Ж.К. НУРБЕКОВА

Теоретико-методологическиеосновыобученияпрограммированию

Монография

Павлодар

Ж.К. НУРБЕКОВА

Теоретико-методологические основыобучения программированию

Павлодар

УДК 004.45

ББК 32.973.26-018.1

Н 90

Рекомендовано ученымсоветом Павлодарского государственногоуниверситета им. С. Торайгырова

Рецензенты:

доктор педагогическихнаук, профессор Е.Ы.Бидайбеков (заведующийкафедрой информатики иприкладной математики Казахскогонационального педагогическогоуниверситета имени Абая)

доктор техническихнаук, профессор С.Г.Григорьев (заведующийцентром Информатики и информационныхтехнологий в образовании РоссийскойАкадемии Наук)

Нурбекова Ж.К.

Н90 Теоретико-методологические основыобучения программированию: Монография. -Павлодар, 2004. - 225 с.:ил.

ISBN - 9965-539-64-2

В данной работерассматриваются методология обученияпрограммированию, построение методическойсистемы обучения программированию сприменением методов информационного иматематического моделирования, а такжетеоретические основы электронногообучения программированию.

Работа предназначенадля преподавателей вузов, научныхработников, аспирантов, магистрантов истудентов.

ББК-32.973.26-018.1

3232.973-01я73

Н ISBN 9965-539-64-2

©Павлодарский государственный университетим. С.Торайгырова, 2004 © Нурбекова Ж.К.,2004

Введение

Каждое очередноепятилетие приносит нам новый взгляд напрограммирование. Экстравагантныйпромежуточный этап в решении задачи,математическая головоломка, делонеобычайной трудности, доступное лишьпосвященным, своеобразное инженерноеконструирование, особого рода логическоерассуждение, наконец, основа любойцелеустремленной деятельности, втораяграмотность современного образованногочеловека.

А. П. Ершов

Современный этапразвития общества характеризуетсясмещением общественных приоритетов всторону информационной индустрии иинформационных ресурсов, который ставитперед педагогической наукой проблемуподготовки будущих специалистов кжизни в информационном обществе, адаптациистудентов к новым условиям в обществе впроцессе профессионального становления.

Проблема воспитанияявляется главной задачей педагогическойнауки. Опорой независимой РеспубликиКазахстан должна стать молодежь,воспитанная на непроходимых ценностях, какпрофессионализм, нравственность иинтеллект.

Специалист с высшимобразованием, не обладая информационнойкультурой, не имея знаний, умений и навыковработы в информационной среде, не будетосуществлять полноценнуюпрофессиональную деятельность.

Научно-техническийпрогресс в мире приводит к ускореннымтемпам старения технических оснащенийи научно-методических ресурсов системыобразования. В то же время современныеинформационные технологии выступают вроли инструментальных средств для решенияпроблем науки и образования.Информатизация образования и общества вцелом, позволяет развитьинтеллектуальные и творческие способностиобучаемых и реализовать комплекснуюинформационно-методическую поддержкуучебного процесса.

Исследование проблемподготовки будущих специалистов вусловиях информатизации образования нашлиотражение в работах казахстанских ученыхЕ.Ы.Бидайбекова, Т.О.Балыкбаева,А.Е.Абылкасымовой, Ж.А.Караева, С.Кариева,А.А.Шарипбаева, Е.Ы.Медеуова, Г.Д.Жангисинойи других.

В настоящее время всоответствии с государственнымобразовательным стандартом изучениеалгоритмов и программирования, так илииначе, входит в учебный план всехспециальностей, то есть включается или какотдельный раздел или как подраздел раздела«Инструментарий технологиипрограммирования». И одной из основныхзадач дисциплины «Информатика» являетсяобучение студентов алгоритмизациипрофессиональных задач, основампрограммирования в информационныхсистемах по областям. В этом случаедифференцированное обучениепрограммированию является оптимальным,поскольку позволяет раскрыть какестественно-математическую, так игуманитарную сторону этой науки.

Таким образом, одной изсоставляющей основ информационнойкультуры является владение основамипрограммирования.

Известно мнение о том,что массовый пользователь компьютернойтехники непрограммирующий и впоследнее время при обучении информатикеосновной акцент делается напользовательский аспект.

Современноепреподавание информатики, новыхинформационных технологий студентам,специализирующимся по другимнаправлениям, сводится лишь к изучениюпользовательских аспектов курса, т.е.освоению простейших способов обработкитекстовой, табличной и др.информации.

Однако в этом случаероль и место программирования,заключающегося в развитии мышления ивоспитания, игнорируется. Для овладениядостаточного уровня знаний по информатикеи для будущей полноценнойпрофессиональной деятельности, важноумение использования возможностейприкладных программных продуктов таких,как создание дополнительных кодов(скриптов) для управления объектами вданной программной среде, необходимы ипрограммистские навыки. Например, вMicrosoft Word (Microsoft Excel) выполнение какой-либозадачи можно автоматизировать спомощью макроса (набора команд иинструкций, выполняемых как одна команда),который создается либо использованиемсредства для записи макросов, либопрограммированием в редакторе Visual Basic.Создание скриптов необходимо для полногоиспользования и других технологий(Internet-технологии, Flash-технологии идругие).

Э.И.Кузнецов отмечает,что в специальную подготовку студентовдолжно быть включено изучение основпрограммирования. Это даст возможностьиспользовать компьютер в качествеинструмента для решения задач. Обучениепрограммированию наиболее подверженодифференциации в зависимости отспециальности. Для студентов гуманитарныхи некоторых естественных специальностейоно не должно быть глубоким.… Длястудентов специализирующих по физике,математике и особенно, информатикеизучение программирования должно бытьорганизовано с достаточной степеньюглубины, чтобы будущие учителя этихспециальностей могли использоватькомпьютер в качестве инструмента длярешения задач^[1].

Внаучно-образовательном проекте«Информатика-21» целью ставитсяпредоставление программистам (преждевсего «непрофессионалам»: физикам,химикам, экономистам, лингвистам…)ультрасовременных - простых, эффективных имощных средств программирования^[2]. Этотакже указывает на необходимость обученияих программированию.

Будущий специалистдолжен освоить средства информационныхтехнологий в достаточном объеме,необходимом для полного использованиякомпьютера.

