Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы бакалавра физико-математического образования профиль информатика

2



Министерство образования Российской Федерации

Учебно-методическое объединение вузов России 

по педагогическому образованию











В.М.Васильев

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ БАКАЛАВРА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПРОФИЛЬ ИНФОРМАТИКА





Учебное пособие

под редакцией доктора технических наук, профессора Румянцева И.А.







 Рекомендовано учебно-методической комиссией 

















Санкт-Петербург 

2003



РЕКОМЕНДОВАНО

Учебно-методическое объединение вузов России по педагогическому образованию в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению 540200 Физико-математическое образование профиль Информатика



Васильев В.М. Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы бакалавра физико-математического образования профиль Информатика.

Учебное пособие – Санкт-Петербург, издательство РГПУ им.А.И.Герцена, 2003. 102 с.

Методические рекомендации предназначены для студентов, научных руководителей выпускных квалификационных работ и государственных  аттестационных комиссий педагогических вузов.

	Научный редактор: председатель учебно-методической комиссии по информатике УМО по педагогическому образованию, доктор технических наук, профессор Румянцев И.А.

	Научные рецензенты: доктор педагогических наук, профессор Стефанова Н.Л.; доктор физико-математических наук, профессор  Ханин С.Д., доктор технических наук, профессор Копыльцов А.В.



ISBN



 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический  университет им. А.И.Герцена»

 В.М. Васильев







АННОТАЦИЯ

Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы подготовлены автором по заданию учебно-методической комиссии по информатике в качестве руководства для бакалавров физико-математического образования по профилю информатика.

Методические рекомендации содержат:

теоретический базис научных исследований, являющийся личностно-ориентированным тезаурусом бакалавра;

практические рекомендации по выбору темы, информационному и научному поиску, формулированию научных результатов, оформлению работы и подготовки презентации.

Практические рекомендации разработаны с использованием научных методов для этапов выполнения выпускной квалификационной работы и содержат иллюстративные примеры.

Методическое руководство составлено в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и других нормативных документов, разработанных для регламентации оформления научных трудов. Квалификация бакалавр рассматривается как первая научная степень, а выпускная квалификационная работа (ВКР) классифицируется как научный труд исследователя.























Принятые сокращения



ГОС



Государственный образовательный стандарт высшего образования

ВКР



Выпускная квалификационная работа

РГПУ им.А.И.Герцена



Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический  университет им.А.И.Герцена»

ГАК



Государственная аттестационная комиссия

УМО



Учебно-методическое объединение вузов России по педагогическому образованию

НИР



Научно-исследовательская работа

ГЗ



Главная задача научного исследования

ВЗ



Вспомогательная  задача научного исследования

НР



Научный результат исследования

НП



Научное положение

ИПТ



Информационная педагогическая технология

ИКТ



Информационно-коммуникационная технология

ИТ



Информационная технология

ППС



Педагогические программные средства

УБЗ



Учебная база знаний

КТО



Компьютерные технологии обучения

ПК



Персональный компьютер

ОНИ



Дисциплина «Основы научных исследований»

ТОИ



Дисциплина «Теоретические основы информатики»

ДПП



Дисциплины профильной подготовки в соответствии с ГОС



ОГЛАВЛЕНИЕ

1.

Общие положения методических рекомендаций . . . . . . . .  . . . . . . . . .  . .

8

2.

Характеристика научной степени бакалавра образования и квалификационные требования к ВКР . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . 



8

3.

Теоретический базис ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

9

3.1.

Понятие научных основ ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

9

3.2.

Общие сведения о науке и научных исследованиях . . . . . . . . . . . . . . . . . 

11

3.2.1.

 Наука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

11

3.2.2.

Научное исследование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

11

3.2.3.

Научная теория . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

12

3.2.4.

Научная методология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

13

3.2.5.

Научный метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

3.3.

Процессы научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

3.3.1.

Общие понятия процесса научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

3.3.2.

Постановка проблемы научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

3.3.3.

Выбор темы научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

15

3.3.4.

Обобщенная информационно-технологическая модель процесса научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

3.4.

Методика научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

15

3.4.1.

Общие понятия методики научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

15

3.4.2.

Методическая система научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

16

3.4.3.

Методики теоретических исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .

17

3.4.4.

Методики экспериментальных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

3.4.5.

Методика оформления научных результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

3.5.

Технология научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

3.5.1.

Определение и вид технологической карты научных исследований . . . .

22

3.5.2.

Принципы построения технологической карты научных исследований .

23

3.5.3.

Обобщенная модель технологической карты научных исследований . . .

24

3.5.4.

Главная и вспомогательная задачи, научный результат и научное положение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

24

3.5.5.

Эффективность технологической карты в организации научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

4.

Практические рекомендации для выполнения выпускной квалификационной работы бакалавра физико-математического образования профиль информатика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

4.1.

Положение о выпускной квалификационной работе бакалавра физико-математического образования: цель и задание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

4.2.

Тематическая ориентированность ВКР бакалавра физико-математического образования профиль информатика . . . . . . . . . . . . . . . 

30

4.2.1.

Проблемные исследования в области информационных педагогических технологий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

4.2.2.

Математические проблемы информатики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

38

4.3.

Технология и  содержание этапов выполнения выпускной квалификационной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

39

4.3.1.

Информационно-технологическая схема выполнения ВКР . . . . . . . . . . .

39

4.3.2.

Выбор темы ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

42

4.3.3.

Пример выбора темы ВКР бакалавра физико-математического образования профиль информатика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

44

4.3.4.

Изучение и анализ литературы по теме ВКР (информационный поиск) .

49

4.3.5.

Обоснование актуальности и научной новизны темы ВКР . . . . . . . . . . . .

52

4.3.6.

Пример технологической карты выполнения ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

4.3.7

Составление плана исследований и разработка методики научного поиска (технологическая карта ВКР) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

4.3.8.

Организация исследований по теме ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

4.3.9.

Научные результаты ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

4.4.

Нормативные требования к оформлению ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

61

4.4.1.

Структура и содержание основных разделов ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

61

4.4.2.

Изложение и оформление текстовой части ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

65

4.4.3.

Графическое представление иллюстрационного материала ВКР . . . . . . .

67

4.4.4.

Написание и пояснение математических формул . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

68

4.4.5.

Составление списка использованных источников . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

69

4.4.6.

Правила оформления приложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

69

4.5.

Принципы подготовки презентации ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

70

4.5.1.

Общие положение о презентации ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

70

4.5.2.

Пример подготовки слайдов презентации по теме ВКР «Разработка и исследование содержания дисциплины ДПП.04. Теоретические основы информатики» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

71

4.6.

Рекомендации по оценке качества ВКР и защите в ГАК . . . . . . . . . . . . . 

78

4.7

Литература и документы, рекомендованные бакалавру физико-математического образования профиль информатика для выполнения ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

80



Приложения к методическим рекомендациям  по выполнению ВКР бакалавром физико-математического образования профиль информатика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

86



Приложение 1. Программа учебной дисциплины «Основы научных исследований» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87



Приложение 2. Программа учебной дисциплины «Теоретические основы информатики». (В сравнении с разделом 1 «Теоретическая информатика» школьного предмета) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

97



Приложение 3. Список основной и дополнительной литературы, рекомендованной бакалавру для выполнения ВКР по направлению 540200 Физико-математическое образование профиль информатика . . .

102



Приложение 4. Образец титульного листа ВКР бакалавра физико-математического образования, профиль Информатика . . . . . . . . . . . . . . .

108











ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ.



Методические рекомендации разработаны для бакалавров физико-математического образования по профилю информатика и преподавателей, которые осуществляют научное руководство выполнением выпускных квалификационных работ (ВКР) по направлению 540200 Физико-математическое образование и указанной степени – бакалавр физико-математического образования профиль Информатика [1-4].

Целью методических рекомендаций является предоставление бакалаврам необходимой методической помощи по научному сопровождению при  организации и проведении рациональной и эффективной научно-исследовательской работы, обобщении и представлении научных результатов, изложении и написании научного труда, соблюдении нормативных требований к содержанию, объему и оформлению ВКР, подготовке презентации и защите научных положений в Государственной аттестационной комиссии.

Методические рекомендации уточняют форму задания ВКР, предлагают примерные направления для выбора темы, анализа литературы и использования различных информационных ресурсов, проведения исследований, ориентированных на научно-методическую профессиональную деятельность по направлению физико-математическое образование в предметной области информатика.













ХАРАКТЕРИСТИКА НАУЧНОЙ СТЕПЕНИ БАКАЛАВРА ОБРАЗОВАНИЯ И КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВКР.



Степень бакалавра в соответствии с Государственным образовательным стандартом (ГОС), ориентирована на научно-исследовательский вид профессиональной деятельности и соответствует первой научной степени в структуре непрерывной многоуровневой подготовки высококвалифицированных педагогических кадров.

	Научная степень бакалавра образования присваивается выпускнику педагогического вуза, проходящему подготовку по соответствующему научному направлению и выбранному квалификационному профилю на основании успешной защиты выпускной квалификационной работы (ВКР) в Государственной аттестационной комиссии.

	Квалификационная характеристика бакалавра по соответствующему направлению педагогического образования  и  выбранному профилю подготовки определена Государственным образовательным стандартом (ГОС) высшего профессионального образования [5, 6].

	Основным требованием к квалификационной характеристике выпускника является научно-педагогический уровень выпускной квалификационной работы.

	Выпускная квалификационная работа в настоящих методических рекомендациях оценивается как научный труд, полученный в результате проведенной бакалавром научно-исследовательской работы на завершающем этапе обучения.











ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ БАЗИС ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ [7-31]



3.1. Научные основы ВКР. 

Под теоретическим базисом ВКР, выполняемой бакалавром физико-математического образования понимается знание основ научных исследований для качественной разработки ВКР, оформленной как научный труд выпускника педагогического вуза, по которому оценивается его готовность к будущей профессиональной деятельности в образовательном учреждении, в других отраслевых организациях системы образования (научно-исследовательских институтах, административных образования и т.п.) или в подразделения Российской академии образования (научно-исследовательских лабораториях, опытно-экспериментальных центрах, вычислительных центрах и т.п.).

При изучении дисциплины «Основы научных исследований» происходит систематизация знаний о принципах научной работы, которые были получены бакалаврами в процессе освоения профессионально-образовательной программы и формирование теоретического базиса научного подхода необходимого для качественного  выполнении ВКР [9, 10].

Целью дисциплины «Основы научных исследований» является формирование личностно-ориентированного тезауруса «Общие сведения о науке и научных исследованиях». Этот курс формирует у бакалавров физико-математического образования профиля информатика знания, умения и навыки в области теории и практики основ научных исследований, т.е. науковедческих аспектов, необходимых для научного сопровождения технологических этапов  исследований в процессе разработки ВКР.

Важнейшими задачами курса являются:

ознакомление бакалавров с общими сведениями о науке и научных исследованиях;

обучение бакалавров методам и методологии научных исследований;

ознакомление бакалавров с формами и методами работы с литературой;

усвоение бакалаврами методики оформления результатов научно-исследовательской работы;

приобретение бакалаврами необходимых знаний в области презентации научно-исследовательской работы.

Методика изучения курса «Основы научных исследований» предусматривает усвоение теоретических аспектов в форме лекционных занятий, приобретение навыков в форме практических занятий по методам научных исследований, а также выполнение заданий по самостоятельной работе бакалавра при изучении отдельных тем, подготовке докладов, научных статей, написании курсовых работ и рефератов.

Условием успешного усвоения данного курса является выполнение индивидуальных заданий по тематике будущей выпускной квалификационной работы.

Программа курса «Основы научных исследований», методика его изучения и тематика практических занятий, темы рефератов и вопросы для самоконтроля знаний, а также список необходимой литературы, приведенные в приложении 1, обеспечивают необходимый теоретический базис ВКР.



3.2. Общие сведения о науке и научных исследованиях [11, 12]

3.2.1. Наука[13, 14]

Наука – это непрерывно развивающаяся система знаний объективных законов природы, общества и мышления, получаемых и превращаемых в непосредственную производительную силу общества в результате социально-экономической деятельности. 

Это синтез организованной особым образом познавательной деятельности и ее результатов. Под особым образом познавательной деятельности понимается методологические и мировоззренческие принципы, обеспечивающие научный подход к выбору, постановке и реализации исследования. Термин наука применяется также и для обозначения отдельной области знаний. 

	Основная цель науки – познание объективного мира (теоретическое отражение действительности) и воздействие на окружающую среду с целью получения полезных обществу результатов.

	Наука поддерживается и развивается в результате исследовательской деятельности общества.

3.2.2. Научное исследование [15]

Научное исследование – это форма существования и развития науки. Структуру организации научных исследований целесообразно представить в виде четырех компонентов  (Рис.1.)

первый  - общие вопросы  научных исследований (теория, методология и методы);

второй – процессы научных исследований (формы, методы и средства познания);

третий – методика научных исследований (выбор конкретных форм, методов и средств, эффективных для соответствующей области науки или отрасли профессиональной деятельности);

четвертый – технология научных исследований (совокупность знаний о процессах научных исследований и  методике их выполнения);

3.2.3. Научная теория [16]

Научная теория – это высшая форма организации теоретического знания, представляющая собой совокупность объединенных в единую систему основных элементов теории (подтвержденных гипотез, понятий, суждений) в соответствующей отрасли (в данном случае в информатике). Критерием истинности теории является ее практическое подтверждение.





































Методика научных исследований

Процессы научных исследований

















	

	

	

	

	                                                          

	                                                         

	                                                         

	

	                                                          

	                                                         



Рис.1 Структура организации научных исследований

3.2.4.Научная методология [17, 18, 19]

Основой любой науки и, в частности, науковедения является методология, которая представляет собой учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. 

В научной литературе под методологией обычно понимается, прежде всего, система научного познания, т.е. учение  о принципах построения, формах и способах научно-познавательной деятельности. 

Методология может быть специально-научная и философская. Специально-научная методология разделяется на несколько уровней: общенаучные методологические концепции и направления, методология отдельных специальных наук, методика и технология исследований. 

Философская методология определяет систему философских знаний. Частным способом реализации методологии на практике является метод, как система действий в различных видах человеческой деятельности направленных на достижение поставленной задачи.

3.2.5. Научный метод [20, 21]

Научный метод – это система правил и предписаний, направляющих человеческую деятельность (производственную, политическую, культурную, научную, образовательную и т.д.) к достижению поставленной цели.

Если методология – это стратегия научных исследований, обеспечивающих достижение цели, сформулированной в гипотезе предполагаемых научных результатов (генеральный путь познания), то метод – это тактика, показывающая как лучше всего идти этим путем.



3.3.Процессы научных исследований [22, 23]

3.3.1. Общие понятия процесса научных исследований [32]

К процессам научных исследований относят формы,  средства и методы познания, совокупность которых составляет методику исследований конкретной научной области знаний, представляющий собой один из уровней  специальной научной методологии.

3.3.2.Постановка проблемы научных исследований.

Процесс научных исследований, как организационная форма выполнения научно-исследовательской работы (НИР), определяется поставленной проблемой и может быть наглядно представлен моделью информационных взаимосвязей при выполнении этапов ВКР как особого вида НИР (Рис. 2)

	Научные исследования начинаются с постановки проблемы на основе обнаружения имеющихся противоречий  между потребностью научных знаний об объекте и фактическими знаниями об объекте (процессе, явлении) которыми располагает наука  на данный период ее развития. 

3.3.3. Выбор темы научных исследований.

Постановка проблемы определяет выбор темы исследования, уточняет ее название и обеспечивает обоснование актуальности разработки. 

Для уточнения задач исследования осуществляется информационный поиск и также проводится научный поиск, обеспечивающий получение научных результатов [24, 27, 28].

Решающее значение для научных исследований имеют интеллектуальные способности исследователя, его научное мировоззрение, широта научных знаний, системное мышление, ассоциативное восприятие, информационная культура, творческая активность, толерантность. Научные работники должны хорошо владеть психологией научной работы и грамотной организацией научных исследований.

3.3.4. Обобщенная информационно-технологическая модель процесса научных исследований

	Таким образом, на основании выполненного анализа структурных компонентов и необходимых этапов проведения исследования, можно констатировать, что процесс научных исследований состоит из четырех последовательных и взаимосвязанных этапов (подпроцессов) (Рис.2).



3.4. Методика научных исследований

3.4.1. Общие понятия методики научных исследований [25, 26]

Приступая к научным исследованиям  необходимо выбрать методы, средства и формы исследования и научно обосновать методику исследования.

Методика научных исследований это совокупность конкретных форм, методов и средств теоретических и прикладных исследований в определенной области знаний (направления профессиональной деятельности исследователя). 





Выбор и название темы

(обоснование актуальности)

Информацион-ный поиск (обзор литературы, ресурсы   Интернета)

Научный поиск (теоретические и экспериментальные исследования)

Формулировка научного результата (развитие теории, внедрение в практику )



                     Запрос практики – социальный заказ 

                     (постановки проблемы)



    

                        Этап №1                          Этап №2                            Этап №3                 Этап №4

    



























           Рис.2. Процесс научных исследований (структура информационных взаимосвязей этапов НИР)

Методика научных исследований выбирается для решения научной задачи в соответствии со сформулированной целью изучения конкретного объекта исследований (структуры, характеристики, информационные связи и другие свойства объекта) с помощью научных принципов и методов познания для получения запланированных результатов, определяющих целесообразную деятельность для достижения определенного эффекта при дальнейшем использовании научных результатов в теории и практике (внедрение в производство, науку, образование и т.п.).

