Организационно-педагогические условия формирования общеучебных умений использования универсальных информационных технологий у учащихся общеобразовательных школ

Одной из важнейших черт, характеризующих современный этап развития общества, является его информатизация — объективный процесс, связанный с повышением влияния интеллектуальных видов деятельности на все стороны общественной жизни и ориентированный на использование больших объемов современной достоверной и исчерпывающей информации.

Интенсификация информационных процессов, особенно в части возрастания объема и скорости передачи информации, ускорения ее обработки, приводит к необходимости инструментировать информационную работу, и в последние полвека достигнуты большие успехи в автоматизации информационных процессов. Повышаются требования к уровню информационной культуры каждого члена информационного общества, в котором интеллектуальная деятельность является определяющей.

В качестве средства автоматизации информационной работы, как правило, рассматривается компьютер, который «.создает не только новые условия труда, но и новую среду обитания с выходом на громадный информационный ресурс человечества, т. е. новый тип отношения человека с миром» [1,80]. Следовательно, для формирования информационного общества необходимо, чтобы каждый его член был в состоянии использовать компьютер как инструмент автоматизации своего интеллектуального труда.

Препятствием на пути массовой компьютеризации, применения компьютера каждым, занятым умственной деятельностью человека, первоначально явилась сложность освоения этого инструмента, «необходимость специальной подготовки. Если человек не обладал такой подготовкой, он должен был обращаться к посреднику, специалисту в области работы с компьютерами, передоверяя ему часть информационной работы.

Устранению этого противоречия послужило быстрое возникновение и развитие информационных технологий (ИТ), понимаемых как совокупность методов и технических средств, применяемых для сбора, хранения, обработки, передачи, представления информации.

Одно из направлений развития ИТ состоит в том, чтобы сделать пользование такими технологиями доступным как можно более широкому кругу людей, не имеющих, как правило, специальной подготовки, но обладающих некоторыми общими знаниями в работе с информацией, в обращении с компьютерами и их программным обеспечением.

Вооружение человека такими общими знаниями и умениями возможно лишь в случае, если процесс информатизации общества будет сопровождаться, а в какой-то степени и предваряться информатизацией образования, которую можно определить как подготовку человека к полноценной жизни в условиях информационного общества в процессе образовательной подготовки на всех ступенях обучения. В качестве одной из сторон этого процесса можно рассматривать подготовку пользователя, знающего возможности и сферу применения ЭВМ, умеющего использовать компьютер в учебной, а затем и профессиональной деятельности, пользователя, овладевшего методами и приемами поиска и отбора необходимой информации, ее упорядочения и преобразования, а также отображения в удобной форме.

Вопросам информатизации образования в нашей стране уделяется достаточно большое внимание как со стороны ученых, специализирующихся в области информатики и вычислительной техники, так и со стороны ученых, работающих в области педагогики, психологии, дидактики и методики преподавания.

Так в 60-е годы был поставлен вопрос о включении основ программирования и вычислительной техники (ВТ) в содержание общего образования, созданы первые учебные пособия по программированию, разработана методика обучения программированию в машинных кодах (В.М. Монахов [135, 136], Р. С. Гутер, П. Т. Резниковский [58]), в содержательных обозначениях (A.JI. Брудно [24]), на алгоритмических языках (И.Н. Антипов [8,9], С. А. Абрамов, Е. В. Зима [2]. Г. А. Звенигородский [84, 85]).

Исследованы общеобразовательные аспекты обучения программированию, определены пути и средства формирования алгоритмической культуры учащихся в курсах математики и программирования (В.Н. Монахов [88, 135], Э. И. Кузнецов [108 — 111]), проанализирована возможность изучения в школе информатики (А.П. Ершов [71 — 75]). Разработаны психолого-педагогические основы информатизации образования (Г.А. Балл [11], Е. И. Машбиц [130, 131, 132], П. Я. Гальперин [36 — 39], М. Ф. Талызина [201 — 203], O.K. Тихомиров [204 — 206] и др).