Обучениепрограммированию позволяет прививатьумение упорядочения, структурированияданных и знаний, систематизации, пониматьсущность информационного моделирования,способов представления данных,необходимые для использования современныхинформационных технологии для анализаизучаемых процессов и принятиярешений.

В процессе обученияпрограммированию студентам прививается испособность предвидеть последствиясобственных действий, умения подчинятьсвои интересы к существующим нормамповедения в обществе. В педагогическойлитературе информатика определена и какнаука о правилах целеустремленнойдеятельности человека.

Применение компьютерадля решения задач и обработки потоковинформации разной природы связано сосвоением информационного моделирования ипрограммирования.

Н.Вирт отмечал, чтопрограммирование является, возможно, самойважной дисциплиной постиндустриальнойэры^[3]

.

Проблемы теории,методики обучения программированиюрассматривались многими учеными с конца60-х годов ХХ века. Педагогическиеисследования С.И.Шварцбурда, В.М.Монахова,М.П.Лапчика, С.С.Минаева, А.П.Ершова,И.Н.Антипова, Л.С.Шварцбурда, Э.А.Кузнецова,М.В.Швецкого, С.Г.Григорьева, В.В.Гриншкуна идругих были посвящены вопросам обученияпрограммированию.

Изучение трудов ученыхи состояния сегодняшнего преподаванияпрограммирования в ряде университетов,выявило несоответствие парадигмыпрограммирования для обучения к будущейпрофессиональной деятельности, то естьвузовская дисциплина, и практикапрограммирования не имеют связи.

Основной целью обученияпрограммированию является привитиестудентам культуры программирования,которая позволит им облегчить процессразработки и сопровожденияпрограмм.

Курс информатики ввысшей школе в целом предназначен дляобобщения и углубленияобщеобразовательных знаний, полученных впредыдущей ступени образования. Поэтомусодержание курса во-первых, должноотражать наиболее общие и фундаментальныепонятия информатики и вычислительнойтехники, применения методологииинформатики, информационных технологий вразличных сферах человеческойдеятельности, во-вторых, должно заложитьфундамент общеобразовательных знаний.

Использованиекомпьютера в качестве инструмента длярешения задач предполагает не толькоиспользование прикладного программногообеспечения, но и умение программироватьхотя бы на одном из языковпрограммирования высокого уровня. Умениепрограммировать должен бытьдифференцированным в зависимости отпрофессиональной направленности. Этоозначает, что если для большинстваспециальностей необходимо пониманиеосновных принципов программирования,умения создания простейших кодов вовстроенной среде программирования, то длястудентов специальностей физики,математики, информатики, компьютернойобработки информации и систем управлениянеобходимы практика программирования изнание теории алгоритмов, методовинформационного моделирования,достаточных для решения прикладныхзадач.

Таким образом, обучениепрограммированию в системе курсовинформатики в высшей школе приобретаетнеобходимость для специальностей всехнаправлений. Обучение программированию взависимости от специальности должно бытьдифференцированным.

В условиях гуманизациии гуманитаризации общества,дифференциация обучения становится однимиз важнейших направлений развития сферыобразования. Это определяется и тем, чтодифференциация образования играет большуюроль в развитии индивидуализацииобучения, способностей, познавательнойактивности учащихся и т.д.

Одной из задач в областиобразования является приведение методовобучения в соответствие с требованиямижизни. В условиях современного обществаобразование должно бытьличностно-ориентированным. В этой связивозникает необходимость реализациииндивидуализации и дифференциацииобучения, усиления развивающей ивоспитательной функции обучения.

Одним из требований кподготовке специалиста являетсявостребованность его знаний на рынке,способность применения своих знаний,умений и навыков для решения конкретныхпроблем. В этой связи важно обучениедеятельности самостоятельногоприобретения новых знаний. В этом случаедеятельность студента являетсяпродуктивной.

Методом познаниядействительности при обучении являетсямодель реального объекта. В этом планеважным методом обучения является методпроектов и метод программированногообучения.

Среди организационныхмоделей изучения профильных приложенийоптимальным представляется проектнаямодель индивидуальной деятельности. Приметоде проектов студенты, выполняяпроектные работы, начинают активносоздавать познавательные информационныепродукты; думать и принимать решения вситуациях, требующих выбора; работать сразличными информационными ресурсами;осваивать новые технологии; работать вколлективе для достижения общей цели;самостоятельно принимать решения наоснове анализа данных; реальноиспользовать знания, умения и навыки;приобретая знания, обучать друг другановым приёмам.

Определение видовпрофильных приложений и уточнение понятияинформационной культуры обучаемогопозволило выявить сущность связи междуними в целостном педагогическом процессе.Это взаимодействие раскрывается черезструктурные компоненты информационнойкультуры, являющиеся подсистемойпрофессиональной и общей культурычеловека, связанной с ними единымикатегориями культуры мышления, поведения,общения и деятельности.

Под профильнымиприложениями информатики понимают те ееприложения, которые способны формироватьинформационную культуру студента «вобъеме, необходимом для нравственнойрефлексии своего профессиональногоповедения в информационной среде,сознательном и ответственном отношении копределению целей и средствинформационной деятельности, реализациитворческих потенций личности сиспользованием современныхинформационных технологий»^[4]. К нимотносят структуру и общие свойства научнойинформации, методологию научного познания;информационное моделирование в сферахпрофессиональной деятельности;универсальные и профессиональноориентированные средства информационныхтехнологий.

Многие ученые(П.Я.Гальперин, Н.Ф.Талызина, В.П.Беспалько идр.) рассматривали программированноеобучение как процесс управления на уровнепсихической деятельности человека исчитают, что основу программированногообучения составляет управление учебнымпроцессом путем построения его в полномсоответствии с психолого-педагогическимизнаниями. При методе программированногообучения осуществляется определениеусловий, в которых наилучшим образомраскрываются и корригируютсяпознавательные возможности. Применениеобогащающей модели программированногообучения создает оптимальные условия длябезболезненной адаптации учащегося вобразовательном пространстве, развитиямотивационно-познавательной иинтеллектуальной сфер, реабилитации икоррекции имеющихся нарушений.^[5]

В этой связи возникаетнеобходимость исследований по применениюсовременных достижений педагогическойнауки при обучениипрограммированию.

В обучениипрограммированию основным являетсяпостроение информационных моделей.Изучение различных подходов к пониманиюинформационной культуры студентовпозволило в качестве оптимальнойметодологии построения курсапрограммирования выбрать информационноемоделирование, которое должно придатьданному курсу профильный характер,подготовить студентов к дальнейшемупрактическому использованию полученныхзнаний.