3.4.2. Методическая система научных исследований [1]

В соответствии с перечисленными этапами процесса научных исследований (рис.2), отраженными в обобщенной модели (выбор темы – информационный поиск – научный поиск - внедрение), методическая система научных исследований должна включать ряд частных методик, ориентированных на выполнение работ на каждом из указанных этапов (рис.3).

Как ранее указывалось научные исследования начинаются с постановки проблемы [2], поэтому методика должна позволить вскрыть противоречия между имеющимися знаниями об объекте исследования, которые необходимы для практического решения задачи, т.е. на лицо недостаточность теоретических сведений об объекте исследования для получения необходимого результата (этап 0).

Постановка проблемы позволяет выбрать тему исследования на основе методики формулирования темы и обоснования ее актуальности для решения конкретной задачи исследования (этап 1).

Выбор темы, ее формулирование и обоснование актуальности разработки позволяет перейти к следующему этапу – информационному поиску путей решения проблемы на основе методики анализа литературных источников для обобщения имеющихся научных результатов в данной области знаний (обзор литературных источников и использование информационных ресурсов Internet). Результатом будет являться план проведения научных исследований по поставленной проблеме (этап 2).

Методика научного поиска  обычно формируется на основе выбора из уже имеющихся методик, которые ранее применялись для других объектов (процессов, явлений) в смежных областях или если прототип такой методики отсутствует, то разрабатывается новая авторская методика для решения  задачи, поставленной в теме (этап 3).

Среди методик научного поиска обычно выделяются две группы [2, 3]:

Методики теоретических исследований;

Методики экспериментальных исследований.

3.4.3. Методики теоретических исследований 

Методики теоретических исследований определяют общую структуру теоретического исследования и методики решения главной и вспомогательной задач в соответствии с названием темы и поставленной проблемой. 



Методическое обеспечение этапов научных исследований



Этапы научных исследований



Этап 0. Методика постановки научной проблемы на основе вскрытия противоречий между имеющимися на данный момент знаниями об объекте исследования и знаниями необходимыми для практического решения задачи, востребованной обществом



Этап 1. Методика выбора темы и научное обоснование ее актуальности для развития науки и практического применения



Этап 2. Методика информационного поиска путей решения проблемы и формулировка гипотезы с уточнением задач исследования, разработка плана научного исследования



Этап 3. Методика научного поиска – проведение научного исследования (теоретические и экспериментальные работы)



Этап 4. Методика формулирования тезисов научного положения на основе обобщения научных результатов 



Рис.3. Методическая система научных исследований 

Теоретические исследования являются творческими, направленными на создание новых научных гипотез, глубокое объяснение неизученных явлений или процессов, обобщение отдельных явлений или процессов, обоснование стратегии и тактики научных исследований, а также решении других подобных задач.

Научные исследования базируются на интеллектуальной деятельности (мышлении) человека – исследователя. Важнейшим элементом теоретического исследования является умственный труд. Существует большое количество методик теоретического исследования, поэтому выбор можно делать только в соответствии с конкретной научной проблемой (см. раздел 4 настоящих рекомендаций). 

Отметим некоторые принципы научного труда, в котором теоретические исследования составляют базисный компонент научного результата:

Постоянно думать о предмете исследования. Так И.Ньютон на вопрос о том, как он сумел открыть законы небесной механики, ответил: «Очень просто, я все время думал о них». Из этого принципа следует два практических вывода: нельзя заниматься научной работой только на работе, человек должен думать о предмете своего исследования постоянно.

Не работать без плана. При научном исследовании сначала пишется укрупненный план, а затем в процессе теоретических исследований его детализируют и корректируют.

Контролировать ход работы в процессе теоретических исследований. По результатам постоянного контроля хода исследований осуществляется корректировка работ и выполняется анализ научных результатов.

3.4.4. Методики экспериментальных исследований [2, 3, 32]

Методики экспериментальных исследований – это общая структура, последовательность  и приемы выполнения экспериментальных исследований. Экспериментальные исследования подтверждают теоретические понятия, законы, принципы на практике и являются базой для подтверждения достоверности полученных научных результатов сформулированных в гипотезе научных исследований по выбранной теме.

Эксперимент и теория взаимосвязаны:

теория  позволяет обосновывать методику эксперимента;

эксперимент позволяет оценить справедливость теории.

Экспериментальные исследования состоят из трех этапов: планирование, эксперимент и анализ (обработка результатов). 

В подавляющем большинстве случаев эксперимент является многофакторным опытом. Многофакторность эксперимента дает возможность изложения его стратегии после очередного этапа. Многофакторный эксперимент базируется на общематематическом аппарате, основы которого были заложены в трудах Р.Фишера. 

Приступая к эксперименту необходимо: составить программу, обосновать методику, выбрать измерительную аппаратуру, произвести оценку измерений, определить последовательность и составить календарный план.

Математическая теория эксперимента и его планирование, предусматривающее изменение всех исследуемых факторов (измеряемых параметров) по определенному плану и учитывающее их взаимодействие – качественно новый подход к исследованию с применением ЭВМ для обработки результатов факторного эксперимента. Это направление в    экспериментальных исследованиях получило название «вычислительный эксперимент».

Важным разделом методики экспериментальных исследований является обработка и анализ данных. Особое внимание в подборе методики эксперимента должно быть уделено математическим методам обработки и удобным формам  записи результатов в виде таблиц, графиков, формул, диаграмм и т.п.







3.4.5. Методика оформления научных результатов. 

Методика оформления научных результатов в виде научного положения, которое является заключающим этапом решения научной проблемы. Формами научной продукции являются [30]:

научно-технический отчет;

доклад;

статья;

монография;

учебное пособие;

выпускная квалификационная работа.

Новые научные результаты, имеющие важное теоретическое значение и имеют практическое применение, публикуются в монографиях, статьях, научных отчетах, а учебные материалы в учебниках, учебных пособиях, методических рекомендациях.

Монография – научное издание в виде книги, содержащее всестороннее исследование одной проблемы.



Доклад – краткое изложение содержания основных научных положений, сформулированных автором, выводы и предложения. При подготовке доклада необходимо составить краткие тезисы на 1-2 страницах  с изложением цели и содержания идей.



Статья – материал, предоставленный в виде информации для специалистов, которые могут использовать результаты в своей работе.



Учебник – учебное издание в виде книги, содержащее систематическое изложение определенной учебной дисциплины, соответствующее учебной программе, утвержденной официальными органами.



Учебное пособие – учебное издание частично заменяющее или дополняющее учебник.

Выпускная квалификационная работа – результат научных исследований выпускника высшего учебного заведения. 

ВКР классифицируется как специальная, публично защищаемая квалификационная работа.

Для проведения научных исследований необходимо выбрать оптимальную методику для данной темы (задачи) из имеющихся в науке или разработать новую. Причем необходимо обратить особое внимание на три взаимосвязанных научных понятия: методология, метод, методика, значение которых носит принципиальный характер для бакалавра, выполняющего исследования по теме ВКР. 



3.5. Технология научных исследований [3]

3.5.1. Определение и вид технологической карты научных исследований [29]

Технология происходит от слияния двух греческих слов – tehne  - искусство, мастерство и logos – понятие, учение, т.е. учение о мастерстве.

Технология  научных исследований – это совокупность знаний о содержании процессов научного исследования при выборе темы, информационном и научном поиске, внедрении научных результатов, а также практического освоения конкретной методики выполнения научных исследований при разработке ВКР.

Графическое отображение технологии научных исследований получило название «Технологическая карта научных исследований».

Технологическая карта научных исследований – это схема, иллюстрирующая методически целесообразную последовательность выполнения научного исследования с учетом содержания процессов научного исследования (выбора темы, информационный и научный поиск, включающий теоретические и экспериментальные результаты), методики выполнения этапов процесса научных исследований и формулировки научного положения, составляющего конечную цель исследования.



3.5.2. Принципы построения технологической карты научных исследований [2]

Как уже ранее отмечалось, научное исследование начинается с постановки проблемы. Проблема на технологической карте (Рис.4) обозначается как запрос практики. Решение проблемы и есть тема данного научного исследования. Для уточнения названия темы необходимо знать состояние вопроса и сущность исследуемого объекта, а также уточнить цель исследования, т.е. необходимо провести информационный поиск по уточнению пути решения данной проблемы. На технологической карте эти исследования указаны как «наименование темы» и «цель исследования». По результатам этих процессов формулируется главная задача (ГЗ), соответствующая теме исследования и определяется количество и содержание вспомогательных задач (ВЗ), необходимых для решения главной задачи. По каждой вспомогательной задаче составляется план-программа исследования, приводящий к их решению. Исследования вспомогательной задачи начинаются с информационного поиска, уточняющего постановку вспомогательной задачи и содержание исследования. Затем начинается научный поиск,  который для вспомогательных задач осуществляется совместно для теоретических и экспериментальных исследований, начиная с выработки гипотезы предполагаемого научного результата (НР) по каждой вспомогательной задаче. Проводится предварительный анализ путей решения ВЗ, а далее непосредственно решение каждой вспомогательной задачи и проверяется состоятельность решения, за которым следует оформление научных результатов. Синтез научных результатов по всем вспомогательным задачам позволяет сформулировать научное положение (НП), которое и является непосредственным решением главной задачи. По завершению этапа оформления НП приступают к внедрению результатов научного исследования, к которым относятся новая теория или методика обучения, информационная технология и т.п.

3.5.3. Обобщенная модель технологической карты научных исследований.

На основании перечисленных этапов исследований составляется технологическая карта научных исследований в целом  (рис.4). На схеме технологической карты, представленной графическим изображением гипотетической модели технологии научных исследований,  показаны название темы и ее главная задача, решение которой является целью исследования. Затем определяются вспомогательные задачи с указанием формулировки научных результатов, которые определяют научное положение,  замыкающее цикл научного исследования.

3.5.4. Главная и вспомогательная задача, научный результат и научные положения.

При составлении технологической карты научных исследований были обозначены ряд понятий таких как:

Главная задача – задача, определяемая темой и целью научного исследования, поставленного проблемой социального заказа (заказ практики);



Вспомогательная задача вытекает из необходимых дополнительных исследований при решении главной задачи. 

Это могут быть разработки какого-либо прибора, программного обеспечения, информационной педагогической технологии, без которых невозможно проведение исследования, необходимого для решения главной задачи. Решение отдельной вспомогательной задачи позволяет сформулировать промежуточный научный результат.

Научным результатом исследования является творческий продукт в решении какой-либо одной задачи, заказа, проблемы.



Научным положением называется обобщение научных результатов по всем вспомогательным задачам, задействованным в решении главной задачи.

3.5.5. Эффективность технологической карты в организации научных исследований [19, 31]

Методическая значимость технологических карт научных исследований подтверждается их соответствием формуле познания и моделям познания. В соответствии с формулой познания на технологических картах этапу живого созерцания соответствует та ее часть, где обозначена главная задача, этапу абстрактного мышления – часть, где обозначены вспомогательные задачи при решении главной задачи, а этапу практической проверки научных результатов вспомогательных задач и проверки научного положения для решения главной задачи соответствует педагогический эксперимент, отраженный в ВКР и ориентированный на систему образования.

Модель познания объекта имеет трехступенчатую структуру [13, 23]:

Ступень I. Раскрытие свойств объекта, которые поддаются изучению непосредственно без воздействия со стороны исследователя (созерцание, наблюдение);

Ступень II. Проникновение в скрытые сферы (характеристика, параметры, свойства) объекта;

Ступень III. Мысленная разбивка объекта на составляющие части с целью создания условий для более сложной познавательной деятельности с последующим эмпирическим восстановлением объекта при помощи синтеза.

На технологической карте в соответствии с приведенной моделью познания можно также выделить [31]: 

Живое созерцание с целью обоснования и постановки главной задачи исследования;

Разбиение главной задачи на вспомогательные задачи, их анализ и синтез;

Синтез проанализированных частей с целью получения решения главной (исходной) задачи для данной темы исследования.

                             

                                 Постановка

                                  Проблемы       







Наименование

темы



Цель исследования

(формулировка гипотезы)

	

					

                                                                                                                                     требуется

                                                                                                                                     решить







Главная задача     (ГЗ)                                                        









                  Вспомогательные                                                                                   результаты    

                      задачи (ВЗ)                                                                                           решения                                                                                                                                     

                                                                                                                                                                                





     ВЗ № К

     ВЗ № 1

Научное              положение



                                    



Исследование

главной задачи с использованием HP















Внедрение работы в целом

                           Научные результаты (HP)           HP-K

           

                                                                       

     HP-1





               Рис.4 Технологическая карта научных исследований.



Представленная технологическая карта научных исследований, ориентированная на формирование теоретического базиса выполнения ВКР бакалавра, является общей для разработки любого научного труда (бакалавр, магистр, кандидат наук). Отличительной особенностью гипотетической модели научных исследований является сложность научной проблемы и соответственно число разрабатываемых главных и вспомогательных задач, с увеличением которых происходит глобализация научной проблемы и соответственно качественно  изменяется  уровень научного исследования. Так при выполнении ВКР бакалавром и магистром магистерской диссертации  обычно решается одна главная и несколько вспомогательных задач. При чем в бакалаврской ВКР научные результаты и есть положение выносимое на защиту в ГАК, а для магистерской диссертации научным положением является новая теория в области Информатики в соответствии с магистерскими программами подготовки магистрантов утвержденными на факультете математики:

		магистерская программа 540202 – Информатика в образовании

		магистерская программа 540205М – Информационные технологии в физико-математической образовании.

Настоящие  методические рекомендации для бакалавра могут быть полезными не только для соискателей научных степеней (бакалавра и магистра физико-математического образования с профилем Информатика), но и для соискателей ученых степеней (кандидата и доктора наук) по соответствующим специальностям, подготовляемым кафедрой Информатики РГПУ им. А.И. Герцена.

В последних, в случае применения настоящих методических рекомендаций к выполнению работ более высокого уровня, следует учитывать следующие особенности технологических карт научных исследований:

Для кандидатских диссертационных исследований обычно решается научная теоретическая задача с несколькими вспомогательными задачами исследования и оформляется научное положение, выносимое на защиту в виде научного тезиса, важного для развития теории в конкретной области знаний.

Для докторских диссертационных исследований решается научно-педагогическая или научно-техническая проблема, являющаяся новым научным вкладом в теорию определенной области знаний (педагогику, технику и другие).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ БАКАЛАВРА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПРОФИЛЬ ИНФОРМАТИКА



4.1. Положение о выпускной квалификационной работе бакалавра физико-математического образования: цель и задание [33] 

	Выпускная квалификационная работа выполняется на завершающем этапе обучения бакалавра в педагогическом вузе и является самостоятельной комплексной научно-исследовательской работой, которую выполняет выпускник под научным руководством преподавателя [4, 5].

	Выпускная квалификационная работа (ВКР) – это самостоятельное научно-практическое исследование, которое позволяет установить квалификационный уровень знаний выпускника и умение использовать эти знания в своей будущей профессиональной учебно-методической и научно-практической деятельности. При выполнении ВКР необходимо показать знание специальной литературы, умение самотоятельно ее анализировать и делать обобщающие выводы.

	Выпускная квалификационная работа должна основываться на научных концепциях и физико-математических теориях в предметной области «Информатика». Содержать элементы творчества, новизны и быть направленной  на эффективное решение научно-практической задачи по выбранной тематике исследований по сравнению с ранее известными решениями по применению компьютеров и средств информационно-коммуникационных технологий в образовательной области профессиональной деятельности.

	Цель выпускной квалификационной работы – систематизация, закрепление, расширение и углубление теоретических знаний и практических умений самостоятельного анализа и обобщения накопленных навыков по профильным дисциплинам информатики, которые изучались в процессе освоения основной профессионально-образовательной программы при обучении в вузе, а также для применения полученных знаний, умений и навыков в решении конкретных учебно-методических, научно-технических, информационно-технологических,  программно-алгоритмических и других тематических заданий, соответствующих квалификационной характеристике видов профессиональной деятельности бакалавра физико-математического образования по профилю информатика, регламентированной Государственным образовательным стандартом (ГОС) высшего профессионального образования.

	Выпускная квалификационная работа бакалавра должна отражать владение гуманитарными, социально-экономическими и естественнонаучными дисциплинами, глубокое знание общепрофессиональных дисциплин и дисциплин профильной подготовки в предметной области «Информатика», ВКР должна показать умение применять эти знания в практической научно-исследовательской работе, а также подтвердить владение навыками по использованию информационных источников, нормативных материалов, отразить умение критически оценивать существующие научные концепции и подходы к решению проблем информатизации образования и, в частности, готовность жить и работать в  информационном  обществе.  

Выполнение выпускной квалификационной работы должно быть ориентировано на закрепление знаний полученных в процессе освоения профессионально-образовательной программы, углубления навыков самостоятельной работы с литературными источниками и информационными ресурсами сети Интернет, содержащими научные, методические и статистические материалы, а также умение изучать и анализировать современные методы обработки результатов информационной деятельности в профессиональной практике.

