Дидактические требования к содержанию математических дисциплин подготовки учителя информатики

дидактические требования к содержанию математических дисциплин Подготовки учителя информатики

I Т.П. Фомина

Аннотация. В статье раскрываются дидактические требования к содержанию дисциплин математической составляющей профессиональной подготовки учителя информатики, анализируются функции, которые реализуются в процессе изучения математических дисциплин.

Ключевые слова: дидактические требования к содержанию, математическая дисциплина, профессиональная подготовка студентов.

Summary. This article is devoted to didactic requirements to the content of mathematical disciplines in professional training of computer science teachers. Also the author analyzes the functions which are realized in the framework of mathematical disciplines' teaching.

Keywords: didactic requirements to the content, mathematical discipline, professional training of university students.

Для системы высшего образования важной является подготовка конкурентоспособного и высококвалифицированного учителя информатики, который в состоянии не только самостоятельно решать — на основе информационных и коммуникационных технологий — возникающие в его профессиональной деятельности дидактические и педагогические задачи, но и оказывать необходимое содействие педагогам и администрации своего учебного заведения в проектировании, разработке и использовании информационно-образовательной среды. Актуальность такого подхода подтверждают работы В.Л. Матросова, С.А. Жданова, А.Ю. Кравцовой, И.В. Роберт, Е.К. Хен-нера, М.В. Швецкого и др.

Сегодня подготовка будущего учителя информатики осуществляется по теоретико-методологическому, психолого-педагогическому, методическому

и специальному направлениям. При этом последнее направление поддерживается дисциплинами и курсами, прописанными в действующем ГОС ВПО, дисциплинами специализации, а также математическими дисциплинами [1].

Математические дисциплины, преподаваемые студентам данной специальности, должны быть востребованы в будущей профессиональной деятельности и потому гармонично вливаться во весь процесс обучения. Они должны проникнуть в общеобразовательные и специальные дисциплины на базе межпредметных интеграций, что способствует формированию у студентов интегративного мышления.

Одна из важнейших задач разработки математического компонента профессиональной подготовки будущего учителя информатики — определение содержания учебных дисциплин. Это подразумевает обоснование после_Преподаватель XX]_

1ЕК

довательности изучения и преподавания предмета, логики формирования соответствующих знаний и умений, эволюции мышления в процессе обучения, целенаправленное воспитательное воздействие на студентов средствами учебного предмета и т.д.

Структуре и последовательности содержания во многих психолого-педагогических исследованиях придается большое значение. Как отмечает Н.Ф. Талызина [5], требования, которым должно удовлетворять содержание предмета, следующие:

• необходимо выделить основные элементы;

• эти элементы следует рассматривать как самостоятельный объект усвоения;

• определяя последовательность построения учебного курса, нужно учитывать не только логику развития соответствующей науки, но и логику формирования познавательной деятельности.

Соотнося эти требования с содержанием обучения математическим дисциплинам, отметим, что первые ЗД два свидетельствуют о необходимости четкого отбора системы базовых математических понятий и предметно-логического обеспечения их усвоения студентами.

Поэтому, например, система математических задач, сопровождающих изучение определенного теоретического материала, помимо своих специфических функций, направленных на понимание его сущности, закрепление изученной теории в сознании и памяти, формирование необходимых математических навыков и т.д., должна (как и сам теоретический материал) нести «функции усвоения»: мотивационные, исполнительские, контроля и оценки учебного действия и его результата.

Важность единства содержания обучения и деятельности по его усвоению особенно ярко проявляется в дисциплинах, составляющих математическую компоненту профессиональной подготовки школьного преподавателя информатики.

Анализ содержания математических дисциплин действующего стандарта подготовки учителя информатики показал несоответствие большого объема материала недостаточному для его освоения количества часов, а также необходимость уточнения набора дисциплин. Несоответствие мы можем отнести на счет регионального и вузовского компонентов. А что касается набора математических дисциплин, то при разработке стандарта нового поколения, обусловленного как изменившимися требованиями к деятельности педагога, так и изменениями в самой предметной области [3], нам представляется разумной его коррекция.