Обучениепрограммированию в условиях профильнойдифференциации способствует овладениюстудентами многими важными умениямиинформационной деятельности профильнойнаправленности, что напрямую связано срешением задачи подготовки будущихспециалистов. При этом формируютсяпредставления о моделировании как методепознания, об объектно-ориентированноминформационном моделировании, обисследовании на компьютере информационныхмоделей из различных предметныхобластей.

Рассматривая обучениекак форму информационного моделированияобъекта познания, мы тем самым создаемусловия для развития информационнойкультуры будущих специалистов.

Психолого-педагогические идидактические основы дифференциациишкольного образования исследованы вомногих работах ученых (С.И.Шварцбурда, В.М.Монахова, Г.В. Дорофеева, В.В. Фирсова, идругих). Различные подходы кдифференциации содержанияобучения информатике предложеныН.В.Апатовой, С.А. Бешенковым, Т.А.Бороненко,М.В.Швецким, А.Г.Гейн, С.Г.Григорьевым,М.П.Лапчик, Т.И.Захаровой и другими).

В педагогической наукедифференциацию содержания образованияразделяют на профильную и уровневуюдифференциаций. В обучениипрограммированию дифференциация обучениядолжно включать в себя дифференциациюобучения программированию по тематическимразделам и сложности. Для осуществленияподобной дифференциации необходимосоставить инвариантную и вариативнуючасти содержания обученияпрограммированию.

Современные прикладныепрограммные продукты имеют встроенныеязыки программирования: языки созданиямакросов, языки сценариев и т.д., (например,VBA, ActionScript и т.д.). Поэтому, профильнаядифференциация обучения программированиюпредусматривает, прежде всего, встроенныесредства программирования дляспециальностей неинформатико-математического профиля.

Современноепрограммирование – это искусство описать задачу вдоступной компьютеру форме и решить задачус применением компьютера. В этой связивариативная часть обученияпрограммированию должнасоответствовать уровню и условиямвсеобщей информатизации, а такженаправлениям развития средствпрограммирования.

В новом веке, в «эпохусоздания всемирной информационноймагистрали»^[6], котороепредусматривает создание новых рабочихмест, необходимо включение в вариативнуючасть обучения программированию понеобходимости программирование дляИнтернета, Web-дизайн. Здесь наряду собучением созданию гипертекстов,использованию макроязыка, для успешнойреализации анимации для Интернет-средыобучать встроенным языкам сценариев типаAction Script.

Новая государственнаяполитика в области образованияпредполагает решения проблемыфундаментальной подготовки специалистов вобласти информатики. Программирование какодна из предметных областей наукиинформатики имеет огромное значение приподготовке будущих специалистов.Фундаментальная подготовка специалистов вобласти программированияхарактеризуется целостностью, котораяпредполагает, во-первых, выявлениесущностных оснований и связей визучаемых объектах, во-вторых, обучение,ориентированное на внутренние связисистемы курсов информатики имеждисциплинарные связи.

Как известно,математика и программирование имеют общуюоснову, состоят из общих дисциплин таких,как теория вычислений, математическаялогика, теория множеств, теория графов,теория вероятностей, теория информации.Поэтому, для будущих физиков,математиков, специалистов в областиинформатики вариативную часть курсасоставляет математическая основапрограммирования.

В целяхфундаментализации, обучениепрограммированию необходимо осуществлятьна основе теоретическогопрограммирования, «математическойдисциплины, изучающей математическиеабстракции программ, трактуемых какобъекты, выраженные на формальном языке,обладающие определенной информационной илогической структурой и подлежащиеисполнению на автоматическихустройствах»^[7].

Абстракция исполнения,по мнению Дейкстры, лежит в основе всегопонятия «алгоритма» настолько глубоко, чтообычно ее считают само собойразумеющейся и оставляют без внимания. Еёназначение в том, чтобы сопоставлять междусобой различные вычисления. Иначе говоря,она предоставляет нам способ осмысливанияконкретного вычисления как элементабольшого класса различных вычислений; мыможем отвлечься от взаимных отличийэлементов такого класса и, руководствуясьопределением класса в целом, высказыватьутверждения, применимые к каждому егоэлементу, а, следовательно, справедливые идля конкретного вычисления, которое мыхотим рассматривать^[8]

.

Модели вычислений, какмодель последовательных программ спамятью, или операторных программ, и модельрекурсивных программ заложены в основетеоретического программирования истроятся над некоторой абстрактнойсистемой , образованной предметной областью, конечнымнабором функциональных, предикатных символовс заданным для каждого символа числом егоаргументов.

Обучениепрограммированию предполагает привитиенавыков построения подобных абстракцийпрограмм. Определение класса программпредполагает в свою очередь построениеконструктивного объекта – схемыпрограммы, заданиеконкретной предметной области исопоставление набором конкретных функцийи предикатов –интерпретацию,а также семантики - способа сопоставления каждойпрограмме результатов ее выполнения.Таким образом, возникает необходимостьизучения теории схем программ(функциональная эквивалентность, протоколвыполнения программ, детерминанты(множество формальных протоколов),теоретические положения А.А.Ляпунова,Ю.И.Янова и др.), логическую теорию программ(методы доказательства правильностипрограмм, метод Флойда, динамическаялогика (логики Хоара) и др.), алгебраическуютеорию программ, теорию формальных языковпрограммирования и т.д.

Как мы видим, обучениепрограммированию – как область педагогической наукитребует тщательного и всестороннегоисследования. Для построения целостнойметодической системы обученияпрограммированию необходимы исследованиявсех компонент методической системы: целейобучения, содержание обучения, методов,форм и средств обучения как в условияхдифференциации образованияпредусматривающий, прежде всего,личностно-ориентированный подход, так и вусловиях всемирной информатизации,которое предполагает технический прогрессна пути создания всемирной информационноймагистрали.

ЧАСТЬ 1. Методологияобучения программированию в системекурсов информатики

1.1 Историястановления и развития теории, методикиобучения и воспитания попрограммированию

1.1.1 Развитие истановление информатики, какфундаментальной науки

История становленияи развития теории, методики обучения ивоспитания по программированию неразрывносвязано с развитием и становлениеминформатики, как фундаментальной науки,поскольку программирование является однойиз фундаментальных областейинформатики.