Выпускная квалификационная работа – определяется как квалификационный научный труд, на основании которого определяется уровень профессионализма выпускника. Показателем оценки качества ВКР, а, следовательно, и оценки профессионализма бакалавра является исследование, которое ориентировано на практическое приложение в сфере образования, выполненное на конкретных материалах, а выводы и рекомендации, предлагаемые в ВКР, полностью или частично могут быть внедрены в педагогическую практику для совершенствования процесса обучения на базе широкого использования информационно-коммуникационных технологий, ориентированных на современные методы и средства информатизации образования, сетевые технологии, технологии дистанционного образования, агент-технологии виртуальной школы и другие подобные инновации в педагогике, поддерживаемые информационно-технологическими и программно-аппаратными средствами при организации учебно-познавательного пространства с развивающейся открытой архитектурой баз данных.



4.2. Тематическая  ориентированность ВКР бакалавра физико-математического образования профиль  информатика [5]

4.2.1. Проблемные исследования в области информационных педагогических технологий [34-50]

В соответствии с концептуальными тезисами реформирования системы образования в средней, высшей и послевузовской школе, декларируемой в доктрине национального образования в России [34], выпускная квалификационная работа бакалавра должна  отражать перспективные тенденции в эволюции информационных педагогических технологий (ИПТ):

фундаментальное образование;

опережающее образование;

открытое образование;

непрерывное образование (рис. 5).







Доктрина образования Российской Федерации



Фундаментальность образования



Цель – повышение качества обучения



Ноосферное сознание





Системное научное мышление:

- конструктивное образное;

- развитое воображение;

- ассоциативное представление;

- развитая интуиция;

- хорошая память;

 - вариативное восприятие;



Высшая интеллектуальная культура:

- педагогическая этика;

- экологическая культура;

- информационная культура;

- творческая активность;

 - высокая нравственность;

- национальный патриотизм;



Опережающее образование



Цель – ориентация на профессии, выпуска (востребованные на момент будущей цивилизации)



Открытость образования



Цель – доступность образования и активизация самообучения





Методы:

Проектно-групповая модель обучения

Индивидуальная модель обучения





Формы:

Дистанционное образование на основе сетевых технологий обучения





Средства:

Информационно-технологическое образовательное пространство





Рис.5 Концептуальные основы реформирования образования на базе современных методов и средств ИКТ

Непрерывное образование



Согласование учебных программ и методов образовательного процесса по ступеням многоуровневой подготовки 

Фундаментальное образование – цель повысить качество обучения для формирования у обучаемого: ноосферного сознания; системного научного мышления (конструктивного образного, развитого воображения, ассоциативного представления, развитой интуиции, хорошей памяти и вариативного восприятия); высокой интеллектуальной культуры (экологической, информационной, педагогической, творческой активности, толерантности и высокой нравственности).

Опережающее образование – цель нацеленность учебного процесса на квалификационную подготовку профессий, которые будут востребованы рынком труда на момент выпуска специалиста.

Открытое образование – цель обеспечение существенно большей доступности системы образования для всего населения планеты за счет широкого использования методов самообучения и средств дистанционного образования на основе перспективных ИКТ.

Непрерывность образования – цель методическое и психолого-педагогическое согласование образовательных программ учебных дисциплин по ступеням иерархической лестницы образовательных программ от среднего к высшему образованию, а от высшего к послевузовскому образованию.

Важнейшей методологией направленности современной и перспективной системы образования, декларируемой в указанной доктрине должны стать целевые задачи раскрытия творческого потенциала личности, сущностью качеств которой сегодня является развитие системного мышления, т.е. подготовки стратега, а не тактика, который быстрее найдет собственную нишу на рынке труда с развивающейся многоукладной экономикой. Перед образованием стоит задача перехода от «конвейерной» подготовки специалистов к «штучной» личностно-ориентированной модели организации учебного процесса  для многоукладной рыночной экономики, формируемой в России. 

Перечислим качества специалиста, востребованного информационным обществом [35].

Системное мышление, позволяющее человеку, обозревая проблему или явление в целом, выделить ее наиболее важные составные части, их взаимосвязи и взаимообусловленность.

Конструктивное образное мышление, создающее у человека высокий эмоциональный подъем, необходимый для внутренней психологической поддержки творческого процесса, требующего значительных волевых усилий.

Развитое воображение, позволяющее представить возможные варианты будущего развития тех или иных процессов или явлений на основе ранее выявленных их свойств и тенденций.

Пространственное мышление, содействующее адекватному восприятию разнообразных пространственных форм окружающего мира, постижению понятий многополярности физической реальности. 

Ассоциативное мышление и развитая интуиция, которые помогают человеку уловить взаимосвязь и взаимное влияние, казалось бы, далеких друг от друга явлений и на этой основе выявить новые закономерности развития природы и общества.

Хорошая память, особенно на новые понятия и образы. Она – фундамент многих творческих процессов, особенно в области научной деятельности, изобразительности, изучения языков.

Вариативность мышления, его незакомплексованность, т.е. способность выйти за рамки привычных, устоявшихся представлений, чувство нового.

Данная философия совершенствования образования, принятая в национальной доктрине образования в России, была положена в основу методологии формирования физико-математических специальностей, и в частности «бакалавра информатики», которая должна быть воспринята и в полной мере отражена в выпускной квалификационной работе.

Профиль информатики требуют от бакалавра творческого подхода к использованию основополагающих в педагогике принципов дидактики, сформулированных А. Коменским [36]:

наглядность,

доступность,

системность,

последовательность,

сознательность.

Информационные технологии (ИТ) в образовании являются  прерогативой прикладной информатики, развивающей теорию и методы проблемно-ориентированных информационных технологий автоматизированного программирования, автоматизированного проектирования, автоматизированного обучения, автоматизированного управления, автоматизированного диагностирования, вычислительного эксперимента, компьютерного моделирования в приложении к различным сферам деятельности в отраслях (медицина, наука, культура, техника, образование, промышленность, торговля, транспорт, связь, юриспруденция, сфера услуг, досуг и другие).

Информационные технологии обучения должны разрабатываться с учетом указанных классических принципов дидактики. Однако простое декларирование дидактических принципов не прибавит эффективности компьютерному обучению. Эти принципы должны быть наполнены новым содержанием (рис. 6), которые отражают особенности их реализации в новой образовательной среде – АОС (автоматизированная обучающая система) и которые позволяют сформировать новую парадигму информационной педагогической технологии (ИПТ).

Рассмотрим, как же будут влиять компьютерно-коммуникационные технологии на корректировку дидактических принципов А. Коменского (см. рис. 6).

Дидактические принципы компьютерного обучения

		

Классические принципы диалектики (по Коменскому)



Дидактические принципы компьютерного обучения





Научность



Более полное информационное представление научной картины мира





Наглядность 



Визуализация предметов и явлений





Доступность 



Личностно-ориентированное представление учебного материала в среде дистанционного обучения





Системность 



Системный подход в преподавании учебных материалов





Последовательность 



Подача учебного материала по фактическому его усвоению





Сознательность 



Реализация информационной модели самообучения

Рис 6. Эволюция дидактических принципов в информационно-технологической среде обучения

Принцип научности определяет содержание, требует включения в него не только традиционных знаний, но и наиболее фундаментальных положений современной науки, а также показывает перспективы ее развития. 

Системный подход к изложению учебного материала, его структурирование и выделение основных понятий и связей между ними в наибольшей степени достигается с помощью специального программного обеспечения – педагогических программных средств (ППС) и инновационных учебных баз знаний (УБЗ), т.е. как раз с помощью сред компьютерных технологий обучения (КТО),

С помощью информационных технологий расширяется кругозор учащихся. Можно рассматривать более широко понятийный аппарат учебного предмета, достигается фундаментальность в знаниях, т.е. получает более полную научную картину мира. Таким образом, научность содержания образования обеспечивается самой информационной технологией обучения.

Принцип наглядности. Под наглядностью понимается, прежде всего, иллюстративный учебный материал, позволяющий обучаемому увидеть предмет в какой-либо форме и проследить развитие (эволюцию, изменение) изучаемого физического явления. 

Компьютер позволяет производить манипуляции с отображением этих процессов на экране монитора ПК. Можно показать все в динамике движущихся объектов, что в традиционных средствах (доска, мел, тряпка) трудно достижимо.

Наглядность, обеспечиваемая компьютером,  позволяет говорить о новом мощном инструменте познания – когнитивной компьютерной графике, которая не только представляет знания в виде образов картинок и текста, а также  позволяет визуализировать человеческие знания, для которых не найдены текстовые описания, требующие высших ступеней  абстракции.







Принцип доступности при компьютерном обучении переходит от принципа всеобщей доступности, для определенной возрастной группы обучаемых к принципу индивидуальной доступности, рассматриваемой как возможность достижений цели обучения для конкретного учебного материала, подаваемого по различным путям (разветвлению) с учетом способностей к обучению.

Разветвленные маршруты организации учебного процесса обеспечивают наивысшее качество образования за счет разных скоростей прохождения учебного курса, большей возможности оказания методической помощи (пояснений, подсказок), подачи дополнительного материала, постоянного контроля и поддержания необходимого уровня мотивации обучаемого.

Принцип систематичности и последовательности связан со структурной организацией учебного материала и действиям его предъявления обучаемому с обеспечением обратной связи при его обсуждении (контролем степени обученности).

Компьютерное обучение по своей методологии именно организуется, как последовательная подача доз (порций) учебного материала на экран обучаемому, т.е. характеризуется последовательностью специфических действий, присущих компьютеру (восприятие информации с экрана монитора, работа в знаковых моделях предметных областей, ввод ответа с клавиатуры в диалоговом режиме и реализация обучающих – компьютерных учебных программ.

Само представление знаний в информационных технологиях обучения обеспечивает дидактический принцип систематичности.

Принцип сознательности, обеспеченный в компьютерном обучении методикой организующей стратегию, которой отдается предпочтение в современных информационных технологиях обучения. 

Эта методика в психолого-педагогических теориях компьютерного обучения направлена на воспитание стратега, который рассматривает  предметы и явления в их взаимосвязи для самостоятельного изучения учебного материала, пополняя полученные знания в традиционных учебных дисциплинах. Для  реализации принципа сознательности компьютер  обучаемому сообщает цели и задачи по каждой теме и указывает необходимые действия для успешного усвоения знаний, представляет этапы с уточнением важности этих действий в виде технологической карты (схемокурс самообучения). Успешность реализации принципа сознательности зависит от теоретического уровня курса, полноты раскрытия изучаемых понятий и их взаимосвязей, т.е. от обеспечения межпредметных связей.

Принцип когнитивности коммуникаций. Информационные технологии потребовали введения еще одного дидактического принципа, присущего только компьютерному обучению. 

Принцип когнитивности коммуникаций базируется на организации диалога между обучаемым и обучающим через компьютер, т.е. появляется совершенно новая педагогическая система «преподаватель - компьютер - группа обучаемых».

 Ее реализация  потребовала формирования новой педагогической теории – информационной модели обучения, в которой учебник (электронная энциклопедия, электронный учебник, виртуальный практикум и т.п.) является активным излучателем учебной информации (генератор знаний), преподаватель координатор учебного процесса (тьютер), а обучаемый активный элемент самообучения в информационной познавательной среде Интернет [37].

4.2.2. Математические проблемы информатики [38]

Математические и логические  основы информатики как науки и учебной дисциплины базируются на элементах дискретной математики (ЭДМ).

В этой области знаний  по предмету информатика бакалавр физико-математического образования организует исследования по одному из направлений в области теоретических разработок:

Элементы алгебры логики в задачах синтеза микропроцессорных автоматов.

Теория графов в приложении к программированию.

Прикладная теория алгоритмов в приложении к методам алгоритмизации.

Машинная математика в приложении к двоичной арифметике.

Теория кодирования и декодирования информации в приложении к телекоммуникации.

Формальные языки и автоматы в приложении к задачам теоретического программирования.

теоретическое программирование и другие.



4.3. Технология и содержание этапов выполнения выпускной квалификационной работы

4.3.1. Информационно-технологическая схема выполнения ВКР [51-54]

Информационно-технологическая схема этапов выполнения ВКР представлена моделью изображенной на рисунке 7 и содержит в себе:

Блок процесса научных исследований, включающий следующие дидактические единицы выполнения ВКР:

1.1. Выбор темы ВКР выпускником направления подготовки бакалавра физико-математического образования по профилю информатика (этап постановки проблемы и наименования темы ВКР);

1.2. Изучение и анализ литературы и информационных ресурсов (этап информационного поиска);

1.3. Обоснование актуальности и новизны темы и определение задач исследования (формулировка гипотезы);





Итоговая государственная аттестация











5. Защита ВКР в Государственной аттестационной комиссии





Государственный экзамен











Дидактические единицы  информационного сопровождения этапов ВКР

4. Оценка качества ВКР

(доклад на кафедре)









 3. Подготовка  презентации ВКР



Государственная аттестационная комиссия





2. Оформление ВКР













1.6. Обобщение и формирование научного результата









1.5. Организация выполнения ВКР (научный поиск)





Выпускающая кафедра











1.4. Составление плана исследования и разработка его методики (Технологическая карта НИР)









1.3. Формулировка гипотезы, определение задач исследования (обоснование актуальности и новизны.)





Научный руководитель





1.2. Изучение и анализ литературы (информационный поиск)









1.1. Выбор темы ВКР бакалавра физико-математического образования профиль Информатика





Выпускник 

















Рис.7. Информационно-технологическая схема выполнения ВКР

1.4. Составление плана исследования и определение или разработка методики научного поиска (технологическая карат ВКР);

1.5. Организация выполнения ВКР (научный поиск – теоретические и экспериментальные исследования);

1.6. Анализ результатов научных исследований (научный результат ВКР);

Блок оформления ВКР.

Подготовка презентации ВКР.

Оценка ВКР на выпускающей кафедре.

Защита ВКР в Государственной аттестационной комиссии.

На информационно-технологической схеме указаны информационные связи этапов выполнения ВКР бакалавром, выполняющим научное исследование взаимные связи выпускника с научным руководителем, выпускающей кафедрой и государственной аттестационной комиссией (ГАК).

Выпускник проводит научные исследования, составляет план научных исследований, осуществляя выбор методики их проведения, организуя теоретические и экспериментальные исследования. Выпускник практически реализует все этапы выполнения ВКР (этапы 1, 2, 3, 4 и 5). Научный руководитель обсуждает результаты выбора темы и научный результат, контролирует выполнение календарного плана НИР на этапах информационного и научного поиска, составляет отзыв на работу и обсуждает доклад, подготовленный выпускником для кафедры и защиты в ГАК (подэтапы 1.1., 1.4). Заведующий выпускающей кафедрой утверждает тему ВКР и производит контроль допуска к защите в ГАК по докладу, представленному на кафедре и передает ВКР в Государственную аттестационную комиссию для оценки решения о квалификационном уровне бакалавра после заслушивания доклада и ответов на вопросы (подэтапы 1.1 и этапы 4, 5). 

Научное сопровождение указанных выше этапов выполнения ВКР бакалавром физико-математического образования по профилю информатика включает понятийный аппарат по основам научных исследований и теоретическое обоснование выбора темы, формулировку гипотезы, результаты проведения информационного поиска, подтверждение   актуальности и новизны исследований, формирование научных результатов и научного положения.

Понятийный  аппарат основ научных исследований должен соответствовать личностно-ориентированному тезаурусу бакалавра, который необходим для его будущей профессиональной деятельности и позволяющий обеспечить научное сопровождение всех этапов выполнения выпускной квалификационной работы. 

Выбор темы ВКР

Выбор темы выпускной квалификационной работы – самый ответственный этап ее выполнения, определяющий теоретический или экспериментальный характер работы и содержание будущих исследований, актуальность и новизну научных разработок, практическую ценность и реализуемость научных результатов, полученных по завершении написания рукописи  ВКР.

Общими методическими принципами выбора темы ВКР является постановка проблемы на основе социального заказа. В результате сформулированной проблемы уточняется наименование темы научных исследований, необходимых для решения ее задач. При выборе темы различают четыре основных возможных направления:

темы, возникающие в результате исследований, проводимых выпускающей кафедрой;

индивидуальные темы, предлагаемые бакалаврами, связанные с их профессиональной деятельностью в школе (педагогическая практика);

темы, предложенные научными руководителями ВКР;

заказные темы от школ, органов образования и других учебных организаций и исследовательских институтов РАО, РАН и Министерства образования Российской Федерации. 

При выборе темы проблема научных разработок ставится выпускающей кафедрой с обоснованием имеющихся противоречий между потребностью практики и недостаточностью теоретических исследований для  обеспечения практики.

В инициативной теме проблему формулирует сам выпускник,  и утверждает ее на выпускающей кафедре.

Для темы, предлагаемой научным руководителем, формулировка проблемы поставлена заранее и разъяснена бакалавру.

В заказных темах формулировка проблемы производится организацией-заказчиком.

Выпускная квалификационная работа по физико-математическому образованию с профилем Информатика предполагает углубленное изучение бакалавром одного или нескольких разделов учебных курсов, изучаемых на факультете математики с приоритетом в предметной области информатика, математика в дисциплинах информатики, физика в дисциплинах информатики или компьютер на уроках математики, решение задач по физике на компьютере и другие, а также методики преподавания информатики.

Тематика ВКР должна носить исследовательский характер, определяющий:

решение конкретной задачи, требующей проведения теоретических  и экспериментальных исследований для получения новых научных результатов;

создание новых методов, приемов, способов, устройств, компьютерных программ, обеспечивающих повышения эффективности учебно-воспитательного процесса в школе или педагогическом вузе;

разработку методик преподавания новых разделов или дисциплин предметной области информатика, направленных на согласование содержания школьных учебных программ и дисциплин ГОС профильной подготовки бакалавров в педагогических университетах;

проведение компьютерных педагогических экспериментов, направленных на повышение уровня подготовки в школах и вузах, а также разработка новых компьютерных программ учебного назначения и формирование предложений для включения в государственные образовательные стандарты следующего поколения.