Результаты теоретических исследований и эксперименты, проводимые с 60-х годов в спецшколах, профобучении, на факультативах и кружках средних школ Москвы, Ленинграда, Свердловска, Новосибирска и других городов, позволили к середине 80-х годов разработать в основных чертах содержание и методику преподавания основ ИВТ, найти и сформировать многие методические приемы и способы элементарного изложения основ информатики (А.П. Ершов [71, 72, 140, 141], В. Г. Житомирский [78, 144], А. А. Кузнецов [105, 106], Э. И. Кузнецов [108, 109], В. Н. Касаткин [94], М. П. Лапчик [118, 119], В. В. Щенников [226] и другие).

Введение

курса «Основы информатики и вычислительной техники» в состав общеобразовательных предметов средней школы послужило стимулом для развития и углубления исследований. Изучается роль информатизации в естественных и социальных процессах, проблемы искусственного интеллекта, гуманитарные проблемы информатизации (Е.П. Велихов [301], А. А. Дородницын [67], А. П. Звегинцев [83], В. П. Зинченко [86], Ю. М. Каныгин [133], B.C. Михалевич [133], Г. С. Поспелов [171], А. П. Суханов [199, 200], B.C. Тюхтин [207], И. М. Яглом [229,230] и другие). Обоснована возможность применения компьютеров для интенсификации учебного процесса (Б.С.Гершунский [45, 46], Е. И. Машбиц [130, 131], А. А. Кузнецов [106, 107] и др.). Ведутся исследования и разработки в направлении снижения возрастной границы изучения информатики (Ю.А.Первин [69], А. А. Дуванов [69], А. Г. Гейн [191, 40 — 43] и др.).

Разрабатывается классификация педагогических программных средств и дидактические требования к ним (Б.С.Гершунский [45, 46], Е. И. Машбиц [130, 132], И. В. Роберт [179 — 181], А. С. Лесневский [124, 125], Н. Г. Салмина [186], Т. А. Сергеева [192] и др.). Исследуются проблемы и перспективы становления методической системы обучения информатике (А.А.Кузнецов [106, 107]), разрабатывается государственный образовательный стандарт образовательной области «Информатика» (А.А.Кузнецов [106, 107], Е. К. Хеннер [218] и др.). Разрабатывается система теоретической и методической подготовки учителей информатики (Э.И.Кузнецов [108, 109], М. П. Лапчик [118, 119] и др.).

Ученых интересуют проблемы методики преподавания информатики, ведется работа над учебниками и учебными пособиями (С.А.Бешенков [15], Я. А. Ваграменко [29, 30], А. Г. Гейн [191, 41, 42, 43], С. Г. Григорьев [53], А. Г. Кушниренко [114], А. С. Лесневский [124,125], В. В. Лаптев [116, 117], М. В. Швецкий [223] и др.) Интенсивно проводятся исследования по вопросам внедрения НИТ в учебный процесс (Э.И.Кузнецов [108, 109], С. А. Жданов [76, 77], И. В. Роберт [179 — 181], А. И. Павловский [146], М. П. Лапчик [118,119] и др.). Последнее направление исследований представляется важным, т.к. именно использование информационных технологий позволяет инструментировать интеллектуальную деятельность каждого человека.

Процесс информатизации общества меняет традиционные взгляды на перечень умений и навыков, необходимых для социальной адаптации. Важнейшей составной частью информационной культуры современного человека является коммуникативная культура с использованием современных информационных технологий. При этом умение получать необходимую информацию из сети становится неотъемлемой частью информационной культуры человека.

Аппаратной основой информационных технологий (ИТ) является компьютер. Прикладные программные системы делятся два больших класса: специализированные, или проблемно-ориентированные программные пакеты, предназначенные для решения задач в узкой предметной области, и универсальные, которые можно применять для решения задач в различных областях человеческой деятельности.

К последним можно отнести, в частности, текстовые и табличные процессоры, системы управления данными, системы машинной графики, системы поддержки коммуникаций. На основе таких прикладных программных систем общего назначения создаются информационные технологии, которые в дальнейшем будем называть универсальными (УИТ). Широкая востребованность УИТ делает целесообразным изучение их в рамках школьной информатики.