Один из объективныхфакторов, который ведет к проблеме нашегоисследования, это неустранимая новизнашкольной и вузовской информатики.

Изучение развития истановления информатики, как наукиневозможно без определения терминологии.Однако, как отмечал Р.В.Хэмминг «… несуществует ясного, четкого определениянаучной области», четкого определенияинформатики как науки не существует. «Этосвязано с бурным процессом ее развития, врезультате которого, определения,кажущиеся аккуратными сегодня, становитсянеудовлетворительными уже в ближайшембудущем»^[9].

Проблема исследованияинформатики, как науки, ее развитие истановление исследовались многимиучеными. Известны различные определенияинформатики.

А.Я.Савельев, Н.М.Когдов,Б.А.Сазонов, Э.К.Скуратович, А.Г.Дьячко далипонятие информатики, как науки о методах исредствах обработки информации и решениязадач в электронных вычислительныхмашинах и отмечают, что круг вопросов,относящихся к информатике очень широк.Понятие информатики «объединяет различныестороны программирования и использованияЭВМ, а также методов их конструирования иразработки программного обеспечения»(Бауэр Ф.Л., Гооз Г.).

В настоящее времяпредмет и задачи информатики определяютсуть этой науки.

В учебном пособииС.В.Симоновича дано следующее определение:«информатика - это техническая наука,систематизирующая приемы создания,хранения, воспроизведения, обработки ипередачи данных средствами вычислительнойтехники, а также принципы функционированияэтих средств и методы управления ими». Тамже сказано, что информатика очень близка ктехнологии, поэтому ее предмет нередконазывают информационной технологией. …Информатика определяется как практическаянаука. «Ее достижения должны проходитьподтверждение практикой и приниматься втех случаях, когда они соответствуюткритерию повышения эффективности. Одной изосновных задач информатики выделенонаправление для практических приложений,такое как программирование (приемы, методыи средства разработки компьютерныхпрограмм), где под эффективностью понимаютобъем программного кода, создаваемогопрограммистами в единицу времени.

В информатике всежестко ориентировано на эффективность.Вопрос как сделать ту или иную операцию,для информатики является важным, но неосновным. Основным же является вопрос, каксделать данную операцию эффективно»(Симонович С.В., с.36).

Более общее определениеинформатики принадлежит А.П.Ершову:«Информатика- это отрасль науки, изучающаявопросы, связанные с поиском, сбором,хранением, преобразованием ииспользованием информации в самыхразличных сферах человеческойдеятельности».

С точки зрения А.П.Ершова «информатика – это находящаяся впроцессе становления наука, изучающаязаконы и методы накопления, передачи иобработки человеческой деятельности,связанной с применением ЭВМ».

В последующем А.П. Ершовдает более интересное определение:«информатика – это наука о правилахцелеустремленной деятельности».

В словаре (БоковскийА.В., с.132-133) термин информатикиопределяется следующим образом: informatics,информатика –термин используется в основном вевропейских странах и в большей степениотносится к теоретической дисциплине. (см.также computer science –информатика- общее название длягруппы дисциплин, занимающихся различнымиаспектами применения и разработки ЭВМ:программирование, прикладная математика,языки программирования и операционныесистемы, искусственный интеллект,архитектура ЭВМ).

Известно представлениеинформатики в виде трех частей, которыеобозначаются терминами

- hardware- техническиесредства,

- software – программныесредства,

- brainware – алгоритмическиесредства.

И всем известно, что безвторой и третьей частей первая частьстановится ненужной.

Из вышесказанногоследует, что информатику необходиморассматривать как науку, имеющую какфундаментальное, так и прикладноенаправления, изучающие всесторонниепроцессы накопления, передачи и обработкиинформации и их использование в различныхсферах деятельности человека.

Предметом изученияинформатики В.Белошапка считает «новыйсистемно-информационный язык,предназначенный для описания моделей (исоответственно, сами эти модели какконструкции языка), а методом (определяющимее применения) - формализации.… Подформализацией понимается выделениеформального компонента изучаемогообъекта».

Р.Дименштейн и А.Яковлевсчитают, что самой перспективнойтрактовкой информатики является наука оформализованном общении.

Таким образом, истоки ипредпосылки информатики, а также историяразвития информатики определяютпервостепенную задачу информатики – формализациюосновных понятий информатики, как науки. Всвязи с этим рассмотрим категории иаксиомы теоретической информатики.

Для формирования новойфундаментальной науки необходимо вопервых, определить предметную область,во-вторых, создать систему основныхпонятий и аксиоматики, и в третьих,разработать математический аппарат длярешения прикладных задач.

Важной задачейформирования фундаментальной наукиявляется создание понятийногоаппарата.

В.Белошапка выделяетследующие центральные термины новогосистемно-информационного языка:

1. система,
2. модель
3. язык
4. информация
5. структура
6. операция
7. инвариант.

В нашем пониманиимодель является информационной.

В.А.Острейковский всюсистему категорий (понятий) информатикипредставляет следующими тремяэлементами:

- понятия,заимствованные информатикой из другихнаук (информация, информационный шум, бит,байт, цель, управляющая и управляемыйобъект (система), прямая и обратная связи ит.д.),

- оригинальные понятияи аксиомы, отличающиеся принципиальнойновизной (информационный ресурс,социальная энтропия, информационная средаи т.д.),

- понятия более низкихиерархий - субпонятия, раскрывающиесодержание каждого из основных понятийинформатики, как метанауки.

Первой, фундаментальнойосновной категорией информатики является«Информационный ресурс», который имеетформально-логический и семантическийаспекты. «Информационные ресурсы – это совокупностьинформации и средств её обработки,которыми располагает общество»^[10].

Формально-логическийаспект получил развитие в семидесятые годыи сформирован в результате обобщенияпрактики компьютеризации инженерийзнаний. Однако недостаточность обобщенныхпредставлений в областиавтоматизированных информационных систем(их функции, общей структуры и т.д.) дляразвития области искусственногоинтеллекта породила необходимостьформирования семантического аспекта.Главным объектом изучения здесь являетсясоотношение знания и информации, перехододного во второе, фазовый переход знания всоциальную силу. Слияниеформально-логического и семантическогоаспектов формирует фундаментальноепонятие «Информационного ресурса».