Предлагаемая бакалавром инициативная тема может быть продолжением и дальнейшим развитием его курсовой или учебно-исследовательской работы.

Выбор темы ВКР и ее утверждение на кафедре Информатики должно быть завершено к окончанию обучения по учебному плану специальности и перед началом выполнения исследования по теме выпускной квалификационной работы. К этому периоду должен быть утвержден научный руководитель ВКР и. если необходимо, консультанты по специальным разделам тематики ВКР.

После утверждения темы и назначения научного руководителя, бакалавр получает задание на выполнение ВКР, утвержденное заведующим кафедрой информатики.

4.3.3. Пример выбора темы ВКР по направлению физико-математического образования профиль информатика [55]

На основании анализа тематической содержательной линии программы по информатике для 10-11 классов, рекомендованной Министерством образования Российской Федерации по разделу «теоретическая информатика» (см. таблицу 1) и тематического содержания дисциплины «теоретические основы информатики» (см. таблицу 2), утвержденной государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению «540200 – Физико-математическое образование» в блоке дисциплин профильной подготовки «Информатика» введена дисциплина ДПП.04 – Теоретические основы информатики, разделы и темы содержания которой существенно расходятся с необходимой подготовкой бакалавров для профессиональной работы в средней школе.

Таблица 1

Содержание раздела «Теоретическая информатика» 

для школ уровня А и школ уровня В [55, 56]

Программа для школ естественного и гуманитарного профиля (уровень А)

Программа для школ физико-математического, технического (технологического) и социально-экономического профилей (уровень В)

1.1.Информация и информационные процессы.

Вещественно-энергетическая и информационная картины мира. Кодирование информации с помощью знаковых систем. Кодирование генетической информации. Кодирование аналоговой, непрерывной графической и звуковой информации методом дискретизации.

1.2.Моделирование  и формализация.

Моделирование как метод познания. Материальные и информационные модели.

Формализация как основной этап построения модели. Формализация текстовой и графической информации.

Объект и его свойства. Система как целостная совокупность объектов (элементов). Модели изменения систем и модели состояния систем.

Различные типы информационных моделей. Свойства моделей. Адекватность модели объекту и цели  моделирования. Основные этапы построения моделей. Построение и исследования с помощью компьютера информационных моделей из физики, биологии, экономики, экологии и др.

1.3.Математические и логические основы информатики.

Двоичная система счисления. Двоичная арифметика.

основы логики. Алгебра высказываний. Базовые логические функции. Логические законы и правила преобразования логических выражений. Построение таблиц истинности логические выражений.

Логические схемы сановных устройств компьютера (сумматор, регистр).

1.4. Алгоритмизация и программирование.

Понятие алгоритмов, свойства алгоритмов. Способы записи алгоритмов. Исполнители алгоритмов, система команд и исполнителя. Формальное исполнение алгоритмов. Основные алгоритмические структуры (линейная, ветвление, цикл). Вспомогательные алгоритмы.

Процедурное программирование: основные  типы и структуры данных (нерешенные, массивы). Объектно-ориентированное программирование: объекты – свойства и методы; событийные и общие процедуры; графический интерфейс – форма и управляющие элементы. 

Информация и информационные процессы.

Единство вещества, энергии и информации в современной научной картине мира. Информационные процессы в живой природе, обществе и технике: получение, передача, преобразование, хранение и использование информации.

Информационные процессы в управлении.

Измерение информации. Единицы измерения количества информации.

Кодирование информации с помощью знаковых систем. Естественные и искусственные языки.

Двоичное кодирование информации. Представление аналоговой, графической и звуковой информации в дискретной форме.

Построение и исследование компьютерных моделей.

Системный подход к окружающему миру. Система как целостная совокупность объектов (элементов). Объектно-ориентированное моделирование. Количественная и качественная оценка модели. Адекватность модели объему и цели моделирования.

Построение формальных моделей с использованием формальных языков (алгебры, алгебры логики, программирования).

Объектно-ориентированное программирование: объекты – свойства и методы; событийные и общие процедуры; графический интерфейс – форма и управляющие элементы.

Исследование моделей на компьютер с использованием применений (электрических таблиц, СУБД) и путем создания алгоритмов и программ.



Таблица 2

Содержание учебного курса по дисциплине ДПП-04 – Теоретические основы информатики ГОС высшего профессионального образования по направлению 540200 – Физико-математическое образование, 

профиль 540203 – Информатика [5]

№

Наименование разделов дисциплины

Наименование тем и отдельных занятий (лекций, практических занятий)

1.







2.















3.













4. 

Теория формальных языков





Теория алгоритмов вычислительной математики











Теория информатизации













Дискретная математика

Формальные языки

Автоматы

Алфавит

Цепочки и операции над цепочками.

2.1. Язык и операции над языками. Свойства языков. Классификация формальных языков.

2.2. Способы определения языков  распознавателями. Машина Тьюринга.

2.3. Одноленточные машины Тьюринга. Эквивалентность машин Тьюринга.

2.4. Нормальные алгоритмы Маркова.

2.5. Частично-рекурсовая функция.

3.1. Теория кодирования.

3.2. Система счисления как основа различных кодов.

3.3. Криптография.

3.4. Алгоритмы помехоустойчивого кодирования и  избыточные коды.

3.5. Сжатие информации.

4.1. Теория графов.

4.2. Теорема о сумме степеней вершины.

4.3. Понятие изоморфизации графов.

4.4. Связность графов.

4.5. Пути и циклы в графе. Деревья.

4.6. Алгоритм на графах.



 В разделе «Теоретическая информатика» школьного предмета «Информатика» выделены четыре комплексных темы:

	«Информация и информационные процессы» (Формирование мировоззренческих качеств у школьников и понимание основ информационной картины мира).

	«Моделирование и формализация» (Для освоения методов вычислительного эксперимента как основ познания мира с использование компьютера).

«Математические и логические основы информатики» (Практическое освоение двоичной системы счисления и арифметических операций на ее базе. Изучение теоретических основ построения персонального компьютера и его функциональных устройств на основе математического аппарата  функций алгебры логики).

«Алгоритмизация и программирование» (Обучение школьников методам алгоритмического описания постановок задач и обучения инструментарию технологии объектно-ориентированного программирования).

В дисциплине «Теоретические основы информатики» (ТОИ), изучаемой в бакалавриате по циклу учебных курсов  информатики в ГОС для педагогических вузов представлена совершенно другая образовательная парадигма, ориентированная на теорию формальных грамматик, как основ построения языков программирования, т.е. мы видим, что в дисциплину ДПП.04 – Теоретические основы информатики включены следующие четыре раздела:

Теория формальных языков.

Теория алгоритмов вычислительной математики.

Теория информации (только по теме Кодирование).

Дискретная математика (только по основам теории графов).

Таким образом, на лицо возникает противоречие между квалификационной востребованностью школы к бакалавру по профилю информатика, который должен обеспечивать занятия учащихся по изучению информатики, и содержательной линией базовой учебной дисциплины при подготовке бакалавров в педагогическом университете, регламентированной ГОС высшего профессионального образования по направлению 540200 – Физико-математическое образование профиль 540203 – Информатика.

Тогда тема может быть сформулирована следующим образом «Разработка содержания дисциплины ДПП.04 – Теоретические основы информатики, ориентированное на содержательную линию раздела «Теоретическая информатика» школьного предмета информатики».

Изучение  и анализ литературы по теме ВКР (Информационный поиск) [55-59]

Определение Информационного поиска.

Информационный поиск, процесс отыскания в некотором множестве текстов всех таких, которые посвящены выбранной теме ВКР или содержат нужные факты, сведения, статистические данные, необходимые для выполнения ВКР.

Информационный поиск осуществляется посредством информационно-поисковой системы и выполняется вручную, либо с использованием современных информационных технологий, реализованных на базе информационно-коммуникационных средств сети Интернет, обеспечивающей АИС (автоматизированные информационные системы) отраслевого назначения, библиотек, образовательных учреждений и т.п. Для ускорения отбора необходимой документации из общего объема имеющихся источников информации и повышения эффективности труда научных работников, обучаемых в вузах и других учебных заведениях в стране созданы Информационно-сервисные центры библиотек (например, ИСЦ Российской национальной библиотеки в Санкт-Петербурге).

Переработка информации на этапе выполнения информационного поиска по теме ВКР должна быть правильно организована при изучении опубликованных документов, книг, периодических изданий, сборников научных трудов и специальной литературы, изданий научных обществ, научных и реферативных журналов, сборников научных трудов и докладов ученых академий наук.

Для организации процесса информационного поиска целесообразно придерживаться следующих правил:

Выяснение списка периодических изданий по тематике выполняемой ВКР;

Ограничение параметров библиографии: языка, страны, года издания, авторов и др.

Начинать информационный поиск следует с новейшей литературы, а затем по ссылкам постепенно выходить на первоисточники литературы (монографии, учебники, статьи);

очень полезно использовать реферативные журналы и сборники изобретений (патентная инфиниация).

Технология информационного поиска сводится к быстрому  просмотру литературы для отбора наиболее интересной для выполнения ВКР. Затем изучается более детально отобранная литература для закрепления и выписки суждений, понятий, выводов.

Наиболее эффективной формой запоминания необходимых сведений, фрагментов текста является конспект.

При составлении конспекта очень важно уметь правильно и четко делать выписки (краткое содержание отдельных разделов, глав, параграфов, страниц), уметь составлять сжатое содержание первоисточника.

Рекомендуется следующий порядок составления конспектов. Когда материал прочитан и усвоен, необходимо составить план конспекта. Планы бывают двух видов:

Простые – схема, главный вопрос, содержание текста.

Сложные – краткое изложение основной мысли с ее некоторой расшифровкой в виде лаконичных тезисов изложения научных положений.

Конспект – это наиболее распространенный вид записей при обзоре и анализе литературы. Конспект представляет собой последовательное изложение прочитанного или услышанного (доклад, лекция). Конспект  содержит не только основные идеи первоисточника, но и их обоснование, подтвержденное цитатами, цифрами, фактами.

При составлении информационного материала на завершающем этапе информационного поиска по теме ВКР, осуществляется учет источников (список литературы), производится переработка первичных источников (составление конспектов) и проводится анализ полученных сведений для обоснования актуальности и научной новизны выбранной темы для выполнения ВКР.

Анализ целесообразно осуществлять по следующей методике информационного поиска. Выписки делаются на отдельных листах, выполняющих роль картотеки. Лист делится на две части. В правой части кратко формулируется суть данной выписки. Затем записывается ее текст в виде цитат, пересказа содержания своими словами, тезисов, статистической или хронологической таблицы.

В левой части листа кратко формулируется свое отношение к данному тезису, цитата с высказыванием мнения или предложений по решению данного вопроса по теме ВКР. После выписки дается ссылка на источник, откуда взяты данные.

Проиллюстрируем технологию информационного поиска для темы «разработка содержания дисциплины ДПП.04 – теоретические основы информатики, ориентированной на содержательную линию раздела «Теоретическая информатика» школьного предмета информатики, приведенной в качестве примера для этапа «Выбор темы ВКР».

В результате предварительного обзора литературных  источников установлено, что наибольший интерес для бакалавра физико-математического образования по профилю информатика представляет литература по информатике и методике ее преподавания в школе, изучения в педагогическом вузе, освящаемая в периодических изданиях: «Информатика и образование», «педагогическая информатика» и «Наука и школа», а также в ряде специальных изданий: ежегодный «Межвузовский сборник научных трудов» РГПУ им. А.И. Герцена, «телекоммуникации, математика и информатика – исследования и инновации», ежегодник ИПИ РАН «Системы и средства информатики», материалы периодической международной Санкт-Петербургской конференции «региональная информатика  - РИ», материалы ежегодной молодежной конференции по школьной информатике, а также специальная учебная и научная литература, рекомендованная преподавателями кафедры информатики.

Обоснование актуальности и научной новизны темы ВКР

Тематика статей и других материалов, выбранная из указанных источников, представляющая интерес для разработки темы ВКР должна быть проанализирована с указанием следующих показателей, характеризующих тему (таблица 3).

Таблица 3 

Наименование показателя, характеризующего тему

Содержание показателя, характеризующего тему

Актуальность 

Тема должна быть важной для теоретической или прикладной информатики, требующей решения в настоящее время для науки или образования. Критерия для установления степени новизны (актуальности) пока нет.

Актуальность темы ВКР  определяет научный руководитель.

Научная новизна

Тема должна решать теоретическую, методическую или профессиональную задачу в области информатики. Это значит, что тема в такой постановке никогда не разрабатывалась или ориентирована на дальнейшее развитие данной научной области знаний. Иногда по заданию научного руководителя могут быть предложены одинаковые темы ВКР. Это делается для конкурирующих научных результатов при выборе наиболее эффективных результатов для внедрения.

Соответствие  квалификационному профилю бакалавра

Темы квалификационной выпускной работы бакалавра физико-математического образования по профилю информатика обычно выставляет кафедра на сервере бакалавра по заявкам школ, органов образования, фирм, научных организаций.

Иногда тема может быть ориентирована на некоторую специализацию, когда специалист бакалавриата «заказан» организацией с гарантированным трудоустройством.

Осуществимость или внедряемость

При разработке темы следует определить ее окончание в плановое время, нормативное по ГОС для выполнения ВКР. При выборе темы необходимо определить наличие экспериментальной базы для ее выполнения. Для оценки актуальности, новизны, квалификационной ориентации и осуществимости целесообразно посещение других учебных заведений, методических центров и родственных кафедр, лабораторий РАН и РАО.



Все перечисленные характеристики, предлагаемые для оценки ВКР, позволяют обосновать актуальность, научную новизну, соответствие квалификации бакалавра и практическую ценность научных исследований на этапе информационного поиска.

На основе углубленного изучения, анализа и обобщения материалов по теме ВКР для приведенного примера разработки содержания дисциплины ДПП04 – теоретические основы информатики в перечисленных ранее изданиях периодических журналов и учебной литературы следует отметить:

Актуальность подтверждена в работе преподавателя Нижнетагильского педагогического университета Поршнева С.В. [59] «О государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования по специальности «Информатика» (ж-л «Педагогическая информатика» № 4, 2002 г., стр. 62 - 67) следующей цитатой: «Таким образом, приведенный анализ приводит к выводу о низком качестве главного нормативного документа Министерства образования российской Федерации ГОС по высшему профессиональному образованию по дисциплине «Теоретические основы информатики», в соответствии с которым сегодня осуществляется подготовка по специальности «Информатика». Причем, если вспомнить в какой спешке проходила работа над образовательным стандартом второго поколения, этот результат вполне закономерен. В ближайшее время начнется (или уже началась) работа над государственным образовательным стандартом третьего поколения. С нашей точки зрения она должна проводится при соответствующей финансовой поддержке Министерства образования, гласно, на конкурсной основе, несколькими творческими коллективами, состав которых должен быть обнародован, с широким обсуждением проектов, заинтересованными специалистами, как в печатных изданиях, так и в сети Интернет».

Научная новизна заключается в том, что, впервые поставлена цель по повышению профессионализма выпускников педагогических вузов, на основе обеспечения согласования содержания школьного предмета  информатики по разделу «теоретическая информатика» и базовой дисциплины «Теоретические основы информатики», изучаемой в педагогическом вузе в блоке профильной подготовки по информатике ГОС высшего профессионального образования  по направлению – бакалавр физико-математического образования профиль Информатика. Подтверждением научной новизны темы ВКР, ориентированной на согласование содержания дисциплин вузовской подготовки бакалавров с содержанием школьного предмета Информатики может служить статья д.п.н., профессора РАО  Бешенкова С.А. «Информатика: единый курс от школы до вуза» (ж-л «Информатика и образование» № 7, 2002 г., стр. 2 – 5). В статье показано, что данная тема не решена методически для педагогических вузов.

Ориентация темы на подготовку бакалавра физико-математического образования по профилю информатика очевидна и не требует обоснований.

Практическая реализуемость подтверждается наличием разработок кафедрой Информатики РГПУ им. А.И. Герцена  учебных программ, содержания курса «Теоретические основы информатики», изучаемого студентами различных специальностей подготавливаемых на факультете математики (см. Приложение») и включением дисциплины ДПП.04 – «Теоретические основы информатики»  включенной в ГОС третьего поколения по высшему профессиональному образованию направления бакалавр физико-математического образования профиль Информатика. 

В соответствии с изложенными материалами в пп. 4.3.3. и 4.3.4. сформулируем гипотезу следующим образом: Если разработать содержание разделов и тем дисциплины «Теоретические основы информатики» профильной подготовки бакалавров в педагогических вузах, ориентированное на раздел «теоретическая информатика» школьного предмета информатики, то будут методически обеспечены знания, умения и навыки бакалавров физико-математического образования по профилю Информатика необходимые для повышения профессионализма выпускников и обеспечения качества их подготовки для будущей профессиональной деятельности. (Для нашего примера будет обеспечен профессионализм выпускников-бакалавров физико-математического образования профиль информатика, подготавливаемых на факультете математики РГПУ им. А.И. Герцена). 

В соответствии с выбранной темой ВКР и  сформулированной гипотезой могут быть поставлены следующие задачи научных исследований, необходимые для выполнения ВКР:

Анализ содержания дидактических единиц раздела «Теоретическая информатика» школьного предмета информатики с выделением модулей учебно-методического обеспечения процесса обучения.

