОУ «Учебный центр «Стелс-Про» г. Череповец по курсу «Установка и настройка ПО» (64 часа). На данном этапе в эксперименте приняли участие 6 преподавателей, 3 из которых прошли обучение в рамках формирующего этапа эксперимента, и 60 учащихся, которые были разделены на две группы: экспериментальную и контрольную (по 30 человек в каждой).

Проверка нулевой статистической гипотезы о принадлежности обеих групп по уровню начальных знаний и умений в области ПО к одной генеральной совокупности проводилась по выборкам, полученным по результатам выполнения каждым из учащихся этих групп 19 тестовых заданий по критерию согласия Колмогорова-Смирнова при уровне значимости а=0,05. Выборочное значение статистики критерия согласия.

Колмогорова-Смирнова было равно 0,03, при критическом значении 0,33, в результате чего нулевая гипотеза' была принята как правдоподобная.

В ходе обучения' школьников вконтрольнойгруппе занятия* проводились без использования СПС, в экспериментальной" - с использованием' данных сред. После проведения занятий, была осуществлена? проверка нулевой статистическойгипотезы о принадлежности обеих групп одной, генеральной совокупности. Проверкапроводилась по выборкам, полученным по результатам выполнения каждым из учащихся этих групп 15 тестовых заданий" по критерию согласия Колмогорова-Смирнова на уровне значимости а=0,05. Выборочное значение статистики критерия согласия-Колмогорова-Смирнова было равно 0,53, при критическом значении Уиа= 0,33, вследствие чего нулевая гипотеза была отвергнута и принята в качестве правдоподобной альтернативная гипотеза о том, что обе выборки принадлежат к разным генеральным совокупностям.

Среднее количество правильно выполненных тестовых заданий в экспериментальной и контрольной группе было равно соответственно: 13,4 и 11,1- среднеквадратичные отклонения: 1,2 и 1,99- средний коэффициент усвоения: 0,89 и 0,74. При этом в контрольной и экспериментальной группах соответственно творческого уровня обученности достигли — 14% и 50%, эвристического — 16% и 43%, адаптивного — 37% и 7%.

Результаты педагогического эксперимента позволили сделать вывод об! эффективности разработанных теоретических положений и методических подходов к обучению учителей информатики в области моделирования АПС компьютера и информационной сети на базе СПС и дают достаточные основания для подтверждения достоверности основных положений гипотезы, выдвинутой в начале исследования.

Заключение

.

В ходепроведенного теоретического и экспериментального исследования получены следующие основные результаты.

1. Проведенный анализ научно-педагогической и учебно-методическою литературы показал, что моделирование рассматривается как метод научного познания, используемый при изучении большинства1 содержательных линий информатики. Вопросы моделирования, аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети рассматриваются в аспекте информационного моделирования их структуры, при этом моделированию процессов. их функционирования не уделяется должного внимания, несмотря на возможности его использования при организации обучения в области аппаратного и программного обеспечения. Анализ опыта организации обучения в области аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети показал, что образовательные учреждения не могут в полной мере обеспечить практическую направленность обучения в области аппаратного и программного обеспечения, что обусловлено наличием сложностей, связанных с использованием в процессе обучения реального оборудования и ПО, экспериментирование с которыми может привести к сбоям функционирования компьютеров и информационной сети образовательного учреждения. Сделан вывод о необходимости использования специализированных программных сред при обучении учителей информатики моделированию на экране компьютера структуры и функционирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети.

2. Дана характеристика специализированных программных сред, моделирующих структуру и функционирование аппаратно-программных средств, и выявлены их возможности: эмуляция аппаратных компонентов модели адекватно реальному аппаратному обеспечениюобеспечение визуализации на экране компьютера процессов установки и функционирования ПО на модели как на реальном оборудованиисоответствие технологии подключения модели к локальной сети и сети Интернет подключению к ним реального компьютераорганизация-безопасной работы аппаратно-программных средств компьютера' и информационной сети образовательного учреждения при возникновении сбоев в функционировании модели и др. Реализация возможностей" специализированных программных сред, моделирующих аппаратно-программные средства компьютера и информационной сети, позволяет использовать при обучении модели, отражающие функционирование аппаратно-программных средств, а также визуализацию протекающих процессов в реальном времени.