Так, например, большинство разделов курса «Численные методы» с гораздо большим успехом могут изучаться в рамках алгебры (итерационные численные методы решения уравнений с одним неизвестным; решение систем линейных уравнений), в теории вероятностей и математической статистике (метод наименьших квадратов, линейная регрессия). В курсе «Теория вероятностей и математическая статистика» предлагаем предусмотреть четыре лабораторные работы: на моделирование случайных событий, на закон больших чисел (теорема Чебыше-ва), на метод наименьших квадратов и элементарные случайные процессы. В этом случае представляется разумным исключить курс «Численные методы» из нового стандарта.

Также считаем целесообразным вместо курса «Компьютерное модели- 1 / 2009

рование» рассматривать курс «Математическое моделирование», в который вошли бы некоторые аспекты моделирования как метода познания, технологии математического моделирования и ее этапы, проверка и контроль моделей, компьютерное моделирование. Считаем вполне логичным разделение курса «Исследование операций» на два: «Теория игр и исследование операций» и «Методы оптимизации». Кроме того, полезно введение спецкурсов «Методы математических исследований», «Приложения математических методов к исследованию операций в экономике» и др. Так, в Липецком государственном педагогическом университете уже успешно читаются «Методы оптимизации» и «Приложения математических методов к исследованию операций в экономике».

В ряде дисциплин рассматриваемые вопросы одинаковы, но это не означает дублирование, поскольку они изучаются с позиций данной науки, что, в свою очередь, способствует развитию аналитического мышления, системного мировоззрения и умения ориентироваться в информационных потоках.

Построение содержания математических дисциплин видится модульным, что, на наш взгляд, позволит варьировать материал для различных форм обучения по программам бакалавриата, специалитета и магистратуры, учитывать специализацию, малое число часов, отводимых на изучение дисциплин, и введение спецкурсов (за счет регионального компонента).

Проведенный анализ дисциплин подтвердил такой тезис: чтобы сделать преподавание профессионально интересным, при определении содержания дисциплин необходимо выявить и главные в данной специальности, и связанные между собой темы.

Последнее способствует обеспечению системности в образовании и комплексному подходу к обучению и воспитанию, поскольку выбранные в данном курсе темы и задания получают дальнейшее развитие в других дисциплинах специальной подготовки, а это является предпосылкой к фундаментальности образования и его профессиональной направленности.

Тестирование студентов на остаточные знания по школьному курсу математики и на предмет подготовленности к дальнейшему обучению показывает слабую теоретическую и практическую подготовку.

Знания большинства студентов находятся на репродуктивном уровне и свой выбор они не могут обосновать, что заставляет искать иной подход к отбору содержания. Математические курсы должны быть ориентированы на развитие у будущих учителей информатики способности решать профессиональные задачи методами дисциплин, которые они осваивали. Таким образом, очевидна необходимость профориентационной функции на занятиях по математике.

В основное содержание должны быть введены сведения, которые помогают установлению связи теоретического материала с практикой, поскольку именно факты способствуют развитию познавательного интереса. Введение таких вопросов в нужном объеме в курс вызывает трудности, связанные с предусмотренным на преподавание данной дисциплины временем. Эту проблему можно решить, если правильно организовать самостоятельную работу студентов [2]. При изучении математических дисциплин она реализуется в различных формах.

Учебная деятельность будет эффективной, если есть мотивация к обуче-

нию, которая создается с помощью межпредметных связей и проблемных ситуаций. Это важный компонент в образовании и он используется для того, чтобы подчеркнуть значимость данной науки в информатике, поскольку позволяет создать положительную мотивацию к ее изучению. А межпредметные связи являются формой общего методологического принципа системности.