Все вышесказанное обуславливает актуальность данного исследования, которое посвящено проблемам формирования общеучебных умений использования универсальных информационных технологий в процессе изучения школьного курса информатики.

Назовем пользователями информационных технологий людей, которые могут применять универсальные информационные технологии для решения конкретных задач из различных предметных областей.

Изучение прикладного программного обеспечения занимает важное место в школьном курсе информатики. В частности, государственный образовательный стандарт по информатике в качестве одной из трех основных целей курса также определяет формирование информационной культуры учащихся и подготовку их к практической деятельности в условиях широкого распространения информационных технологий. В особенности это относится к профильному обучению, когда направленность допрофессиональной подготовки учеников уже определена.

Однако знакомство учащихся с УИТ часто сводится к освоению техники управления и взаимодействия с соответствующими программными средствами и не обеспечивает в полной мере формирования умения применять ИТ к решению конкретных практических задач, ибо ученики часто затрудняются соотнести стоящую перед ними задачу с, казалось бы, освоенной информационной технологией. Необходимость разрешения данного противоречия и определения организационно-педагогических условий формирования общеучебных умений использования универсальных информационных технологий у учащихся общеобразовательных школ составляет проблему исследования.

Цель исследования: доказать необходимость определения организационно-педагогических условий формирования общеучебных умений использования учащимися УИТ для решения задач пользователя, дать им теоретическое обоснование и разработать на этой основе соответствующую методику.

Объектом исследования является процесс изучения универсальных информационных технологий в школьном курсе информатики.

Предмет исследования: организационно-педагогические условия формирования общеучебных умений использования учащимися УИТ для решения задач пользователя.

Гипотеза исследования: организовать процесс овладения общеучебными умениями решения учебных задач с помощью УИТ в школьной практике можно путем соединения основных универсальных информационных технологий с изучением основ метода информационного моделирования и использования в качестве средства обучения информационной среды задачи, создаваемой на базе выбранных УИТ при соблюдении следующих организационнопедагогических условий:

— формирование мышления учащихся и их учебной деятельности на основе теории поэтапного формирования умственных действий: мотивация -> ориентировочная основа действия формирование действия в материализованной форме внешнее проговаривание формирование действия «во внешней речи про себя» предметное содержание действия;

— обучение построению информационной модели объектов, предметов, явлений, процессов до разработки алгоритма решения задачи, что позволит реализовать межпредметные связи и формировать у учащихся умения и навыки использования ИТ в качестве инструмента в общеучебной деятельности;

— выработка умений и навыков реализации информационной модели в рамках универсальных информационных технологий;

— организация индивидуальной работы учеников как с готовыми ИСЗ из широкого курса предметных областей, так и самостоятельное создание ими таких сред для решения поставленных задач, постепенное расширение и совершенствование среды по мере усложнения задачи;

— вооружение учащихся умениями переноса технологий, основанных на специализированных программных системах, при изучении других предметов школьного курса;

— разработка методики, которая позволила бы реализовать современные подходы в дидактике при осуществлении отбора и систематизации учебных заданий, выделять основные критерии и принципы такого отбора, пользуясь которыми можно получать комплекты заданий в неограниченном объеме.

Информационная среда задачи (ИСЗ), которая предлагается в качестве основы разрабатываемой методики, может быть определена как информационная модель некоторой предметной области, реализованная в конкретной информационной технологии и предназначенная для решения одной или нескольких задач в рамках данной информационной модели.

Наиболее эффективным использование ИСЗ становится в сочетании с заданным подходом, при котором деятельность учащихся может быть представлена как система процессов решения разнообразных задач [11,4−5].

Учебные задачи, с одной стороны, используются для формирования способов действий по построению информационных моделей и работе с ИТ, а с другой стороны, выполняют функцию организации учебного процесса. Они выстраиваются в систему таким образом, что решение каждой следующей задачи приводит к получению небольшой порции нового знания. Задача создает проблемную ситуацию, порождает мотив к изучению того или иного способа действий, позволяет сделать тот или иной теоретический вывод.