Следующей по приоритетуфундаментальной категорией информатикиявляется «Социальная энтропия», котораяхарактеризует управленческие процессы иуровни их осуществления. «Социальнаяэнтропия - это мера отклонения отнекоторого состояния, принимаемого заэталонное, оптимальное по критериюнедоиспользования информационногоресурса. В теории информации Шеннонаэнтропия – этомера неопределенности случайной величинылюбой природы» (В.А. Острейковский,с.32-33)

Категория«Информационная среда» представляет собойобъект и управляющую систему.«Информационно-учебная среда – это совокупностьусловий, способствующих возникновению иразвитию процессов информационно-учебноговзаимодействия между обучаемыми,преподавателем и средствами новыхинформационных технологий, а такжеформированию познавательной активностиучащихся при условии наполнениякомпонентов среды (различные видыучебного, демонстрационного оборудования,сопрягаемого с компьютером, программныесредства и системы, учебно-наглядныепособия и т.д.) предметным содержаниемопределенного учебного курса»^[11].

Категория«Информационная напряженность поля»представляет собой силу «побудительныймотив, с которым объект и его средадействуют на управляющую подсистему,вызывая ее действия по снятию возникшейэнтропии, обеспечению достижения объектомновой цели или перевода всей системы вновое целевое состояние в течениеопределенного времени. Сила и степеньнапряженности информационного полязависят от двух факторов: разницы энтропийцелевого и исходного состояний системы(энтропийного пространства) и временидостижения новой цели (энтропийноговремени)» (Острейковский В. А.).

Аналогично можнорассмотреть и другие категорииинформатики.

Рассмотрим аксиоматикуинформатики, то есть фундаментальныесоотношения, которые являются решающим встановлении науки информатики.

Известно, чтоаксиоматика вводится дедуктивнымпутем.

Управляющая системаимеет иерархическую структуру. Самыйверхний элемент данной системы считаетсяглавным и называется наблюдателем.

Острейковский В.А.приводит следующие аксиомыинформатики.

Аксиома 1. Отнаблюдателя к каждому элементууправляющей системы идет исходныйинформационный поток в битах- :

(1)

где, -количество исходящих от наблюдателясигналов,

- энтропияисходящих от наблюдателя сигналов.

Аксиома 2.Информационная напряженность каждогоэлемента управляющей системы определяется информационным воздействиемна него наблюдателя (исходныминформационным потоком) с учетом энтропииданного элемента Hj:

(2)

В содержательномаспекте энтропия любого элементауправляющей подсистемы является показателем его способности ктворчеству, т.е. функционированию с учетомотрицательной обратной связи с объектом.Если = 1, это означает, чторассматриваемый элемент управляющейподсистемы лишь воспринимает иретранслирует команды наблюдателя и невырабатывает собственной информаций, т.е.не осуществляет корректирующихвоздействий на объект управления с учетомконкретных условий. Если =0-управляющий элемент осуществляеткорректирующих воздействий на объектнезависимо от наблюдателя, полностьюсамостоятельно. При 0<<1управляющий элемент не толькоретранслирует командную информацию,идущую от наблюдателя, но и вноситсобственный творческий вклад винформационный потенциал управляющейподсистемы. Например, если =0,5, тоэлемент в два раза усиливает направленныйна него информационный поток.

Аксиома 3.Информационная напряженность всейуправляющей подсистемы равна сумменапряженности всех ее элементов, включая инаблюдателя:

(3)

где

- информационнаянапряженность конкретного -го элемента;

- число элементовуправляющей подсистемы.

Равенство (3) не совсемточно: здесь должна быть не простая сумма, аформула, подобная выражению типа цепнойреакций в ядерной физике.

Аксиома 4. Соотношениемежду полным информационным потокомI воздействующимна объект управления за период егоперехода в новое целевое состояние,информационной напряженностью Q и энергия объектауправления Е,затрачиваемой объектом управления напереход в новое состояние:

Е= Q-I,(4)

причем энергия имеетсмысл и размерность информационнойэнергии.

Полный информационныйпоток Iсоответствует полезной работе управляющейподсистемы за весь период перехода объектав новое целевое состояние. Отсюда можнокачественно и количественно определитьинтенсивность информационной работы всейподсистемы и каждого ее элемента, отнеся еек тому или иному отрезку времени.

Аксиома 5. Работауправляющей подсистемы А (осуществлениефизической работы, затратывещественно-энергетических ресурсов наосуществление информационной работы)состоит из двух частей:

A=a+b,

где, а - внутренняя работауправляющей подсистемы, затраченная накомпенсацию ее исходной энтропии; b-работа, направленнаяна объект, т.е. усилия управляющейподсистемы на ее информационнуюотдачу.

Согласно второму началутермодинамики (b), т.е. энтропия замкнутогопространства (системы), может тольковозрастать. Для осуществления обратногопроцесса - стабилизации и пониженияэнтропии, нужны компенсационные усилия.Эти компенсационные усилия затрачиваетуправляющая подсистема - осуществляетработу по удержанию всей системы наисходном энтропийном уровне (а), чем выше исходнаяэнтропия, тем большую внутреннюю работудолжна осуществлять управляющаяподсистема.

Аксиома 6. Полезнаяработа управляющей подсистемы (b) должнасоответствовать полному информационномупотоку I зарассматриваемый период времени.

Таким образом, основнойзадачей информатики является разработкасредств, методов построения, анализа иобобщения информационных моделейпредметной области.

Мы согласны сутверждением М.В.Швецкого, что информатика(аспектно-объектная наука) – этофундаментальная естественная наука,предметом которой являетсяаксиоматическое изучение алгоритмов иструктур данных (информационных моделей),которые являются формализованнымописанием процессов накопления, передачи иобработки информации (информационныхпроцессов). Систематическое изучениеинформационных моделей предполагаетрассмотрение их теории, проектирования,анализа, эффективной реализации с помощьювычислительных систем, социальных,естественно-научных и техническихприложений (Швецкий М.В., с.33).

Применение компьютерадля решения задач и обработки потоковинформации разной природы связано сосвоением информационного моделирования ипрограммирования.