Системный подход в вузовском обучении, как отмечается многими исследователями, опирается на следующие положения.

1. Анализ будущей профессиональной деятельности и исследование смежных областей с целью выявления тех методов, приемов, которые применяются к решению профессиональных задач.

2. Проведение структурно-предметного рассмотрения каждой дисциплины с целью определения разделов, тем, методов решения задач, способов обработки информации, предоставляемых данной дисциплиной и необходимых для данной специальности.

3. Выявление тех разделов, тем, понятий, которые являются базовыми для нескольких дисциплин и для профессиональной деятельности, организация обучения таким образом, чтобы взаимосвязь между дисциплинами была очевидной.

Осуществление профессиональной направленности преподавания математических дисциплин возможно за счет:

1) конкретизации понятий, методов, теорий и закрепления знаний по ним, используя материал дисциплин информатики;

2) демонстрации практического использования знаний по дисциплине в профессиональной деятельности;

3) составления и решения задач с профессионально направленным содержанием, написания программ на одном из изученных языков программирования и их реализации;

4) выполнения лабораторных и проектных работ, интегрированных с задачами информатики.

Все это говорит в пользу прикладного характера дисциплин. В преподавании математических дисциплин необходимо выделять инвариантную и вариативную части. Инвариант составляет тот минимум, который предусмотрен образовательной программой специальности и который должен быть усвоен студентами. Вариативная часть представляет собой материал, который определяется востребованностью в будущей профессиональной деятельности с учетом различных ее аспектов.

Отбор учебного материала требует глубокого анализа идей, методов и содержания самой дисциплины как науки, логической структуры изучаемой информации, различных вариантов ее освоения, подбора необходимых примеров, упражнений и задач, иллюстрирующих изучаемый материал. Рабочие программы курсов, реализующие эту компоненту, сформированы на основе анализа целей и задач профессиональной подготовки специалиста. Для отбора содержания исходными положениями являлись научность, доступность и значимость в будущей профессиональной деятельности. При формировании содержания программ также учитывались следующие принципы.

1. Принцип соответствия содержания требованиям науки и личности, который предполагает интеграцию необходимых знаний, умений и навыков и отражает современный уровень развития общества, научного знания и возможности личностного роста.

2. Принцип структурного единства содержания на разных уровнях его формирования, который предусматривает согласованность учебного материала, педагогической деятельности и личности обучаемого.

3. Принцип гуманизации содержания, связанный с созданием условий для активного творческого и практического освоения студентами материала.

4. Принцип фундаментализации содержания, который требует осознания сущности познавательной и практической деятельности. Обучение в этом случае предстает не только как способ получения знания и формирования умений и навыков, но и как средство вооружения методами добывания новых знаний, самостоятельного приобретения умений и навыков [4].

5. Принцип профессиональной мотивации.

6. Принцип учета отечественного и международного опыта.

7. Принцип историзма. Еще Анри Пуанкаре отмечал, что всякое обучение становится ярче, богаче от каждого соприкосновения с историей изучаемого материала.

Отбор содержания математических дисциплин должен осуществляться вместе с тем и в соответствии с целями и задачами обучения. При этом ориентиром будет служить то, что изучаемый материал обязан давать представление о состоянии математической науки на сегодняшний день, показывать целостность, системность и подчеркивать значение материала и основные пути его развития. Из всего объема возможных сведений необходимо отбирать только те понятия, теории, законы, которые имеют наибольшее значение при освоении данной специальности и будут использованы для успешного постижения других учебных дисциплин.

При проектировании содержания математических дисциплин мы придерживались следующих критериев: научности, доступности, значимости в будущей профессиональной деятельности, а также целей обучения, ибо они определяют как содержание, так и структуру курса. При этом учтено и то обстоятельство, что в задачу современной подготовки учителей входит усиление фундаментальности и формирование у обучаемых необходимого

набора компетенций для работы в образовательных системах.