Исходя из цели, объекта, предмета и гипотезы исследования были поставлены следующие задачи:

— проанализировать общеобразовательную ценность формирования общеучебных знаний и умений применения универсальных компьютерных технологий как компонента информационной культуры личности;

— определить цели, задачи и организационно-педагогические условия подготовки учащихся как пользователей УИТ, умеющих применять их для решения задач из различных предметных областейразработать и обосновать методические рекомендации по формированию общеучебных умений в процессе освоения УИТ путем обучения основам информационного моделирования с использованием информационных сред задачапробировать модель и методику формирования умений использования УИТ у учащихся общеобразовательных школ, разработанные с учетом выделенных организационно-педагогических условий.

Методологическую основу исследования составили философские концепции становления информационного обществатеория познаниядиалектический методпедагогические теории программированного компьютерного обученияаксиологический подход, необходимый в разработке основополагающих категорий исследования проблемысистемный подход, основанный на поиске целостных взаимосвязанных характеристик изучаемых педагогических фактов и явленийкомплексный подход к построению методов и способов исследования педагогической действительности.

Для решения поставленных задач и проверки исходных научных предположений использовался комплекс методов исследования:

— изучение и анализ отечественной и зарубежной философской, дидактической, психологической, методической и специальной литературы по проблематике исследования;

— анализ программ, учебных пособий и методических материалов по школьной информатике;

— наблюдение за ходом учебного процесса, за деятельностью учащихся, изучение результатов этой деятельности;

— беседы с учителями, анкетирование учителей и учащихся, анализ опыта преподавания информатики в средней школе;

— проведение констатирующего и формирующего экспериментов.

Научная новизна исследования заключается в том, что:

— определены и обоснованы основные направления и содержание подготовки учащихся общеобразовательных школ как пользователей ИТ, включающее освоение универсальных информационных технологий в соединении с обучением основам метода информационного моделирования;

— выявлены организационно-педагогические условия формирования общеучебных умений использования универсальных информационных технологий у учащихся общеобразовательных школ: формирование мышления учащихся и их учебной деятельности на основе теории поэтапного формирования умственных действий: мотивация ориентировочная основа действия формирование действия в материализованной форме внешнее проговаривание формирование действия «во внешней речи про себя» предметное содержание действияобучение построению информационной модели объектов, предметов, явлений, процессов до разработки алгоритма решения задачи, позволяет реализовывать межпредметные связи и формировать у учащихся умения и навыки использования ИТ в качестве инструмента в. общеучебной деятельностивыработка умений и навыков реализации информационной модели проходит в рамках универсальных информационных технологийорганизация обучения предполагает работу учеников как с готовыми ИСЗ из широкого курса предметных областей, так и самостоятельное создание ими таких сред для решения поставленных задач и постепенное расширение и совершенствование среды по мере усложнения задачиовладение учащимися умениями переноса технологий, основанных на специализированных программных системах, при изучении других предметов школьного курсаразработка эффективной методики, которая позволяет^, реализовать современные подходы в дидактике при осуществлении отбора и систематизации учебных заданийвыделять основные критерии и принципы такого отбора, пользуясь которыми можно получать комплекты заданий в неограниченном объеме;

— разработана авторская методика формирования общеучебных умений использования универсальных информационных технологий у учащихся общеобразовательных школ в процессе изучения курса информатики.

Теоретическая значимость исследования состоит в том, что на основе анализа научной литературы и опыта экспериментального обучения разработана дидактическая концепция подготовки учащихся как пользователей ИТ в курсе информатики средней школы, формирования у них общеучебных умений использования УИТ на основе определенных организационно-педагогических условий.

Практическая значимость определяется тем, что:

— предложен метод обучения, соединяющий организацию учебной деятельности учащихся как системы процессов решения учебных задач с использованием информационной среды задачи;

— разработана методика обучения применению УИТ для развития общеучебных умений решения практических задач пользователя;

— разработаны методические материалы и рекомендации по их использованию в процессе обучения;

— предложен и обоснован подход к построению систем учебных задач, разработаны требования к ним;

— разработан и опубликован комплект методических пособий и рекомендаций и учебная программа «Базовый курс информатики и информационных технологий» (Приложение 22).