ПрофессорЕ.Ы.Бидайбеков определяетфундаментализацию, как ведущий принципсодержания образования, котораяобеспечивает будущему специалистувозможность адаптации при постоянномизменении технологии профессиональнойдеятельности. И заключает, что«фундаментализация заключается в единствефактологической, мировоззренческой иметодологической сторон изученияпредмета, достигаемые на широкой научнойоснове. Фундаментальностьобщеобразовательной и профессиональнойподготовки означает овладение обобщеннымивидами деятельности, умениями,обеспечивающими решение множества частныхзадач в разнообразных областяхдеятельности» (Бидайбеков Е.Ы., с.17). Здесьже отмечается, что «основные разделыфундаментальной подготовки в областиинформатики включают в себя: алгоритмы,введение в программирование (с учетомизвестных, в настоящее время парадигмпрограммирования), структуры данных,технология разработки программногообеспечения, архитектура ЭВМ, принципыкомпьютерной графики, принципы трансляции,операционные системы, базы данных иинформационный поиск, искусственныйинтеллект, анализ и моделирование систем,дискретная математика, теоретическоепрограммирование.

Повышения уровняфундаментальности образования поинформатике мы видим, прежде всего, вдальнейшем совершенствовании изученияоснов программирования и систематическогоизучения основ информационногомоделирования» (Бидайбеков Е.Ы., с.18).

Информатика делится натеоретическую и прикладную. Еслитеоретическая информатика изучает вопросытерминологии и определения информатики,математические основы информатики,проблемы информационных ресурсов иинформатизации общества, то прикладнаяинформатика рассматривает процессы сбора,передачи, обработки и хранения информации,теоретические средства реализацииинформационных процессов, алгоритмизациии программирования. Информация здесьберется в качестве сведений, которыедолжны снять в определенной степенинеопределенность получателя и пополнитьновыми полезными сведениями(Острейковский В. А., с.102).

Первое направлениеинформатики –теоретическая информатика соответствуетфундаментальному научному направлениюинформатики. Прикладная информатикасоответствует прикладному научномунаправлению информатики, и основнымобъектом изучения выступаютинформационные технологии.

В целяхфундаментализации образованиясовершенствование изучения основпрограммирования необходимо проводить врамках современной парадигмы образования,сформированное на начало века на основеинформационного моделирования, ибоосновной смысл обучения информатике ипрограммированию состоит именно вполучении навыков оперированияинформационными потоками в обществе иумений строить информационные моделирешаемых задач из областипрофессиональной деятельности.

Фундаментализацияобразования в области программирования,несомненно, должна осуществляться в планевыделения, определения ролиматематических основпрограммирования.

Для совершенствованияобучения основам программирования в вузенеобходимо определить роль и местопрограммирования в общей системе курсовинформатики в высшей школе.

1.1.2 Программирование вобщей системе курсов информатики в высшейшколе

Рассмотрим практическую реализациюметодической системы обученияпрограммированию в общей системе курсовинформатики в высшей школе страны васпекте формирования информационнойкультуры студентов в вузах РеспубликиКазахстан.

В настоящее время в соответствии сгосударственным образовательнымстандартом высшего профессиональногообразования для всех специальностейестественных и гуманитарных образованийинформационная культура будущихспециалистов формируется в результатеизучения курса информатики. Согласнотиповым учебным планам [202]-[210] основнымиразделами курса являются: аппаратныесредства современных компьютеров,программные средства компьютеров,компьютерные сети и сетевые технологии,основы защиты информации и другие.Алгоритмы и языки программирования, такили иначе, входят в учебный план всехспециальностей, то есть включается или какотдельный раздел или как подраздел раздела«Инструментарий технологиипрограммирования». И одной из основныхзадач дисциплины «Информатика» являетсяобучение студентов алгоритмизациипрофессиональных задач, основампрограммирования в информационныхсистемах по областям.

Для подготовки будущихспециалистов, таким образом, необходимасистема курсов, которая соответствует сутипонятия информатики, как научнойдисциплины.

Место курсапрограммирования в системе курсовинформатики описывается Э.И. Кузнецовымв виде матрицы, строками которой являютсяследующие разделы:

Алгоритмы и структурыданных;

Языкипрограммирования;

Архитектура;

Численные и символьныевычисления;

Операционныесистемы;

Методология и инженерияпрограммного обеспечения;

Базы данных иинформационный поиск;

Искусственныйинтеллект и автоматизация;

Взаимодействие«человек-компьютер».

Важность дисциплиныпрограммирования в настоящее времяотмечено Н. Вирт.

Выделяяпрограммирование как отдельную область,А.П. Ершов сформулировал научныенаправления следующим образом:

Алгоритмика;

Программирование;

Теория вычислительногоэксперимента;

Теоретические основывычислительной техники;

Статистическая теориятеории информации;

Искусственныйинтеллект и информалогия.

В учебной программе поинформатике должны быть охваченыфундаментальные вопросы информатики,компьютерных систем и информационныхтехнологии. И к ним относят такиевопросы, как «Понятия информации, сигнала,величины и алгоритма; Понятия о типахзначений величин, структурах данных иформальных алгоритмических языках. Методыуточнения понятия алгоритма и их роль.Понятие об алгоритмической неразрешимостии сложности алгоритмов. Понятие языковпрограммирования и вычислительной модели.Понятие об отладке программ,информационных технологиях иинструментальных программных средствах.Понятие базы данных и их моделей. Понятие осистеме управления базами данных.Необходимость сетевого взаимодействиякомпьютеров и виды протоколов.Коммутируемые и некоммутируемые методыпередачи и приема информации. Пакетный иинтерактивный режим в сетях. Адресация имаршрутизация в сетях. Сеть INTERNET. Понятиеоб информационных системах. Пакетыприкладных программ. Системное,функциональное и информационноенаполнение пакетов прикладных программ ит.д. Изучение этих вопросов, безусловно,составляет необходимую основу знаний длястудентов по всем специальностям»(Шарипбаев А.А.,с.156).

Как уже ранееотмечалось, в соответствии сгосударственным образовательнымстандартом высшего профессиональногообразования программирование включено всостав курса информатики, в общепредметныйблок. Эта дисциплина в структуре высшегообразования студентами всехспециальностей изучается в первыхсеместрах.

Рассмотрим местопрограммирования, отведенное в типовыхучебных планах [202]-[210].

Для студентов рядаестественнонаучных специальностей(010700-011500, 510730-511030, 511230, 511430), гуманитарныхспециальностей и специальностейискусства и культуры (020000, 060000, 090100, 090200, 090800,090000-091200, 091500, 520130-520430, 520730, 520930-521830, 522030, 5222130,540230), специальностей и направленийподготовки естественных образований(0301000-030300, 521930) в курсе «Информатика» и длястудентов специальностей и направленийгуманитарных образований (030500-030900, 031100-032200,540330) в курсе «Математика и информатика»вводится в качестве раздела«Инструментарий технологиипрограммирования». Данный раздел включаетвопросы создания программного продукта,языков программирования, основыпрограммирования.