Учитывая структуру и содержание математических дисциплин, их роль и место в профессиональной подготовке будущих учителей информатики и исходя из опыта преподавания, мы определяем следующие функции обучения, которые реализует математическая составляющая [6].

Образовательная. Это овладение системой математических знаний (ведущих идей, законов, принципов, положений, различных связей между ними), возможность использовать математическую символику, умения и навыки моделирования, что дает представление о предмете математики, ее методах и приложениях.

Развивающая. Это ведущая функция, направленная на развитие математического и профессионального мышления студентов, формирование у них качеств, присущих научному мышлению, на овладение ими эффективными приемами умственной деятельности. Данная функция заключается в формировании следующих качеств:

• владение известными методами научного познания (наблюдение, сравнение, обобщение, абстрагирование, анализ, синтез, конкретизация, аналогия);

• способность к умозаключениям индуктивного и дедуктивного характера;

• возможность осуществлять выбор методов и средств для достижения поставленной цели;

• умение кратко и четко (в виде текста, символически, графически) оформлять свои мысли, то есть проявлять логическую грамотность;

• способность строить математические модели различных ситуаций;

• умение планировать поиск решения задачи, исключать из ее условия лишние данные, отбирать методы и средства для ее решения, осуществлять проверку правильности решения, анализировать;

• навык обобщения результатов решения, поиска более рационального решения, интерпретации полученных результатов.

Воспитательная. Это формирование интереса к изучению математики, развитие устойчивой мотивации к учебной деятельности; воспитание научного мировоззрения, культуры мышления, нравственных качеств. Как отмечали многие исследователи, в процессе обучения математике укрепляются честность, целенаправленность и настойчивость, ответственность и инициативность, понимание важности коллективного труда и т.д.

Практическая. Заключается в формировании умения математически исследовать явления реального мира, в преобразовании знаний и умений для использования их в профессиональной ситуации.

Прогностическая. Поразумевает формирование умений обнаруживать нерешенные проблемы, выдвигать гипотезы, видеть альтернативные способы решений и др.

Интегрирующая. Заключается в формировании системности знаний, в понимании взаимосвязи между изучаемыми понятиями, утверждениями, методами.

Контролирующая. Направлена на установление уровня математического образования, уровня развития личности, сформированности познавательных интересов обучаемых.

Психологическая. Заключается в создании ситуаций успеха и развитии коммуникативных компетенций.

Дисциплины, обеспечивающие математическую подготовку будущих учителей информатики, создают условия для реализации межпредметных связей, демонстрируют студентам роль математических теорий в исследовании прикладных и теоретических вопросов информатики, способствуют формированию у студентов инициативности, самостоятельности, способности к успешной социализации в обществе, профессиональной мобильности и других профессионально значимых личных качеств, без которых немыслим современный специалист.

литература

1. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 030100 Информатика (квалификация учитель информатики) (третий уровень высшего профессионального образования). — М.: Госкомитет РФ по высшему образованию, 1995.

2. Ледпев В.С. Содержание образования: сущность, структура, перспективы. — М.: Высшая школа, 1991.

3. Матросов В.Л., Жданов С.А., Каракозов С.Д. Перспективы развития предметной подготовки учителей информатики в стандартах третьего поколения / / http://www.rsi.altai.fio.ru/ plenar /2006/karakozov.htm

4. Смирнов С.А. Педагогика. — М.: Академия, 1999.

5. Талызипа Н.Ф. Педагогическая психология. — М.: Академия, 1998.

6. Фомина Т.П. Функции математической составляющей профессиональной подготовки учителя информатики // Современная математика и математическое образование, проблемы истории и философии математики: Международная научная конференция, Тамбов, 22-25 апреля 2008 г. / Отв. ред. А.А. Артемов. — Тамбов: Изд-во Пер-шина Р.В., 2008. — С. 303-305. |