На защиту выносятся следующие положения:

— Модель формирования общеучебных умений использования УИТ у учащихся общеобразовательных школ;

— система организационно-педагогических условий формирования у учащихся общеучебных умений использования УИТ при решении практических задач пользователя;

— структура и содержание раздела школьного курса информатики, посвященного изучению УИТ и их использованию для решения практических задач пользователя;

— методика обучения учащихся как пользователей ИТ, основанная на использовании информационных сред задач, разрабатываемых на базе УИТ в сочетании с задачным подходом в качестве основы такой методики.

Достоверность полученных результатов обусловлена опорой на основополагающие научно-теоретические положения, логикой применения методов, адекватных целям и предмету исследования, проведением опытно-экспериментальной работы в согласовании с теоретико-методологическими подходами и психолого-педагогической практикой автора.

Апробация результатов исследования осуществлялась на заседаниях кафедры педагогики и психологии Московского городского педагогического университета, посвященных вопросам разработки творческих идей студентов и аспирантов, на районных методических объединениях учителей информатики, на конференциях, проводимых окружным методическим центром Северо-Западного учебного округа и окружным методическим кабинетом Западного окружного управления образования Московского комитета образования, на научно-практических конференциях «Воспитание и обучение глазами молодых и их наставников» и «Методология и технология воспитания в современных условиях и проблемы подготовки учителя» в МГПУ (1999, 2001), а также путем разработки и публикации методических пособий [152−162].

База исследования: в период с 1995 по 2002 год по данной методике проводились занятия для учащихся 10−11 классов в школах № 1747, 1939, 1941 г. Москвы, где автор являлся преподавателем школьного курса информатики, заместителем директора по учебно-воспитательной работе, заместителем директора по информатике и информационным технологиям. В опытно-экспериментальную работу было включено 378 учащихся, 119 учителей информатики и информационных технологий.

Исследование осуществлялось в четыре взаимосвязных этапа и охватывало период с 1995 по 2003 годы.

Первый этап (1995 — 1997 гг.) — первичное накопление опыта, составление заданий, формирование гипотезы, разработка исследовательского аппарата.

Второй этап (1998 — 2000 гг.) — формирование теоретических основ предполагаемого метода изучения информационных технологий и начало опытно-экспериментальной работы по внедрению и апробированию методов и подходов к изучению универсальных информационных технологий через информационные среды задач на основе разработанной системы организационно-педагогических условий формирования общеучебных умений школьников.

Третий этап (2001 — 2002 гг.) — завершающий этап опытно-экспериментальной работы, обработка и обобщение полученных данных.

Четвертый этап (2003 г.) — оформление результатов исследования, литературная редакция текста диссертации.

Структура диссертации. Работа состоит из введения, двух глав, заключения, списка литературы (более 230 источников) и приложений.

ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ.

В целом экспериментальное обучение подтвердило следующие предположения.

1. Овладение общеучебными умениями решения учебных задач с помощью УИТ возможно путем соединения использования основных универсальных информационных технологий с изучением основ метода информационного моделирования.

2. Методика, основанная на использовании информационных сред задач в сочетании с задачным подходом, реализуемая на основе выделенных организационно-педагогических условий, позволяет достаточно эффективно вооружать учащихся знаниями и умениями, которые требуются пользователю ИТ.

3. Предложенная методика повышает уровень самостоятельности в работе учащихся и дает учителю больше возможностей для индивидуальной работы с ними.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Процесс информатизации общества меняет традиционные взгляды на перечень умений и навыков, необходимых для социальной адаптации. Важнейшей задачей современного образования является формирование у учащихся общеучебных умений использования универсальных информационных технологий для решения задач пользователя.

В рамках школьного курса информатики необходима подготовка пользователя ИТ, умеющего инструментировать интеллектуальную деятельность, т. е. применять для решения задач из различных предметных областей универсальные информационные технологии.