Студенты экономическихспециальностей и направлений подготовки(062000, 080000, 090300, 090400, 090700, 090300, 090900, 091341, 091400,091600, 460100, 460200, 520530, 520830, 522230, 52330, 540430, 541530, 070000)изучают программирование в разделе«Основы алгоритмизации ипрограммирования». Следует отметить, чтоизучение элементов программирования(например, на встроенных языках VBA и др.)возможно при прохождении и другихразделов: Табличные процессоры,Графические редакторы, Базы и банки данныхи т.д.

Курс информатики длястудентов сельскохозяйственныхспециальностей (450100-451000, 451500, 451700) такжепредусматривает изучениепрограммирования в разделе «Этапы решениязадач АПК. Алгоритмы и языкипрограммирования».

Студентыестественнонаучных специальностей инаправлений подготовки (010100-010600, 510130-510430)изучают программирование многоэтапно.Первая точка входа в проблемупрограммирования студенты осуществляют вкурсе Информатики при изучении разделов:Введение в программирование. Основыалгоритмизации задач, Программирование наалгоритмическом языке. В последующем наначальных курсах в рамкахгосударственного компонента образованиячетыре семестра изучают курс «Языкипрограммирования». А затем, курсы:«Практикум на ЭВМ», «Системноепрограммирование», «Программирование вИнтернет», «Теория языковпрограммирования и методы трансляции»,«База данных и информационные системы(Языковые средства современныхСУБД)».

Быстрый темпинформатизации общества потребовалпересмотра информационной итехнологической подготовки кадров всехспециальностей. Для реализации икоординирования политики информатизацииобразования в вузах страны созданы кафедрыинформатики и информационных технологий.Выше изложенная структура курсаинформатики разработана и внесенаведущими вузами Республики Казахстан, какКазНУ им. Аль-Фараби, КазНТУ им. Сатпаева,АГУ им. Абая, КарГУ им. Букетова, КарГТУ ит.д. и утверждена Министерствомобразования и науки Республики Казахстан.[202]-[210].

Таким образом, системакурсов информатики включает изучениепрограммирования студентами всехспециальностей. Однако содержательноенаполнение курса зависит от многихфакторов.

Как было отмечено ранее,студенты имеют первоначальныепредставления об алгоритмах ипрограммировании. Однако ограниченностьучебных заведений в разной степениместными условиями и нехваткойквалифицированных педагогических кадров,делает недостаточной подготовку будущихстудентов.

Профессиональныйинтерес к программированию проявляют восновном, студенты физико-математическогонаправления. Для них важно пониманиепринципов создания моделей, адекватноотображающих реальные процессы иприродные явления, которые превращаюткомпьютер в инструмент исследования иполучения новых знаний об исследуемыхявлениях, т.е. делают компьютеринструментом познания.

Никлаус Вирт отметилеще одну сторону проблемы, связанной собучением программированию в вузе«Посвятив существенную часть своейкарьеры доведению искусства созданияпрограмм до такого уровня, чтобы его можнобыло преподавать методично исистематически, я разочарован вдоминирующих разрушительных тенденциях».Он сетует относительно выбора языкапрограммирования: «При поддержкеколлег-единомышленников и в упорномпротивостоянии рутинерам, Паскальраспространился в учебных заведениях ипроник в индустрию. Это произошло, несмотряна могучую конкуренцию со стороныиндустрии и других больших организаций, всоперничестве PL/1, Алгол 68 и Ада. Однаконаследники Паскаля, существенно егопревосходившие, Модула-2 и Оберон, неполучили должного внимания средипреподавателей, и сами пали перед лицомсамого недостойного из соперников – С. Самогонедостойного, т.к. в этом языке былинарушены все открытые к тому временипринципы серьезного программирования. Онзапутывает студентов, допуская разныйсмысл для х = у и у = х и принуждая всехписать х = = у вместо обычного х = у. Только заодни эти пороки он заслуживает изгнания изучреждений образования. Однако сей,уродливый синтаксис был целикомвоспроизведен в языке Java, принятиекоторого академическим сообществомпроизошло, по меньшей мере, отчастиблагодаря этой преемственности».

Студентам,специализирующимся по другим направлениямнеобходимо, прежде всего, овладениепрограммными средствами для изученияготовых компьютерных моделей. Например,для осуществления анализа экологическойситуации или развитие экономическихпроцессов в зависимости от определенныхусловий.

Современноепреподавание информатики, новыхинформационных технологий студентам,специализирующимся по другимнаправлениям, сводится лишь к изучениюпользовательских аспектов курса, т.е.освоению простейших способов обработкитекстовой, табличной и др. информации.Однако для их полноценнойпрофессиональной деятельности важноумение использования возможностейприкладных программных продуктов таких,как создание дополнительных кодов(скриптов) для управления объектами вданной программной среде.

Например, в Microsoft Word(Microsoft Excel) выполнение какой-либо задачиможно автоматизировать с помощью макроса.Макрос — этонабор команд и инструкций, выполняемых какодна команда. Для создания макроса MicrosoftWord (Microsoft Excel) используется один из двухметодов: использование средства для записимакросов и прямое программирование вредакторе Visual Basic. В редакторе Visual Basic можнотакже написать очень сложные макросы,которые не могут быть записаны первымспособом. Кроме того, редактор Visual Basicпозволяет получить вспомогательныесведения, помогающие при создании макроса,в частности, справочную информацию обобъектах и их свойствах. В работах (ИжогинЯ. В.; Мануйлов В. Г.; Плеухова Л. Ф.; ГутовскаяГ. В.; Оборнев Е. А.) рассмотрены возможностиприменения электронных таблиц при решениипрактических задач по разным областямпрофессиональной деятельности сиспользованием элементовпрограммирования на Visual basic forapplications.

Flash-технологиям тожесвойственно наличие встроенной средыпрограммирования. «Flash - это наиболееестественный переход от несерьезных игр ксерьезному программированию… Языкпрограммирования ActionScript, применяемый присоздании анимации во Flash, приходится«родным братом» языку программирования JavaScript. Так, что до серьезногопрограммирования считается один шаг. …Проблемы стимулируют попытки их решения.Решения ставят новые проблемы. Это и естьдорога прогресса» (Переверзев С. И.).