Сформулированы педагогические цели использования специализированных программных сред: освоение знаний и овладение умениями работать с программными средствами, с помощью которых могут быть реализованы информационные процессы при обеспечении безопасного функционирования аппаратно-программных средств образовательного учреждениярасширение представлений о моделировании и сферах его использованияосвоение и систематизация знаний об аппаратном обеспечении компьютера и информационной сетиовладение умениями работать с системным и прикладным ПОосвоение технологий и средств защиты информации в глобальной и локальной сетяхразвитие навыков сравнения и выявления взаимосвязи аппаратного и программного обеспечения и др.

3. Выделены четыре уровня обученности учителей информатики в области моделирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе специализированных программных сред. Требования к репродуктивному уровню обученности: наличие представлений о данных средах, их возможностях и видах разрабатываемых моделейумения разрабатывать модели, следуя инструкциям среды, использовать разработанные модели для проведения демонстраций. Требования к адаптивному уровню: знание педагогических целей использования данных сред, этапов построения моделейумения самостоятельно разрабатывать модели, использовать их при осуществлении экспериментально-исследовательской деятельности, адаптировать учебные материалы по моделированию на базе специализированных программных сред для их использования при обучении учащихся. Требования" к эвристическому уровню: знание типизации и сравнительных характеристик специализированных программных средумения самостоятельно осваивать аналогичные среды, осуществлять выбор и разработку с помощью выбранной среды моделей, организовывать обучение учащихся в области аппаратного и программного обеспечения на основе экспериментально-исследовательской деятельности. К творческому уровню обученности предъявляются требования: самостоятельного выбора форм, методов и средств обучения учащихсяумения самостоятельно определять задачи, решение которых возможно на основе моделирования аппаратно-программных средствформирования содержания учебного материала по организации обучения с использованием моделирования на базе специализированных программных сред.

4. Сформулированы и обоснованы принципы формирования содержания обучения учителей информатики в области моделирования аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе специализированных программных сред. Пришвин реализации возможностей специализированных программных сред, моделирующих аппаратно-программные средства компьютера и информационной сети, предполагает реализацию выявленных возможностей данных сред при построении моделей и осуществлении на их базе экспериментально-исследовательской деятельности. Принцип обеспечения информационной безопасности аппаратно-программных средств и информационных ресурсов компьютера и информационной сети предполагает обеспечение их защищенности при организации работы с моделями, созданными на базе специализированных программных сред. Принцип интеграции моделей аппаратно-программных средств, созданных на базе специализированных программных сред, предполагает построение модели, имеющей более сложную структуру, и ее функционирование на основе более простых. Принцип осуществления информационной деятельности на базе специализированных программных сред предполагает осуществление различных видов информационной деятельности при разработке моделей и организации работы с ним. Принцип практико-ориентированности при использовании специализированных программных сред и созданных на их базе моделей в профессиональной деятельности учителя информатики предполагает обеспечение готовности учителей самостоятельно применять данные среды и модели в своей профессиональной деятельности. Принцип реализации блочно-модулъного подхода к формированию содержания обучения предполагает реализацию теоретического, технологического и методического блоков содержания обучения, каждый из которых разделен на модули.

5. Разработана блочно-модульная структура и содержание курса обучения учителей информатики моделированию аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе специализированных программных сред и методические рекомендации, включающие в себя описание организационных форм и методов обучения. В ходе педагогического эксперимента сначала было проведено обучение учителей информатики по разработанному курсу «Моделирование аппаратно-программных средств" — затем обучение учащихся средних учебных заведений по курсу «Установка и настройка программного обеспечения», из которых были сформированы контрольная и экспериментальная группы. В контрольной группе обучение проводилось без использования специализированных программных сред, в экспериментальной — с использованием, кроме того, занятия в экспериментальной группе проводились учителями, прошедшими соответствующее обучение. По результатам эксперимента было установлено, что большинство учителей достигли творческого (33,3%) и эвристического (41,7%) уровней обученности. Учащиеся экспериментальной группы показали более высокий уровень обученности (творческий — 50%, эвристический — 43%), в отличие от 14% и 26%, соответственно, в контрольной группе. Количественный и качественный анализ результатов педагогического эксперимента позволяет принять гипотезу исследования как правдоподобную и подтверждает необходимость обучения учителей информатики моделированию аппаратно-программных средств компьютера и информационной сети на базе специализированных программных сред.