Разработка содержания тем учебного курса «Теоретические основы информатики» с упорядочением раздела  курса, ориентированных на темы школьного предмета информатики по первому разделу «Теоретическая информатика» и подготовка методического обеспечения учебного процесса в педагогическом вузе.

Проведение педагогического эксперимента на кафедре информатики по апробации учебного курса «Теоретические основы информатики» с корректировкой его содержания.

Оформление научных результатов в качестве предложения для включения в ГОС третьего поколения по дисциплине ДПП.04 – Теоретические основы информатики.

Пример технологической карты выполнения ВКР по теме «Разработка содержания дисциплины ДПП.04 – теоретические основы информатики» [53]

Так, Технологическая карта научных исследований по теме ВКР «Разработка содержания дисциплины ДПП.04 - Теоретические основы информатики приведена на рис. 8 (см. стр. 74), в которой уточнена главная задача: Совершенствование содержания учебного курса «Теоретические основы информатики», изучаемого в педагогических вузах. 

Для решения главной задачи необходимо провести научные исследования 3-х вспомогательных задач:

Вспомогательной задачи № 1, разработка учебной программы и курса дисциплины ДПП 04 ГОС  на основе анализа содержания раздела «Теоретическая информатика» школьного предмета «Информатика».

Научный результат ВЗ № 1 – учебная программа дисциплины ДПП-04 –Теоретические основы информатики.

 Вспомогательная задача № 2,  разработка методического обеспечения учебного курса «Теоретические основы информатики» для подготовки бакалавров в педагогических вузах по направлению 540200 – Физико-математическое образование профиль Информатика.

Научный результат ВЗ № 2 – содержание учебного курса «Теоретические основы информатики»  для специальности Бакалавр физико-математического образования профиль информатика. 

Вспомогательная задача № 3 – организация педагогического эксперимента для апробации учебного курса «Теоретические основы информатики в бакалавриате физико-математического образования по профилю информатика.

Научный результат ВЗ № 3 – анализ эффективности учебной программы и учебного курса «Теоретические основы информатики» для повышения профессионализма выпускников-бакалавров. 

Для каждой вспомогательной задачи могут быть предложены следующие планы научных исследований.

4.3.7. Составление плана исследований и разработка методики научного поиска (технологическая карта ВКР)

План научных исследований сначала разрабатывается укрупненно. В качестве укрупненного плана решения главной задачи, сформулированной в наименовании темы ВКР, целесообразно использовать технологическую карту научных исследований, принцип построения которой был рассмотрен в разделе 3.5.2. Для каждой вспомогательной задачи составляется собственно детализированный план научных исследований, который ориентирован на определенный метод.

На технологической карте научных исследований для данного примера ДПП 04 – теоретическое основы информатики все эти компоненты отражены (см. рис. 8). Более подробный план научных исследований следует представить в виде информационно-технической схемы выполнения ВКР (см. рис. 7). 

План исследований по ВЗ № 1 «Анализ дидактических единиц раздела «Теоретическая информатика» школьно предмета информатики:

Изучение содержания программы и анализ учебного материала по теме «Информация и информационные процессы».

Изучение содержания программ и анализ учебного материала по теме «Моделирование и формализация».

Изучение содержания программ и анализ учебного материала по теме «Математические и логические основы информатики».

Изучение содержания программы и анализ учебного материала по теме «Алгоритмизация и программирование».

оформление результатов анализа для формирования содержания вузовского курса «Теоретические основы информатики».

План исследований по ВЗ № 2 «Разработка содержания учебного курса «Теоретические основы информатики», упорядоченного по темам школьного предмета Информатика (раздел «теоретическая информатика»).

Разработка учебного материала модуля «Информатика как наука и учебная дисциплина: предмет и методы».

Разработка учебного материала модуля «Элементы теории информации и информационные процессы».

Разработки  учебного материала модуля «Модели и основы моделирования».

Разработка учебного материала модуля «Алгоритмы и методы алгоритмизации» (Прикладная теория алгоритмов).

Разработка учебного материала модуля «Автоматы и компьютер» (теория преобразователей информации).

План исследований по ВЗ № 2 «Проведения педагогического эксперимента по апробации учебной программы и учебного курса дисциплины «Теоретические основы информатики» в РГПУ им. А.И. Герцена.

Разработка учебной программы курса «теоретические основы информатики».

Подготовка лекционного материала курса «Теоретические основы информатики».

Создание пособия по практическим занятиям курса «Теоретические основы информатики».

Проведение занятий с бакалаврами факультета математики.

Подготовка методических материалов по  курсу «Теоретические основы информатики» для включения в ГОС третьего поколения, разработанного Министерством образования Российской Федерации. 

4.3.8. Организация исследований по теме ВКР. 

Методика теоретических исследований ВЗ № 1, 2 осуществляется на основе «Теории учебника», разработанной В.П. Беспалько.

Апробация учебного курса «Теоретические основы информатики» в решение В З № 3 проводится по методике «Организация педагогического эксперимента» предложенной в учебном пособии  Ю.К. Бабанского «Педагогика» (глава 22 «Методы и средства обучения. Применения ЭВМ в учебном процессе).

К организационно-методическому обеспечению научных исследований (теоретических и экспериментальных) следует отнести наличие доступа бакалавра к программно-аппаратным средствам вычислительной техники (персональный компьютер с принтером и видеомагнитофоном, учебно-научный сервер с выходом в глобальную сеть Интернет, ксерокс и другая оргтехника кафедры информатики), учебно-методическая литература (учебники, учебные пособия, лабораторные практикумы и другие методические материалы).

Важным моментом для организации эффективной работы над ВКР является закрепление за бакалавром базовой экспериментальной площадки (школа, вуз, НИИ).

4.3.9. Научные результаты ВКР

Для ориентации содержания дисциплины «Теоретические основы информатики»  на раздел «Теоретическая информатика» школьного предмета по информатике разработана учебная программа для педагогических вузов по курсу ТОИ из следующих пяти разделов, упорядочивающих темы данной дисциплины и согласующей с содержание раздела «Теоретическая информатика» школьного предмета «Информатика». Раздел 1. Введение в информатику: предмет и методы (обеспечивает введение  в предмет изучения); Раздел 2: Элементы теории информации (обеспечивает тему «Информация и информационные процессы»); Раздел 3: Модели и моделирование (обеспечивает тему «Моделирование  и формализация). Раздел 4: Алгоритмы и методы алгоритмизации: прикладная теория алгоритмов (обеспечивает тему «Алгоритмизация»). Раздел 5:  Автоматы и компьютер: теория преобразователей информации (обеспечивает тему «Программирование» и «Программно-аппаратная организация ПК»).

На основе синтеза научных результатов (НР – 1, НР – 2 и НР – 3) сформулированных в разделе 4.2.5. может быть предложена следующая формулировка научного положения – разработано новое содержание учебного курса «Теоретические основы информатики для специальности 540203 – Информатика», которая квалификационно согласована с первым разделом «Теоретическая информатика» школьно предмета информатики.



4.4. Нормативные требования к оформлению ВКР (Правила написания научного труда бакалавра)

Структура и содержание основных разделов ВКР [60]

Выпускная квалификационная работа (ВКР)  бакалавра физико-математического образования по профилю Информатика поступает к защите в напечатанном и сброшюрованном виде. Печать текста, графиков, формул и списка литературы оформляется на принтере персонального компьютера. Материалы ВКР сопровождаются, помимо твердой копии, на электронном носителе. Компьютерная верстка текста ВКР имеет принципиальное значение, так как показывает умение использовать современные средства информационных технологий и пакеты профессионального программного обеспечения типа Windows, Word, Office 2000 и другие широко используемые в издательско-полиграфической практике.

ВКР должна быть выполнена в краткой и четкой форме с логической последовательностью раскрыть творческий замысел автора, содержать методику исследования, описание проводимых экспериментов и их научные результаты, анализ литературы по выбранной теме и т.п.

Материал ВКР классифицируется, как рукопись научного труда.

Объем ВКР должен, как правило, не превышать 100 страниц, а минимально допустимый объем не менее 50 страниц печатного текста.

Типовая структура ВКР имеет следующий вид:

Титульный лист ВКР (см. образец 1, Приложение 4).

Аннотация ВКР.

Оглавление (или содержание) ВКР.

Введение (или предисловие).

Основной текст ВКР.

Заключение по работе.

Список используемой литературы.

Приложения к ВКР.

В аннотации  дается краткий обзор выполненных научных исследований по теме ВКР: научная проблема, актуальность и новизна темы, характеристика теоретических и экспериментальных исследований, научные результаты и рекомендации по использованию материалов ВКР. Аннотация оформляется в виде текстового материала объемом 1/3 – 1/2 страницы.

Оглавление (содержание) содержит 2-3 раздела (главы), подразделы (параграфы) с двойной нумерацией (например, 1.2. – второй параграф первой главы). В содержание могут включаться и более мелкие единицы текстового материала (например, 1.2.1 – первый пункт второго параграфа первой главы). С правой стороны текста оглавления (название глав, параграфов и пунктов) указываются номера страниц, на которых размещен материал рукописи ВКР (например, 3.2.2 – научное исследование… 7, или 4.1. Положение о ВКР бакалавра физико-математического образования, цели и задания… 25).

Во введении – раскрывается актуальность работы, формулируются цель, задачи и предмет исследования, приводится формулировка гипотезы, методологическая основа научного исследования, характеристика теоретических исследований и педагогического эксперимента, научная новизна и практическая значимость ВКР, т.е., во введении дается общая характеристика выпускной квалификационной работы, ориентированной на выявление профессиональных знаний, умений и навыков бакалавра физико-математического образования по профилю информатика. Введение – это визитная карточка, реклама ВКР. Объем введения обычно составляет 3 – 5 страниц, оформленных в виде текстового материала (без графических иллюстраций и формул).  

Основной текст ВКР.

Основной текст рукописи выпускной квалификационной работы обычно структурируется в 2-3 главы. Наиболее общий вариант оформления основного текста ВКР – три главы (раздела): В текст основной части ВКР включены также текст, графики, таблицы и другой иллюстративный материал.

Глава 1 обычно составляет 20-25 % от общего объема основной части текста рукописи, глава 2 – до 45 % объема рукописи, и глава 3 – около 25-30% объема рукописи ВКР.

Первая глава может носить концептуальный (методологический) характер научных исследований по теме ВКР. В главе обычно дается научная методология, используемая в разработке темы ВКР, а также история вопроса, степень изученности научных методов по проблеме, обзор соответствующей отечественной и зарубежной литературы. В первой главе раскрываются понятия и сущность изучаемого объекта, явления или процесс, уточняются формулировки определений, терминов, осуществляется постановка проблемы и обосновывается выбор темы, а также определяются задачи исследований для выполнении ВКР.

Вторая глава посвящена разработке теоретических основ (математических методов) в предметной области Информатики, информационных технологий, информатизации процесса обучения и других вопросов информационной науки. В главе содержится изложение материалов самостоятельных теоретических исследований бакалавра физико-математического образования по профилю информатика.

Третья глава обычно освящает результаты экспериментальных подтверждений теоретических научных результатов, получаемых во второй главе, описывается методика организации и проведения педагогического эксперимента по теме ВКР.

В заключение рукописи ВКР приводится итог научных результатов, полученных в первой, второй и третьей главах, который обобщается в научное положение, обеспечивающее решение проблемы сформулированной в выбранной теме ВКР. Даются предложения по дальнейшим направлениям развития теоретических исследований в данной предметной области знаний и приводятся рекомендации для внедрения в практику системы образования для совершенствования подготовки бакалавров физико-математического образования по профилю информатика в педагогических университетах Российской Федерации или развитие учебно-методического обеспечения учебной дисциплины «Информатика» в школе. 

Заключение оформляется в виде текста с выделением нескольких пунктов в соответствии с полученными научными результатами.

Список используемой литературы приводится после заключения и оформляется в алфавитном порядке авторов или в порядке цитирования (ссылки на первоисточники). Список литературы оформляется в виде текста, пронумерованного по числу указанных источников.

Приложения размещаются после списка используемой литературы, сброшюрованные в рукописи ВКР, или представляются отдельной книгой для учебных пособий, методических рекомендаций.

Целью выделения приложения к ВКР является необходимый иллюстрированный и справочный материал, тезаурус тематики исследований, исходный материал для расчетов, статистический материал, цифровой и графический материал педагогического эксперимента.

В приложение могут быть включены:

промежуточные доказательства, формулы и расчеты;

таблицы вспомогательных цифровых данных;

протоколы и акты испытаний и обследования;

описание средств вычислительной техники и программных пакетов, используемых в экспериментах;

заполненные бланки различных документов;

методика описания алгоритмов;

акты внедрения результатов ВКР;

тесты контроля знаний и другие документы;

методические указания, рекомендации, пособия, учебники, монографии, программы учебных курсов и т.п.

Все приложения оформляются в виде текста, таблиц,  формул, цифрового материала, пакетов программ, формализованных алгоритмов. Приложения нумеруются в числовой последовательности (например, Приложение 1 «Наименование материала», Приложение 2 «наименование…» и т.д.).

При ссылках на приложения в тексте основной части ВКР, во введении и заключении, следует указывать на соответствующий номер приложения.

Изложение и оформление текстовой части ВКР

Текст ВКР набирается на компьютере через два интервала на стандартных листах формата А4 (210х297 мм) без рамки, не линованных. По четырем сторонам листа оставляются поля: с левой стороны – 30 мм, с правой – 10 мм, сверху – 20 мм, снизу – 25 мм. Абзацный отступ должен быть везде одинаков и равен пяти знакам. Печатание текста производится на одной стороне листа, пастой черного цвета средней жирности. Текст печатается шрифтом 2,5 мм (кегль 14). Излагать материал рекомендуется от первого лица множественного числа «По нашем мнению». Не принято писать в работе «Я думаю», «Я предполагаю». В тексте желательно избегать сложных и громоздких предложений.

В выпускной квалификационной работе допускаются принятые стандартные сокращения (РФ, СНГ, ООН и др.) и собственные вновь вводимые или используемые в педагогической практике (ЗУН, ППС, ЭОС и др.). Аббревиатура, вводимая автором при первом употреблении расшифровывается с сокращением в скобках (например, Знания, умения и навыки (ЗУН) и т.п.). На отдельном листе перед оглавлением рекомендуется давать список сокращений (принятую аббревиатуру). 

Ссылки на таблицы, рисунки, формулы в тексте указываются следующим образом (см. таблицу 1) или (см. рис. 3), или (см. формулу 5).

Иногда целесообразно применять двойную нумерацию. Например, рис. 1.2. (рисунок 2 первой главы), таблица 2.5. (таблица 5 второй главы), формула 2.1. (формула 1, второй главы). 

Текст ВКР  разбивается на разделы (главы), подразделы (параграфы) и пункты, которые должны иметь порядковые номера. Разделы  (главы) нумеруются арабскими цифрами в пределах всей работы. Параграфы (подразделы) имеют двойную нумерацию (цифры разделены точкой), а пункты тройную арабскими цифрами (цифры разделяются двумя точками – 1.3.5.).

Название глав ВКР пишутся на новом листе, вверху крупным шрифтом, с выделением жирным шрифтом, с отступом от верхней кромки листа на 4-5 см. переносы части слов в названии глав не допускаются, название глав, состоящее из двух и более предложений, разделяются точкой.

Название параграфов пишутся с отступом четыре интервала от последней строки предыдущего параграфа (главы) строчными буквами и выделяются жирным шрифтом. Переносы части слов в названии параграфа не допускаются. Название параграфа, состоящее из двух  и более предложений, разделяются точкой.

Начало текста  параграфа пишется с большой буквы с отступом пять знаков от левой колонки общего текста и два интервала от названия параграфа. Начало текста, после названия параграфа, пишется с отступом три интервала.

Название пункта с тройной нумерацией арабскими буквами пишется строчным курсивом жирного шрифта. Переносить части слова в названии пункта также не допускается. Между названием таблиц и строчками текста выдерживается расстояние в один интервал Подпись названия таблицы делается над таблицей под ее номером. Например, таблица 2: «Наименование таблицы».

Точка после заголовка таблицы, параграфа, пункта, главы не ставится. Таблицы, формулы нумеруются сквозными цифрами или по главам с двойной цифрой (например, таблица  1.3).

Графическое представление  иллюстративного материала ВКР

Все иллюстрации (фотографии, схемы, графики, диаграммы, чертежи и прочее) именуются рисунками. В тексте они изображаются словом «Рис.» с соответствующим номером. Нумерация рисунков может быть сквозная или по главам. При нумерации по главам используется двойная цифра, разделенная точкой (например, рис. 2.5. – рисунок номер пять второй главы).

Рисунки выполняются на компьютере в графическом редакторе и изображаются черной или  цветной пастой (на цветном принтере).

Подпись к рисунку делается под ним.

При графических изображениях каких-либо процессов, данные охватывающие различные  периоды времени на графиках должны быть пропорциональны величинам продолжительности периодов или величинам изменения аргумента на графиках функций. Проценты на графиках наносятся с точностью до одной десятой. Цифры в миллионах, а также рубли, тонны, километры, килограммы, кубометры и другие показатели отражаются на графике в масштабе.

Все таблицы должны иметь названия, отражающее их содержание. В правом углу над названием таблицы пишется слово «Таблица 2.3» с обозначением номера главы и параграфа. Заголовки (названия) таблиц следует писать кратко и понятно, не допуская сокращения слов. В графах таблицы обязательно указываются единицы измерений, там, где они есть.