В рамках исследования раскрыто содержание понятия «овладение информационной технологией» и предложен общий подход к формированию новых для школьников умений применения УИТ для решения задач пользователя информационных технологий.

В ходе исследовательской работы подтвердилась актуальность темы исследования, которая посвящена проблемам формирования общеучебных умений в процессе использования универсальных информационных технологий в школьном курсе информатики.

В ходе эксперимента ставилась цель решить обозначенную проблему, разработав соответствующую методику обучения использованию универсальных информационных технологий для решения задач на основе использования информационных сред задач в сочетании с задачным подходом, принципы построения системы учебных задач, требования к задачам и методика их использования для организации изучения универсальных информационных технологий и их применения для решения задач из различных предметных областей.

При разработке методики на практике определены основные организационно-педагогические условия формирования общеучебных умений школьников в процессе изучения информационных технологий в школьном курсе информатики, раскрыто значение создания информационной модели как важного этапа решения задачи формирования общеучебных умений с помощью универсальной информационной технологии.

В подтверждение гипотезы исследования выявлено, что организовать овладение общеучебными умениями решения учебных задач с помощью УИТ можно путем соединения использования основных универсальных информационных технологий с изучением основ метода информационного моделирования и использования в качестве средства обучения информационной среды задачи, создаваемой на базе выбранных УИТ при соблюдении ряда организационнопедагогических условий.

В исследовании решены поставленные задачи:

— проанализирована общеобразовательная ценность формирования общеучебных знаний и умений, сопряженных с применением универсальных компьютерных технологий для инструментирования интеллектуальной деятельности человека;

— на основе анализа апробации разработанной методики в реальном учебном процессе показано, что ее применение позволяет достичь целей и задач обучения школьников как пользователей ИТ. разработана методика обучения, позволяющая овладеть общеучебными умениями в процессе освоения УИТ с обучением основам метода информационного моделирования;

— разработаны методические рекомендации организации изучения раздела школьного курса информатики «Универсальные информационные технологии» и отдельных его тем, посвященных технологиям обработки текстов, электронным таблицам и СУБД;

— предложена соответствующая система учебных задач, позволяющая создать организационно-педагогические условия для достижения целей и задач формирования общеучебных умений использования УИТ у учащихся общеобразовательных школ.

Полностью подтвердилась гипотеза, положенная в основу проведенного исследования, о том, что организовать овладение общеучебными умениями решения учебных задач с помощью УИТ можно путем соединения использования основных универсальных информационных технологий с изучением основ метода информационного моделирования и использования в качестве средства обучения информационной среды задачи, создаваемой на базе выбранных УИТ при соблюдении следующих организационнопедагогических условий:

— формирование мышления учащихся и их учебной деятельности на основе теории поэтапного формирования умственных действий: мотивация ориентировочная основа действия формирование действия в материализованной форме внешнее проговаривание формирование действия «во внешней речи про себя» предметное содержание действия;

— обучение построению информационной модели объектов, предметов, явлений, процессов до разработки алгоритма решения задачи, что позволит реализовать межпредметные связи и формировать у учащихся умения и навыки использования ИТ в качестве инструмента в общеучебной деятельности;

— выработка умений и навыков реализации информационной модели в рамках универсальных информационных технологий;

— организация индивидуальной работы учеников как с готовыми ИСЗ из широкого курса предметных областей, так и самостоятельное создание ими таких сред для решения поставленных задач и постепенное расширение и совершенствование среды по мере усложнения задачи;

— вооружение учащихся умениями переноса технологий, основанных на специализированных программных системах, при изучении других предметов школьного курса;

— разработка методики, которая позволила бы реализовать современные подходы в дидактике при осуществлении отбора и систематизации учебных заданий, выделение основных критериев и принципов такого отбора, пользуясь которыми можно было бы получать комплекты заданий в неограниченном объеме.

Проведенное исследование не исчерпывает проблемы формирования общеучебных умений в процессе подготовки школьников как пользователей информационных технологий, поэтому требуется дальнейшая теоретическая и практическая разработка данной проблемы.