Боковик и головка таблицы заполняются с прописных букв, а подзаголовки – со строчных.

Написание и пояснение математических формул

Все имеющиеся в рукописи ВКР математические формулы и выражения необходимо пояснить. Формулы пишутся на компьютере вместе с текстом и графическим материалом с использованием символов, имеющихся в базе данных. Если формулы заимствованы из литературы, то делаются ссылки на источник с раскрытием сущности символов, входящих в формулу. Оригинальные формулы подробно объясняются в ходе их обоснования в тексте ВКР. При этом можно приводить не все промежуточные результаты,  а лишь основные этапы вывода формулы и окончательный результат. Промежуточные этапы можно поместить в приложение к ВКР.

Обозначения величин объясняются при их первой встрече в тексте. Целесообразно объяснить все обозначения, входящие в заключительную формулу.

Все математические и логические выражения, а также знаки математических и лексических действий в тексте набираются шрифтом черного цвета. Формулы  нумеруются по главам двойными цифрами, разделенными точкой или используется сквозная нумерация по всей работе.

При написании формул особое внимание следует обращать на четкое выделение индексов и показателей степени, расположение и длину дробной части.

Номер формулы в тексте указывается с правой стороны после окончания формулы с разделением от нее 5 знаков. Номер формулы записывается в круглых скобках. Например, … (2.1), формула номер один второй главы.

Составление списка использованных источников

Список использованных информационных источников охватывает литературу (книги, учебники, брошюры, сборники, статьи и т.п.), на которую имеются ссылки в тексте ВКР, а также другие материалы, которые использованы при написании научной работы, включая информационные ресурсы портала «образования» и других ведомств сети Интернет. При составлении списка литературных, нормативных и других информационных источников их необходимо нумеровать арабскими цифрами и разместить в алфавитном порядке, либо разместить в последовательности их использования в тексте ВКР.

При нумерации литературных источников, в тексте после упоминания источника ставятся квадратные скобки, внутри которых записывается номер арабской цифрой, которая указывает номер данного источника в списке литературы приведенном в ВКР.

При записи журнала указывается, кроме номера списка источника страниц, на которые имеются ссылки в тексте 3. стр. 61-90.

При ссылках на стандарты, методические материалы, инструкции и другие нормативные документы или их разделы, необходимо приводить наименование раздела.

Правила оформления приложений

Приложение используется с целью освобождения ВКР от большого количества однообразных документов, их целесообразно оформлять в виде отдельных приложений. Текст, графики, формулы, и другие материалы приложений группируются по тематической направленности. В приложения выносятся из текста рукописи ВКР первичные документы, учебные программы, вспомогательные таблицы, графики, на которые имеются ссылки в тексте ВКР. Приложения размещаются в конце ВКР. Нумерация приложения обычно сквозная арабскими цифрами.



Принципы подготовки презентации ВКР

4.5.1.  Общие положения о презентации ВКР

Презентация это иллюстрированный материал (текст, рисунки, графики, фотографии), оформленный в виде мультимедийных гипертекстовых ссылок к докладу ВКР на защите в государственной аттестационной комиссии (ГАК). Презентации разрабатываются в редакторе  Power Point и представляются с помощью электронной проекционной системы.

Для разработки презентации обычно составляется доклад на 10-12 минут. По содержанию доклада разрабатывается сценарий презентации. Наличие сценария сопровождения речевого доклада позволяет отобрать сжатый текстовый материал и иллюстративные схемы моделей, технологий, последовательности вывода формул, содержательные алгоритмы, таблицы, гистограммы и т.п.

Например, для темы ВКР «Разработка содержания дисциплины ДПП.04 – теоретические основы информатики ГОС третьего поколения…» и в соответствии  с изложением настоящих методических рекомендаций для бакалавра физико-математического образования по профилю информатика иллюстративный текстовый и графический материал презентации ВКР может быть представлен следующими фрагментами к докладу на защите в ГАК, приведенными в п. 4.5.2. 

Наглядный иллюстративный материал оформляется в виде компьютерных слайдов, проектируемых на экран с помощью электронного проектора. Количество слайдов демонстрационного наглядного материала  доклада содержания ВКР рекомендуется в пределах 4-6 слайдов текстового и графического материала. Каждый лист (слайд) должен иметь соответствующий крупный заголовок, видный с большого расстояния аудитории (10-15 метров).

Перед разработкой презентации ВКР, бакалавр должен ознакомиться с принципами организации презентации, ее последовательным выполнением, а также с пакетом программного обеспечения презентации типа Power Point.

Презентация научных исследований обычно приводится в специальной литературе или учебных пособиях.

Основная технология процессов разработки иллюстративного материала презентации доклада включает следующие этапы:

Планирование презентации (Определение целей и аудитории, содержание выступления и последовательность изложения, разработка сценария презентации).

Подготовка презентации (Работа с текстом вступления, последовательность подачи материала, отбора основных видов визуальных вспомогательных средств и иллюстраций, порядок использования визуальных вспомогательных средств и иллюстраций по тексту доклада, способы обеспечения и требования к качеству аудио и видео средств иллюстрации).

Репетиция презентации (Подготовка места проведения презентации, репетиция презентации, оценка консультантом качества доклада и презентации иллюстративного материала).

4.5.2. Пример подготовки слайдов презентации по теме ВКР «Разработка содержания дисциплины ДПП. 04 – теоретические основы информатики

Создание иллюстративных материалов (слайдов) презентации указанной темы  ВКР начинается с формирования сценария, обеспечивающего доклад на защите работы бакалавра в государственной аттестационной комиссии. Это значит, что сценарий определяет последовательность изложения доклада.

Представим текст предлагаемого доклада.

Для выпускной квалификационной работы по направлению физико-математического образования, профиль информатика была выбрана тема «Разработки и исследования содержания дисциплины «Теоретические основы информатики», изучаемой в нашем педагогическом университете на факультете математики в 5 и 6 семестре 3 курса студентами, обучающимися в бакалавриате по профилю информатика.

Проблема согласования содержания вузовского курса ТОИ с аналогичным разделом предмета школьной информатики является востребованной практикой, т.к. в процессе анализа ГОС по высшему профессиональному образованию, блок дисциплины профессиональной подготовки студентов) и содержания программы школьной информатики выявлено существенное расхождение разделов и тем.

В связи с подготовкой ГОС третьего поколения, совершенствование содержания базовой дисциплины ТОИ для бакалавров информатики, ориентированной на содержание школьного предмета информатики является актуальной и своевременной.

Была сформулирована гипотеза научных исследований: если разработать учебный курс ТОИ, ориентированный на подготовку бакалавров к будущей профессиональной деятельности в школе, то будет обеспечено повышение качества образования в педвузе по профилю информатика и методически совершенствуется ГОС по данной дисциплине.

Основными задачами исследования по теме ВКР являются:

Анализ содержания школьного предмета информатики по разделу «теоретическая информатика».

Разработка содержания нового курса ТОИ для студентов педвуза на основе анализа дисциплины ДПП.04 ГОС второго поколения и выработка предложений по этой дисциплине для ГОС третьего поколения.

Проведение педагогического эксперимента по апробации программы учебной дисциплины ТОИ, разработанной в настоящей ВКР.

Научная новизна результатов состоит в том, что впервые предложен учебный курс ТОИ, ориентированный на процесс обучения школьников новому разделу, который ранее в программе школы не значился.

Научная методология, используемая при выполнении ВКР изложена в методических рекомендациях, разработанных учебно-методической комиссией УМО вузов России по педагогическому образованию. На основе указанных рекомендаций был сформирован теоретический базис ВКР, который позволил построить технологическую карту научных исследований по теме.

В результате теоретических (разработка содержания курса ТОИ) и экспериментальных (апробация  курса в учебном процессе) исследований создано содержание нового учебного курса по  дисциплине  «Теоретические основы информатики», который, в большей степени, соответствует содержанию раздела «Теоретическая информатика» школьного предмета информатики.

Основными научными результатами по теме ВКР являются учебник дисциплины ТОИ для педагогических вузов по профилю подготовки бакалавров информатики и Программа дисциплины.

Слайды иллюстративного материала презентации ВКР по теме «Разработка исследования содержания дисциплины ДПП.04 «Теоретические основы информатики», ориентированной на школы».









Слайд № 1 (пл. 1).

Проблема: Согласование содержания школьной и педвузовской предметной области «информатика».

Тема ВКР: разработка и исследование содержания дисциплины ДПП.04 – теоретические основы информатики ГОС по высшему профессиональному образованию, ориентированного на школьный предмет.

Гипотеза: Если включить в ГОС содержания дисциплины ДПП.04 – ТОИ темы в большей степени ориентированные на содержание школьного предмета «информатика», то будет обеспечен профессионализм бакалавров информатики.

Задачи исследования по теме ВКР:

Анализ содержания раздела «Теоретическая информатика».

Разработка нового содержания курса ТОИ, изучаемого в бакалавриате педвуза.

Проведение педагогического эксперимента по апробации нового учебного курса ТОИ.

Научная новизна:

Впервые разработано  новое содержание дисциплины ТОИ для педвузов и предложены рекомендации для включения ее содержания в ГОС третьего поколения. 



































Слайд № 2. (график)

                              

                                  Научно – педагогическая проблема 

                                  (согласования содержательных линий школьного и вузовского

                                    курса информатики по разделу  ”теоретическая информатика”)      





Тема Создания учебно-методического  обеспечения дисциплины- ТОИ

Цель– повышение профес- сионализма бакалавров 





                                                                                                                                    Требуется

                                                                                                                                     решить

                                                                                                                                     проблему





     ГЗ – Разработка учебного курса ТОИ 

	

 



                                                                                                                                     Результаты

                                                                                                                                     решения

                                                                                                                                     проблемы



ВЗ-3 Апробация курса ТОИ на факультете математики                                                          





     ВЗ № 1

  



















Внедрение  в учебный процесс                                                                                    



ВЗ-2 Разработка программы учебного курса ТОИ 

ВЗ-1   Анализ раздела школьного предмета (информатика)

Научное              положение



Теоретический курс



Практикум по дисциплине                                                                                     HP-3                                                                                      

                                                                                    

                                               НР-2                                      



     HP-1





          Рис. 9 Технология выполнения ВКР  по теме  “Разработка учебного курса Теоретические основы информатики ”                                                                                            













Слайд № 3.



Программа информатики для X-XII классов, рекомендованная Министерством образования РФ в 2001/2002 учебном году

Существующий ГОС второго поколения по профилю 540203 – информатика 

Содержание раздела «Теоретическая информатика» школьного предмета «Информатика»

Содержание дисциплины ДПП.04 «Теоретические основы информатики» ГОС высшего профессионального образования направления физико-математическое образование профиль информатика

1.Информация и информационные процессы

2.Моделирование и формализация



3.Математические и логические основы информатики

4.Алгоритмизация и программирование

1.Теория формальных языков



2.Теория алгоритмов вычислительной математики

3.Теория информации



4.Дискретная математика



Слайд № 4 

Учебный курс нового содержания дисциплин ДПП.04 – Теоретические основы информатики, ориентированные на школу



Информатика: предмет и методы.

Информатика научная и учебная дисциплина.

Методы информатики. 

Информация и информационные процессы.

Элементы теории информации

теоретические основы информационных процессов. 

Введение в вычислительный эксперимент.

Формализация и моделирование.

Информационные модели описательных и точных наук. 

Алгоритмы и методы алгоритмизации.

4.1. Общая теория алгоритмов. 

4.2. Прикладная теория алгоритмов. 

4.3. Типовые исполнители алгоритмов.

Теория преобразователей информации (школьная тема: Алгоритмизация и программирование).

Логические автоматы.

Конечные автоматы.

Компьютер как универсальный автомат с программным управлением.

Теоретическое программирование: от алгоритма к программе.



 









4.6. Рекомендации по оценке качества ВКР и защите в ГАК [62-64]

Законченная и соответствующим образом оформленная ВКР, подписанная бакалавром и консультантом (если был назначен), передается научному руководителю, который после проверки содержания и качества оформления, подписывает титульный лист и сдает развернутый письменный отзыв объемом 1-2 страницы заведующему кафедрой информатики. В отзыве отмечается актуальность темы, теоретический уровень и практическое значение ВКР, ее новизна, а также недостатки.

Заведующий кафедрой информатики, где выполнялась ВКР по направлению физико-математическое образование бакалавра профиль информатика рассматривает работу и знакомится с отзывом научного руководителя. При положительной оценке качества ВКР, заведующий кафедрой назначает дату и время заседания преподавателей для предварительной защиты ВКР  на кафедре и решает вопрос о допуске бакалавра к защите ВКР в государственной аттестационной комиссии.

В процессе подготовки к защите ВКР бакалавр должен ознакомиться с отзывом научного руководителя и заключением кафедры информатики, продумать ответы по существу сделанных замечаний научного руководителя, преподавателей, заведующего кафедрой, принимавших участие в предварительной защите ВКР.

Тезисы доклада и иллюстративный материал презентации следует согласовать с научным руководителем.

Защита ВКР в ГАК проводится публично в сроки, установленные в приказе по университету, на открытом заседании Государственной аттестационной комиссии. К защите допускается работа, которая соответствует требованиям государственного образовательного стандарта по высшему профессиональному образованию по направлению Физико-математическое образование профиль Информатика и методическим рекомендациям учебно-методического объединения (УМО) высших учебных заведений России по педагогическому образованию (Учебно-методический совет физико-математического образования, Учебно-методическая комиссия по информатике).

Цель защиты ВКР – определить уровень знаний  выпускника бакалавриата педагогического университета по определенной проблеме физико-математического образования профиля Информатика, степень владения теоретическими знаниями и практическими умениями решать  вопросы по теме ВКР, определяющими уровень профессиональной подготовленности бакалавра.

Во время защиты ВКР бакалавр должен сделать краткий доклад (до 10-12 мин.) о содержании проведенных научных исследований по актуальной теме, о состоянии проблемы по теме, о характеристике объекта и предмета исследования и кратко изложить содержание результатов теоретических и экспериментальных исследований. Главное внимание необходимо уделить полученным научным результатам, разработанным предложениям и сделать выводы по работе в целом. 

После окончания доклада бакалавр должен кратко, но исчерпывающе ответить на вопросы членов ГАК и присутствующих в аудитории. на основе отзыва научного руководителя, доклада бакалавра и его ответов на поставленные вопросы при защите ВКР, членами ГАК выставляется общая оценка о качестве выполненной работы и уровне профессионализма защищающегося.

После защиты ВКР Председатель ГАК объявляет решение, которое затем оформляется приказом по педагогическому университету о присвоении научной степени бакалавр физико-математического образования профиль Информатика.











Литература и документы, рекомендованные бакалавру физико-математического образования профиль информатики для выполнения ВКР

Научные студенческие работы: методические рекомендации для преподавателей и студентов. Хабаровск: ХИНХ, 1989.

Ашеров А.Т., Губинский А.И. Методические указания по работе над кандидатской диссертацией по техническим наукам. Харьков. УЗПИ, 1988, 64 с.

Гитис Э.И. работа над кандидатской диссертацией – Приборы и системы управления, 1984, № 1, с. 39 – 41.

Как писать выпускную квалификационную работу на физико-математическом факультете. Рязань: РГПУ им. С.А. Есенина, 1999.

Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования направление: 540200 Физико-математическое образование степень (квалификация) – бакалавр физико-математического образования. Министерство образования российской Федерации. Москва. 2000.

Государственный образовательный стандарт специальность: 030100 – Информатика квалификация: учитель информатики.

Крейг А., Росни К. Наука: энциклопедия. Пер. с англ. М.: РОСМЭН, 1996, 125 с.

Марценюк-Кухарук Л.О. Основы науковедения: Учебно-методическое пособие. Киев: Укр. НИИНТИ. 1990, 72 с.

Глушко И.М., Сидоренко В.М. Основы научных исследований. Учебное пособие для вузов. Харьков: Вища школа, 1989, 223 с.

Фрумкин Р.А. Михеев О.В. Основы научных исследований. Учебное пособие для студентов. М: МГИ, 1990, 144 с.

Писарева Т.Е., Писарев В.Е. Поговорим о терминах. Вестник высшей школы. 1980. Вып. 6, с. 19021.

Роберт И.В. Совершенные информационные технологии: Дидактические проблемы. Перспективы использования. М: «Школа-пресс», 1994, 206 с.

Наука, образование и технологии в России. Сб. научно-аналитических обзоров. М: ИНИОН, 1996.

Харченко В.К. Как заниматься наукой? Белгород: БГПУ, 1996.

Максименко А.Н. Лекции по методике научно-исследовательской и научно-литературной работы. Л: Военно-медицинская академия. 1972. 

Андреев Н.Д. Теория как форма организации научного знания. М: Наука, 1979.

Петрясь К.Д. Вопросы методологии исторической науки. Киев: высшая школа, 1976.

Философия и методология науки: учебник для вузов. 1994, 41, 2.

Суслов И.П. Методология экономического исследования. М: Экономика, 1983, 216 с.

Панчук М.Н., Дасман Б.Д. Квазиметрический метод оценки научно-технической статьи. Научно-техническая информация. Серия 2, 1974, № 4, с. 15-20.

Полонский Б.М. Методы определения новизны результатов педагогических исследований. Советская педагогика. 1981, № 1. с. 64 – 70.

Косолапов В.В. Информационно-лексический анализ научного исследования. Киев: Наукова думка, 1976, 147 с.

Научная и научно-организационная деятельность. РАН ДВО. Владивосток: Дальнаука, 1996, 96 с.

Энгельгард В. Еще раз о научном поиске – его эмоции и конфликты. Наука и жизнь. 1969. № 10.

Рудзит Р.Б. О некоторых методических принципах. Вестник высшей школы. 1981, вып. 1, с. 15.

Шульга З.П. О методике научно-исследовательской работы. Киев: Вища школа, 1978, 130 с.

Биографический поиск информации по учебным дисциплинам. Введение в специальность «Библиотековедение и библиография». М: 1983, 150 с.

Гриханов Ю.А. Что нужно знать каждому о библиотеке. М: Книга, 1997, 120 с.

Варшавский К.М. Организация труда научных работников. М: экономика, 1975.

Гецов Г. Как писать книги, журналы, газеты. М: Знание, 1989, 142 с.

Квиткина Л.Г. Научное творчество студентов. М.: МГУ, 1982, 108 с.

Основы научных исследований и техники экспериментов. Текст лекций. Челябинск: ЧПИ, 1989, 125 с.

Приказ МО РФ о лицензировании РГПУ им. А.И. Герцена на право ведения образовательной деятельности по направлению 540100 Естественнонаучное образование профиль 540106 Информатика. 

Проект национальной доктрины образования в РФ «Педагогические вести» № 1-2 январь 2000 года.

Колин К.К. На пути к новой системе образования. Институт фундаментальной и прикладной информатики. М: РАЕН, 1997, 32 с. 

Апатова Н.В. Информационные технологии в школьном образовании. М: ИОШ РАО, 1998, 228 с.

Концепция информатизации сферы образования российской федерации Министерства образования России. Гос. НИИ системных исследований. Бюллетень № 3-4, 1998, 322 с.

Математика и информатика. Учебник для гуманитарных факультетов педагогических вузов. СПБ: РГПУ ИМ. А.И. Герцена, 2001, 392 с. 

Симур Пейперт. Образование в просвещенном обществе. Новые технологии в школьном образовании в России. Компьютерные инструменты в образовании. 2001, № 2, с. 24-28.

Колин К.К. Фундаментальные основы информатики: Социальная информатика. Учебное пособие для высшей школы. М: Академический проект, 2000, 352 с. 

Юсупов Р.М., Заболотский В.П. Научно-методические основы информатизации. РАН. Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации. СПб. «Наука», 2001 г.

Игнатьев Н.Б. Информатика устойчивого развития. СПб. Госуниверситет, 2000, 90 с.

Аналитический обзор по проблеме «Образование и информатика» (Понятия, состояния, перспективы). Москва: Институт проблем информатики. РАН, 1996).

Конференция информатизации сферы образования Российской Федерации. Бюллетень «Проблемы информатизации высшей школы», № 3-4, 1998.

Кинелев В.Г. Политика в области образования и новые информационные технологии. Национальный доклад РФ на II Международном конгрессе ЮНЕСКО «Образование и информатика». М.: Госкомвуз, 1996.

Колин К.К. Информационный подход как фундаментальный метод научного познания. Москва: РАЕН «Институт фундаментальной и прикладной информатики», 1998. 

Румянцев И.А. и др. Физико-математическая школа высокой информационной культуры – педагогическая информатика. 2000, № 2, с. 10-15.

Васильева В.М., Иезуитов А.Н., Румянцев И.А. Информационное пространство информатики в парадигме «Наука, культура, образование» (Методология информационного общества). Педагогическая информатика. 2001, № 1.

Степанов С.А. Информатика. Методическое пособие по непрерывному компьютерному образованию. СПб. УКВЦ, 1999, 54 с.

Круподерова Е.П. Информационные технологии в средней школе. (ИЗ опыта экспериментальной работы СШ № 43 г. Мурманска). Мурманск. ГМЦИТ, 1995, 38 с.

Учебно-методический комплекс для подготовки преподавателей информатики. Отчет по НИП. 4.3.1. Министерства образования РФ. СПб: РГПУ им. А.И. Герцена. 1992-1995.

Учебный план РГПУ им. А.И. Герцена по направлению 540200 Физико-математическое образование профиль 540203 – Информатика.

Кальнин С.М., Румянцев И.А., Соломин В.П., Степанов С.А. Информационное проектирование учебного процесса (теория и практика анализа и синтеза педагогических макросистем НИТО). Учебное пособие под ред. профессора В.П. Соломина. СПБ: Образование, 1997, 234 с.

Рабочий учебный план кафедры информатики по физико-математическому образованию бакалавров профиль информатика.

Об экспериментальном преподавании курса информатики и информационных технологий в 2001/2002 учебном году. Ж-л «Информация и образование» № 6, 2001. с. 2 – 15.

Примерная программа по информатике для 11 – 12 классов общеобразовательной школы. Ж-л «Информация и образование» № 8, 2002. с. 14-18.

Статьи д.п.н. Кузнецова А.А. в журналах  «Информатика и образование» № 1, 1997, с. 12-19, № 6, 1997, с. 13-21, № 1, 2002, с. 10-16, № 2, 2002, с. 12-17.

Бешенков С.А. Информатика: Единый курс от школы до вуза. Информатика и образование, № 7, 2002, с. 2-5.

Поршнев С.В. О государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования по специальности «Информатика» - Педагогическая информатика, № 4, 2002, с. 62-67.

Научные студенческие работы. Общие требования к содержанию и оформлению. Под ред. Г.А. Коростеловой. Хабаровск: ХИНХ, 1989, 27 с.

Джей Э. Эффективная презентация. Пер. с англ. Минск: Амалфея, 1996, 208 с.

Соколов В.М. Стандарты в управлении качеством образования. Монография. Нижний Новгород: ННГУ им. Лобачевского, 1993, 95 с.

Беспалько В.П. О критериях качества подготовки специалиста. Вестник высшей школы, 1998, № 1, с. 3-8.

Симонов В.П. Качество образования: что в основе: Как его определить? Стандарты и качество. 1994, № 2, с. 55-58.





























































П Р И Л О Ж Е Н И Я

к методическим рекомендациям по выполнению ВКР бакалавром физико-математического образования 

профиль информатика



























Приложение 1. 

Программа учебной дисциплины «Основы научных исследований»*



ВВЕДЕНИЕ

	Учебный курс «Основы научных исследований» (ОНИ) относится к дисциплине, изучение которой предусмотрено государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 540200 Физико-математическое образование профиль 540203 Информатика

Данная дисциплина формирует у студентов знания, умения и навыки в области теории и практики основ научных исследований – основного направления деятельности бакалавра образования.

Важнейшими задачами курса «ОНИ» является:

ознакомление студентов с общими сведениями о науке и научных исследованиях;

обучение студентов методам и методологии научных исследований;

обучение студентов формам и методам работы с литературой;

обучение    студентов    методике    оформления    результатов    научно-исследовательской работы;

вооружение студентов необходимыми знаниями в области презентации

научно-исследовательской работы.

Методика изучения курса «Основы научных исследований» предусматривает усвоение теоретических аспектов в форме лекционных занятий, практические занятия по методам научных исследований, самостоятельную работу студентов по изучению отдельных тем, подготовку сообщений и написание рефератов.

Условием успешного освоения данной дисциплины является выполнение индивидуальных заданий. По результатам обучения проводится зачет.

Методические указания содержат тематику практических занятий, темы рефератов, вопросы к зачету и список необходимой литературы.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Тема 1. Общие сведения о науке и научных исследованиях

Понятие науки, ее роль в информатике. Классификация наук. Потенциал российской науки. Научные исследования: понятие, формы организации, виды научных работ.

Тема 2. Выбор и обоснование темы научного исследования

Научные направления в информатике. Тема исследования как составная часть проблемы, охватывающая ряд вопросов конкретного исследования.

Факторы, определяющие выбор темы научного исследования. Приемы и способы выбора темы научного исследования.

Критерии выбора и обоснования темы научного исследования: актуальность темы, научная новизна, практическая значимость.

Формулирование  целей научного исследования, определение задач, объекта и предмета исследования

Тема 3. Информационное обеспечение научных исследований

Источники информации: вторичные, первичные.

Сбор вторичных данных. Организация работы в  вузовской библиотеке при информационном поиске, ее фонды и их структура. Правила пользования библиотекой [27, 28].

Справочно-поисковый аппарат библиотеки: алфавитный, систематический, электронный каталог. Систематическая картотека статей. Тематические картотеки. Фонд справочных библиографических и информационных изданий.

Межбиблиотечный абонемент.

Другие организации, предоставляющие вторичную информацию: государственное статистическое управление, научно-исследовательские институты, коммерческие фирмы.

Последовательность ознакомления с источниками литературы.

Рабочий каталог исследователя: назначение, порядок составления.

Приемы ознакомления с книгами, периодическими изданиями. Записи.

Сбор, первичных данных. План сбора первичных данных: определение методов исследования с использованием информационных ресурсов Интернет. Требования к организации информационного поиска с использованием литературных источников и ресурсов Интернет. 

Тема 4. План научного исследования

Виды планов научного исследования: перспективный, рабочий.

Требования, предъявляемые к плану научной работы.

Общая архитектоника научной работы: аннотация (реферат на 1 стр., отражающий основное содержание); введение (обоснование темы, формулировка целей исследования); изложение, основное содержание научного исследования (несколько глав или разделов); заключение (выводы); список использованных источников.

Формы плана научного исследования (простой план, сложный план), целесообразность применения.

Тема 5. Выполнение научного исследования и техника оформления его результатов

Аналитико-критическая обработка собранной информации: приемы, результаты (аналитический обзор по теме, формирование гипотезы, уточнение плана научного исследования).

Содержание собственно исследовательского этапа научного исследования: доказательство гипотезы; формирование выводов и рекомендаций; научный эксперимент; корректировка выводов и рекомендаций.

Оформление результатов научного исследования. Виды научных документов: реферат, статья, монография, отчет о НИР.

Тема 6. Презентация научного исследования

Основные понятия темы: презентация, ведущий, аудитория, визуальные вспомогательные средства и иллюстрации.

Планирование презентации. Определение целей и аудитории, подготовка  состава доклада, анализ его содержания, репетиция выступления, определение времени выступления и последовательности. Разработка сценария презентации.

Подготовка презентации. Работа с текстом выступления. Подача материала. Основные виды визуальных вспомогательных средств и иллюстрации. Разработка визуальных средств: способы и требования к качеству.

Этапы презентации.

Репетиция презентации.

Подготовка места проведения презентации.

Проведение презентации.

ТЕМАТИКА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Тема 1. Общие сведения о науке и научных исследованиях

1. Понятие науки, ее роль в информатике

2. Сущность и организация научных исследований, их виды.

3. Организация НИРС в вузе.

Задания:

Составить личный тезаурус «Наука и научные исследования»

Литература

Научные    студенческие   работы:    методические   рекомендации   для преподавателей и студентов. -Хабаровск: ХИНХ, 1989.

Основы научных исследований /Под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова. -М.: Высшая школа, 1989.

Философия   и   методология   науки:   Учебник   для   высших   учебных заведений. Ч 1, 2. -М.: SVR, 1994.

Тема 2. Выбор и обоснование темы научного исследования

Основные направления научных исследований в информатике

Выбор темы исследования, факторы, способы.

Критерии обоснования темы научного исследования.

Определение целей и задач научного исследования.

Задание

Выбрать и обосновать тему научного исследования.

Определить цели и задачи выбранной темы научного исследования.

Литература

Аканов Б.А., Карамзин Н.А. Основы научных исследований: Учебное пособие. -Алма-Ата: Ментен, 1989. -133 с.

Грушко И.М., Сидоренко В.М. Основы научных исследований: Учебное пособие для вузов. -Харьков: Вища школа, 1989. -223 с. 

Шульга З.П.  О  методике  научно-исследовательской работы. -Киев: Вища школа, 1978. —130 с.

Тема 3. Информационное обеспечение научных исследований

Виды источников информации.

Основные отделы библиотеки: их функции и услуги, предоставляемые читателям.

Правила пользования библиотекой.

Организация поиска вторичных данных в библиотеке вуза.

Организация работы исследователя при сборе вторичной информации.

Сбор первичных данных.

Задание

Составить библиографию по выбранной теме научного исследования (в форме списка источников литературы).

Литература

Библиографический поиск информации по учебным дисциплинам //Введение в специальность «Библиотековедение и библиография». -М., 1983.-150 с.

Гриханов Ю.А. Что нужно знать каждому о библиотеке. -М.: Книга, ' 1997.-120 с.

Первокурснику о правилах работы в библиотеке вуза: Методические рекомендации для студентов I курса всех факультетов. -Новосибирский электротехнический институт, 1988.

Тема 4. План научного исследования

Виды планов научного исследования, требования к их составлению.

Формы планов научного исследования.

Структура научно-исследовательской работы.

Задание

Составить рабочий план по выбранной теме.

Определить примерную структуру выбранной темы научного исследования.

Литература

Варшавский К.М. Организация труда научных исследований. -М.: Экономика, 1975. -109 с.

Наумченко И.Л. Самостоятельный учебный труд студентов.  - Саратов, 1984.-148 с.

Пискунов М.У. Организация учебного труда студентов. -Минск, 1982. -142с.

Тема 5. Выполнение научного исследования и техника оформления его результатов

Анализ собранной информации.

Содержание научного поиска этапов. Организация собственно теоретического и экспериментального научного исследования.

Оформление результатов научного исследования.

Задание

Выполнить оформление текста научного исследования в соответствии с требованиями (см. параграф 4.4. настоящих методических рекомендаций).

Написать текст аннотации по выбранной теме (см. прил. 2).

Литература

Косолапов В.В. Информационно-логический анализ научного исследования. -Киев: Наукова думка, 1986. -147 с.

Научные студенческие работы. Общие требования к содержанию и оформлению /Под ред. Г.А. Коростелевой. -Хабаровск: ХИНХ, 1989. -27с.

Тема 6. Презентация научного исследования

Планирование презентации.

Подготовка презентации.

Использование на презентации визуальных вспомогательных средств и иллюстраций.

Проведение презентации.

Задание

Подготовить вспомогательные визуальные средства (иллюстрацию) к выступлению.

Подготовить доклад о проведенном научном исследовании.

Литература

Джей Э. Эффективная презентация /Пер. с англ. -Минск: Амалфея, 1996.-208 с.

Квиткина Л.Г. Научное творчество студентов. -М.: МГУ, 1982. -108 с.

ТЕМАТИКА РЕФЕРАТОВ ПО КУРСУ «ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ»

Особенности науки, ее роль в современном обществе.

Организация науки в России: проблемы и перспективы.

Виды научных исследований, их основные направления.

Организация НИРС в вузах.

Организация и методика самостоятельной работы студентов.

Пути совершенствования умений и навыков самостоятельной работы студентов.

Формы и методы работы с книгой.

Правила проведения презентации.

Роль НТП в решении глобальных проблем человечества. 

Творческий подход к научно-исследовательской деятельности.



ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ ПО КУРСУ «ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ»

Понятие «наука», ее роль в информатике.

Классификация наук.

Научные исследования: определение, виды.

Организация НИРС в вузе.

Основные направления научных исследований в информатике.

Факторы, определяющие выбор темы научного исследования.

Критерии обоснования темы научного исследования.

Формирование целей и задач научного исследования.

Виды источников информации.

Характеристика основных отделов библиотеки, их функции и услуги, предоставляемые читателям.

Организация поиска вторичных данных в библиотеке вуза.

Организация сбора вторичной информации.

Способы сбора первичных данных.

Виды планов научного исследования.

Требования, предъявляемые к плану научной работы.

Формы планов научного исследования.

Структура научно-исследовательской работы.

Анализ собранной информации.

Содержание теоретического и экспериментального (исследовательского) этапа научного исследования.

Техника оформления результатов научно-исследовательской работы.

Планирование презентации научного исследования.

Подготовка презентации научного исследования.

Характеристика визуальных вспомогательных средств и иллюстраций.

Проведение презентации научного исследования.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Аканов Б.А., Карамзин Н.А. Основы научных исследований: Учеб.пособие. -Алма-Ата: Мектен, 1989.-133 с.

Андреев   В.Л.   Основы   научных исследований:  Учеб   пособие   для студентов. -М.: МКИ, 1990. -104 с.

Верней И.И. Основы научных исследований (практика исследовательской работы): Учеб. пособие. -Калинин: КПИ, 1989. -100с.

Болдин А.П., Максимов В.А. Основы научных исследований и УНИРС: Учеб. пособие. -М.: МАДИ, 1990. -76 с.

Варенник В.В., Шишкин А.В. Основы научных исследований: Учеб. пособие. -М.: МИНХ, 1990. -60 с.

Гаврилин И.В., Леонтьев Ю.А. Основы научных исследований: Текст лекций. -Владимир: ВПИ, 1990. -48 с.

Гецов Г. Как писать книги, журналы, газеты. -М.: Знание, 1989. -142 с.

Грушко И.М., Сидоренко В.М. Основы научных исследований: Учеб. пособие для вузов. -Харьков: Вища школа, 1989. -223 с.

Джей Э. Эффективная презентация /Пер. с англ. -Минск.: Амалфея, 1996. -208 с.

Ерошенко Г.П., Хамутов О.И. На пороге научной карьеры (Методика и психология научной работы): Учеб. пособие. -Барнаул: АГТУ, 1996.-72с.

Иллюстрированный толковый словарь русской научной и технической лексики. -М.: Руссо, 1994. -800 с.

Коваленко Е.С. Основы научных исследований. Учеб. пособие. -Томск: ТУ, 1989.-193 с.

Коптев В.В. Основы научных исследований и патентоведение. Учеб. пособие для вузов. -М.: Колос, 1993. -144 с.

Котлер Ф. Основы маркетинга /Пер. с англ. -Сиб.: АО «Коруна», 1994.

Крейг А., Росни К. Наука: Энциклопедия. /Пер. с англ. -М.: Росмэн, 1996.-125 с.

Лакирев С.Г. Основы научных исследований: Учеб. пособие. -М.: МТН, 1990.-114с.

Марценюк-Кухарук П.О. Основы науковедения: Учебно-метод. пособие. -Киев: Укр НИИНТИ, 1990. -72 с.

Наука и человечество: международный ежегодник. -М.: Знание, 1995. 197 с.

Наука, образование и технология в России: Сб. научно-аналитических обзоров. -М.: ИНИОН, 1996.

Научные организации России: Справочник. -М.: ЦИСН, 1993. -286 с.

Николаев И.А. Приоритетные направления науки и технологии: Выбор и реализация. -М.: Машиностроение, 1995.

Образование  и  наука на пороге третьего тысячелетия:  Материалы международного конгресса. -Новосибирск: СО РАН, 1995.

Основы   научных   исследований   и   техники   экспериментов:   Текст лекций. -Челябинск: ЧПИ, 1989. -125 с.

РАН ДВО. Научная и научно-организационная деятельность в 1995 г. -Владивосток: Дальнаука, 1996. -96 с.

Трифонова М.Ф. Основы научных исследований: Учеб. пособие для вузов. -М.: Колос, 1993. -238 с.

Фрумкин Р.А., Михеев О.В.  Основы научных исследований: Учеб.пособие для студентов. -М.: МГИ, 1990. -114с.

Харченко В.К. Как заниматься наукой? -Белгород: БГПУ, 1996.

Шевелев Ю.А., Удовицкий В.И. Основы научных исследований: Учеб.пособие. -Кемерово: Куз ГТУ, 1995. -39 с.



Приложение 2

Программа учебной дисциплины «Теоретические основы информатики» (в сравнении с разделом 1 «Теоретическая информатика» школьного предмета)*



Содержание разделов и тем дисциплины ТОИ, изучаемой в РГПУ им. А.И. Герцена [53] 

Содержание раздела 1 «Теоретическая информатика» для школ гуманитарного и естественного профилей (Программа информатики уровня А) [55]

		Информатика: предмет и методы

1.1.Информатика – научная и учебная дисциплина (История возникновения и развитие. Современное понятие. Два научных направления в предметной области информатики: компьютерное и информационное.  Определение информатики как науки. Эволюция сферы применения. Объект, предмет и задачи информатики. Место информатики  в системе наук. Вещественно-энергетическая и информационная картины мира. Триада: вещество, энергия и информация. Взаимосвязь с математическими науками. Информатика и кибернетика. Классификация информатики: теоретическая, педагогическая и прикладная отраслевая). 

1.2.Методы информатики (Информационный подход как фундаментальный метод научного познания. технологический цикл информатики. вычислительный эксперимент. Классификация методов информатики: метод математического моделирования. Метод распознавания образов, метод представления знаний). 

Теоретическая информатика

Аппаратные и программные средства информатизации

Информационные и коммуникационные технологии

Социальная информатика

		Информация и информационные процессы

2.1.Элементы теории информации (Определение и свойства информации. Знак, сигнал и сообщение. Алфавитный способ представления информации. Алфавит, слово и языки кодирования информации. Двоичная система счисления как универсальный способ кодирования информации. Информация аналоговая и дискретная. Преобразование аналоговой информации  в дискрецию (теорема Котельникова). Измерение информации (Теорема Шеннона). Величины объема информации. Кодирование текстовой, графической, числовой информации).

2.2.Теоретические основы информационных процессов (теоретический базис информационного процесса: система, информация, модель. Понятие системологии и информалогии. Возникновение, распространение, функционирование и использование информации. Роль вычислительных машин в автоматизации информационных процессов. Автоматизированные информационные системы и их классификация).

1.1. Информация и информационные процессы. Вещественно-энергетическая и информационная картина мира. Кодирование информации с помощью знаковых систем. Кодирование генетической информации. Кодирование аналоговой (непрерывность), графической и звуковой информации методом дискретизации. 

		Введение в вычислительный эксперимент.

3.1.Формализация и моделирование (Моделирование как метод познания в коде. Оригинал, модель, аналогия, гипотеза. математический аппарат формализации предметных моделей. Модели систем массового обслуживания. Модели деловых игр. Модели оптимизации и другие).

3.2.Информационные модели описательных и точных наук (Организация вычислительного эксперимента и роль предметных моделей. Модели информационных процессов. Классификация моделей информатики. Классификационные модели и их приложения. Динамические модели кибернетических систем. Автоматные или логико-лингвистические модели. Примеры моделирования информационных процессов в гуманитарных, физико-математических, технологических и социально-экономических научных областях знаний).

1.2. Моделирование и формализация (Моделирование как метод познания. Материальные и информационные модели. Формализация как основной этап построения модели. Формализация текстовой и графической информации. Объект и его свойства. Система как целостная совокупность объектов (элементов). Модели изменения систем и модели состояния систем. Различные типы информационных моделей. Свойства моделей. Построение и исследование с помощью компьютера информационных моделей из физики, биологии, экономики, экологии и других областей наук и отраслей). 

		Алгоритмы и методы алгоритмизации

4.1.Общая теория алгоритмов (Введение в теорию алгоритмов и ее информационное умение. Алгоритм и его свойства. Об истории термина «алгоритм». Интуитивное понятие алгоритма, свойства алгоритмов: классификация алгоритмов в приложениях: численные, логические, эмпирические и эвристические. Алгоритм, алфавит и информация. Представленные алгоритмические системы математики. Рекурсивные функции. Максимы Тьюринга-Поста. Нормативные алгоритмы Маркова. Математические проблемы алгоритмов. Логичность, неразменность. Формальные языки и грамматики. Синтаксис и семантика формальных языков. 

1.4. Алгоритмизация и программирование. (Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов. Способы записи алгоритмов. Система команд исполнителя. Формальное исполнение алгоритмов. Основные алгоритмические структуры: линейная, ветвление, цикл. Вспомогательные алгоритмы. Процедурное программирование: основные типы и структуры данных. Переменные массивы. Объектно-ориентированное программирование: объекты-свойства и методы, событийные и общие процедуры. Графический интерфейс-форма и управляющие элементы).

Способы представления алгоритмов: строчная словесная



запись. Графические формы. Языки псевдокодов. Алгебраические и геометрические формализмы теории алгоритма). 

4.2.Прикладная теория алгоритмов (методы алгоритмизации информационных процессов. Расширение понятия алгоритма в кибернетической интерпретации. Аксиоматика алгоритмики систем информатики. Структурная теорема Бомэ и Джаконини. Алгоритмические языки внемашинной формализации. Об истории проблемы алгоритмических языков и их классификация. Графовые, логические и метрические схемы алгоритмов в приложениях). 

4.3.Типовые исполнители алгоритмов (введение в алгоритмику. Исполнители алгоритмов. Алгоритмы вспомогательные. Алгоритм-вычислитель. Алгоритм-логик. Алгоритм-геометр. Алгоритмические модели. Агент-технологии. Многоуровневые языки системной формализации. Примеры отраслевых алгоритмических систем).











		Теория преобразователей информации.

5.1.Логический автомат. (Логика состояний. Логические автоматы. Понятие булевой функции. Законы математической логики. Анализ и синтез переключателей схем. таблицы истин. Методы минимализации логических уровней. Примеры логических схем в функциональных блоках компьютера: демифр, метрические схемы. Синтез автомата в заданном логическом базисе).

5.2.Конечные автоматы (Понятия исследовательских схем. Логика состояний и событий. Автомат с памятью. Способы анализа и синтеза конечных автоматов. Таблицы входов и состояний. Структурная теория автоматов. Принципы работы автоматов в функциональных схемах компьютера: триггер, регистр, счетчики).

5.2.Компьютер как универсальный автомат с программным управлением.  (Принципы фон Неймана. Эволюция автоматизации вычислений. Микрокалькулятор, компьютер, ЭВМ 5 поколения. Архитектура компьютера: ЦПУ, ПЗУ, ОЗУ, модель работы процессора. Ввод-вывод информации. Представление информации. Мультипрограммный режим работы компьютера: памятка, коллективного пользования, реального времени. История вычислительной техники.

5.3.Теоретическое программирование от алгоритма к программе. (Машинный алгоритм. Алгоритм-программа над знаниями. Программа-алгоритм над памятью. Этапы эволюции техники программирования. Компьютерные учебные программы. Среды конечного пользователя). 

1.3. Математические логические основы информатики. (Двоичная система счислений. Двоичная арифметика. Основы логики. Алгебра высказываний. Базовые логические функции. Логические законы и правила преобразования логических выражений. Построение таблиц истинности логических выражений. Логические схемы основных устройств компьютер: сумматор, регистр).















Приложение 3 

Список основной и дополнительной литературы, рекомендованной бакалавру для выполнения ВКР по направлению 540200 Физико-математическое образование профиль Информатика (к ГОС второго поколения)*



ДПП.01.   ЯЗЫКИ И МЕТОДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Основная литература

Абрамов В.Г., Трифонов Н.П., Трифонова Г.Н. Введение в язык Паскаль. – М., 1988.

 Абрамов С.А. Элементы анализа программ. – М., 1986.

Баранова Е.В., Топорнина О.А. и др. Методические рекомендации к выполнению лабораторных работ по курсу «Алгоритмизация и программирование» – СПб.,1997.

Баранова Е.В. Объектно-ориентированное проектирование при обучении современным информационным технологиям: Монография. – СПб., 2000.

Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++. – 2-е изд. – М.; СПб., 1998..

Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных = Программы. – М.,1989.

Грабер М. Введение в SQL. – М., 1996.

Грис Д. Наука программирования. – М.,1984.

Дополнительная литература

Гудман.С., Хидетниеми С. Введение в разработку и анализ алгоритмов. – М., 1981.

Дарахвелидзе Б.Г., Марков Е.Б. Delphi – среда визуального программирования. – СПб., 1996.

Касьянов В.Н., Сабельфельд В.К. Сборник заданий по практикуму на ЭВМ. Учебн. пос. для вузов. – М., 1986.

Шумаков П.В., Фаронов В.В. Delphi 5 – руководство разработчика баз данных. – М., 2000.

ДПП.02.   АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Основная литература

	Айден К., Фибельман Х, Крамер М. Аппаратные средства PC. энциклопедия аппаратных ресурсов персональных компьютеров. – СПб., 1996.

	Белозеров С.А. 220 прикладных программ. Архиваторы, отладчики, взломщики, грабилки, драйверы, просмотрщики, программы печати и др. – М., 1997.

	Борзенко А. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация. – М., 1996.

	Шляго А. Н. Информатика. Учебное пособие. – СПб., 1999.

	Дополнительная литература

Кравацкий Ю., Рамендик М. Выбор, сборка, апгрейд качественного компьютера. – М., 1998.

Пильщиков В. Н. Программирование на языке ассемблера IBM РC. – М., 1996.

Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. – М., 1999.

Штайнер Й., Валентин Р. Windows 98. Справочник. – М., 1997.

ДПП.03.   ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ

Основная литература

Олифер Г.В., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Учебник. – СПб.,1999.

Гончаров А. HTML в примерах. – СПб., 1997.

Дополнительная литература

Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных. – М., 1999.

LINUX, Медиа Хауз. 2000.

Липаев В.В. Системное проектирование сложных программных средств для информационных систем. Синтег. – М., 1999.

ДПП.04.   ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ

	Основная литература:

Каныгин Ю.М. Теоретическая информатика. – К., 1993.

Анисимова Н.С., Баранова Е.В., Дунаев А.И., Погорелов В.И., румянцев И.А., Топорника О.А. Информатика и вычислительная техника: алгоритмизация и основы программирования. Учебное пособие под общей редакцией д.т.н., профессора И.А. Румянцева и к.т.н., доцента В.И. Погорелова. СПб:: ЛГОУ, 1997, 132 с. 

Энциклопедия: Информатика для начинающих. Под ред. Поспелова Д.А. – М., 1996.

Рыжова Н.И., Голанова А.В., Швецкий М.В. Упражнения по теории алгоритмов. Учебное пособие для студентов математического факультета. СПб: Изд-во «Дмитрий Буланин», 2000, 304 с. 

Рыжова Н.И. Элементы теоретической информатики: упражнения по математическим основаниям информатики. Формальные языки. Часть 2. Учебное пособие для студентов математического факультета. СПб: Изд-во «Дмитрий Буланин», 2000, 288 с.

Юзвишин И.И. Информациология. – М., 1996.

	Дополнительная литература

Колин К.К.  Социальная информатика. – М., 1998.

Брановский Ю.С. Введение в педагогическую информатику. – Ставрополь, 1997.

ДПП.05   ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ

Основная литература

Акулич И.А. Математическое программирование. – М., 1993.

Алиманов С.А., Тимохов А.В. Теория оптимизации в задачах и упражнениях. – М., 1991.

Вентцель Е.С. Исследование операций: Задачи, принципы, методология. – М., 1988.

Воробьев Н.Н. Теория игр для экономистов-кибернетиков. – М., 1985.

Глухов В.В., Медников М.Д., Коробко С.Б. Математические методы и модели для менеджмента. – СПб., 2000.

Ермаков С.М., Кривулин Н.К. Элементы теории массового обслуживания: Учебное пособие. – СПб., 1998.

Конюховский П. Математические методы исследования операций в экономике – СПб., 2000.

Кузнецов Ю.Н., Кузубов В.И., Волощенко А.Б. Математическое программирование: Учебное пособие. – М., 1980.

Поиск оптимальных решений средствами EXCEL 7.0. – СПб., 1997.

	Дополнительная литература

Банди Б. Основы линейного программирования. – М., 1989.

Зайченко Ю.П. Исследование операций: Учебное пособие. – Киев, 1979.

Капустин В.Ф. Практические занятия по курсу математического программирования. – Л., 1976.

Петросян Л.А., Зенкевич Н.А., Семина Е.А. Теория игр: Учебное пособие. – М., 1998.

ДПП.06   КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Основная литература

Васильков Ю.В., Василькова Н.Н. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании. – М., 1999.

Инженерная и компьютерная графика: Учебник для вузов /Под ред Э.Т.Романычевой. – М., 1996.

Математические методы решения физических задач: Учебное пособие /Под ред. В.В.Харитонова. – М.,1991.

Мышкис А.Д. Элементы теории математических моделей. – М., 1994.

Прусаков Г.М. Математические модели и методы в расчетах на ЭВМ. – М., 1993.

Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. – М., 1997.

Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере. – М., 1998.

Шуп Т.Е. Прикладные численные методы в физике и технике. – М., 1990.

Дополнительная литература

Буч Г, Рамбо Дж, Джекобсон А. UML. Руководство пользователя. – М., 2000.

Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике: В 2-х частях. – М., 1990. 

Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего. – М., 1997.

Кузин З.С., Власова Е.З. Решение систем линейных уравнений методами факторизации: Учебное пособие. – СПб., 2000.

Шикин А.В., Боресков А.В. Компьютерная графика. Полигональные модели. – М., 2000

ДПП.07.   МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЛОГИКА

Основная литература

Лихтарников Л.М., Сукачева Т.Г. Математическая логика. – СПб., 1998.

Мендельсон Э. Введение в математическую логику. – М., 1980.

Новиков П.С. Элементы математической логики. – М., 1973.

Дополнительная литература

Братчиков И.Л. Синтаксис языков  программирования. – Л., 1976.

Кейслер Г., Чен Ч. Теория моделей. – М., 1977.

Мальцев А.И. Алгоритмы и рекурсивные функции. – М., 1965.

Черч А. Введение в математическую логику. – М., 1960. 

ДПП.08.   ПРАКТИКУМ ПО РЕШЕНИЮПРЕДМЕТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ЗАДАЧ

Основная литература

Баранова Е.В. Объектно-ориентированное проектирование при обучении современным информационным технологиям: Монография. – СПб., 2000. 

Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на C++. – 2-е изд. – М., СПб., 1998.

Власова Е.З., Ильина Т.Ю., Копыльцов А.В. HTML в примерах. – СПб., 2000.

Грабер М. Введение в SQL. – М., 1996.

Дарахвелидзе Б.Г., Марков Е.Б. Delphi – среда визуального программирования. – СПб., 1996.

Дополнительная литература

Новиков Ф., Яценко А. Microsoft Office 2000 в целом. – СПб., 1999.

Санна П. и др. Visual Basic для приложений (версия 5) в подлиннике. – СПб., 1998.

Шумаков П.В., Фаронов В.В. Delphi 5 – руководство разработчика баз данных. – М., 2000.



















Приложение 4

Образец титульного листа ВКР бакалавра физико-математического образования профиль Информатика 

Министерство образования  Российской Федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет 

имени А.И. Герцена»
Факультет математики

Кафедра Информатики







Ф. И. О.

Выпускная квалификационная работа



Тема: _____________________________________________________



Квалификация: Бакалавр физико-математического 

образования профиль Информатика





Научный руководитель ВКР

Ученая степень, ученое звание

ФИО









Санкт-Петербург

2003 год