Подобные примеры можноприводить относительно Internet-технологии,Flash-технологии и других технологий. Дляполного использования возможностей данныхтехнологий необходимо знание простейшихкоманд и инструкций встроенного языка дляпостроения кодов.

Таким образом, обучениепрограммированию в системе курсовинформатики в высшей школе приобретаетнеобходимость для специальностей всехнаправлений. Обучение программированию взависимости от специальности должно бытьдифференцированным.

Умение программироватьдолжно, быть дифференцированно взависимости от профессиональнойнаправленности. Если для неинформатико-математических и физическихспециальностей необходимо пониманиеосновных принципов программирования,умения создания простейших кодов вовстроенной среде программирования, то длястудентов специальностей физики,математики, информатики, компьютернойобработки информации и систем управлениянеобходимы практика программирования изнание теории алгоритмов, методовинформационного моделирования,достаточных для решения прикладныхзадач.

Современное состояниеобучения программированию в высшей школепретерпевает трудности, связанные сутратой актуальности учебного материалакурсов информатики, обусловленныеразвитием научно-технического прогресса.Поэтому требуется периодическоеобновление учебного материала, его заменана наиболее современный материал. В связи сэтим, возникает проблема отбора содержанияобучения.

1.2 Тенденции развитияметодологических подходов к обучениюпрограммированию

В результате анализамноголетние обсуждения, дискуссий иконкретных исследовательских разработокВ.П.Пидкасистым сформулировано следующееопределение методологии педагогики иметодологические характеристикиисследований.

Методология педагогикиесть система знаний об основаниях иструктуре педагогической теории, опринципах подхода и способах добываниязнаний, отражающих педагогическуюдействительность, а также системадеятельности по получению таких знаний иобоснованию программ, логики и методов,оценке качества исследовательской работы.

Как и наука в целом, этаотрасль научного познания выступает в двухаспектах: как система знаний и как системанаучно-исследовательской деятельности.Имеется в виду два вида деятельности:

-методологическое исследование(задача – выявлениезакономерностей и тенденций развитияпедагогической науки в ее связи спрактикой, принципов повышенияэффективности и качества педагогическихисследований, анализ их понятийногосостава и методов);

-методологическое обеспечение(использоватьметодологические знания для обоснованияпрограммы исследования и оценки еекачества).

Выделяют четыре видапедагогической деятельности:

- практическаядеятельность,

- административнаядеятельность,

- научная работа вобласти педагогики,

- деятельностьвнедрения, передачи педагогических знанийна практике^[12]

.

Методологическиехарактеристики научного исследования впедагогике определяются такимипризнаками, как научно-познавательныйхарактер цели (выявление эффективного илииного научно обоснованного методаобучения, формы проявления воспитательнойфункции самостоятельной работы), выделениеспециального объекта исследования(объектом исследования в нашем случаеявляется обучение программированию),применение специальных средств познания(проведение эксперимента, создание модели,построение гипотезы), однозначностьтерминологии.

В соответствииметодологическим характеристикамисследования в педагогике рассмотримисследования тенденций развитияметодологических подходов к обучениюпрограммированию.

В новых условияхразвития общества особое вниманиеуделяется воспитанию личности будущегоспециалиста. Главной задачейпедагогической науки является задачавоспитания, которая заключается вличностном росте студента в процессепрофессионального становления, адаптациик условиям социальной жизни в обществе.

Высокая духовнаякультура, разносторонность интересов,широкое мировоззрение – есть необходимыекачества выпускника любого вуза. Наряду собщими направлениями воспитательнойработы имеются направления работысогласно специфики вуза.

Исследованиюпрофессиональной направленности обученияи профессионально ориентированногопроцесса обучения посвящены ряд научныхтрудов (Бидайбеков Е.Ы.; Кузьмина Н.В.;Власова Е.З.; Городничева А.С.;Белобородова С.В.; Резниченко А.Н.;Мордкович А.Г. и др.).

ПрофессорЕ.Ы.Бидайбеков отмечает, чтопрофессиональная направленностьвыражается в специализации отборасодержания учебной дисциплины, болеецеленаправленном осуществлениимежпредметных связей с учебными курсами,определяющими профиль подготовкистудентов.

Под профессиональнойнаправленностью Н.В.Кузьмина имеет в видуинтерес к профессии и склонностьзаниматься ею. Понятие «направленность»включает в себя представление о цели,мотивы, побуждающие к деятельности иэмоциональное к ней отношение (любовь,удовлетворенность, потребность).

Во многих трудахпредметом исследований выступаетпрофессионально-педагогическаянаправленность обучения (Бидайбеков Е.Ы.;Кузьмина Н.В.; Городничева А.С.; Власова Е.З.;Белобородова С. В.; Резниченко А.Н.;Мордкович А.Г.).

Так, например, средстваи источники формирования направленностиисследованы Н.В. Кузьминой.

Дидактическаятехнология развитияпрофессионально-педагогическойнаправленности студентов в процессеовладения ими культуройконтрольно-оценочной деятельностиразработана А.С.Городничевой. Согласнофундаментальных принципов С.Л.Рубинштейна:принципы детерминизма, единствасознания и деятельности, внутреннейопосредованности внешних воздействий и наоснове психологической теориидеятельности А.И. Леонтьева в данной работепоказана возможность развитияпрофессионально-педагогическойнаправленности студентов на основеличностно-деятельного подхода. При этомсубъект учения с самого начала становитсяв активно-деятельностную позицию, апотребности учащихся в справедливой иобъективной оценке ихучебно-познавательной деятельностиоказывается системообразующими.

В докторскойдиссертации Е.З.Власовой рассмотренытеоретические основы и практикаиспользования адаптивных технологийобучения в профессиональной подготовкестудентов педагогического вуза. Подадаптивной технологией обученияпонимается последовательностьвзаимообусловленных адаптивныхдействий преподавателя и обучаемого сучетом его личностнойпрофессионально-образовательнойориентации и направленных на эффективнуюподготовку специалистов с качествами, ссоответствующими современнымипотребностями общества. Используемыепри этом субъектами учебного процессаметоды, средства и формы обученияориентированы на активизацию механизмовсамоорганизации и саморазвитияобучаемого.

В данной работе (ВласоваЕ. З.) также показано, что повышение уровняготовности студентов к профессиональнойдеятельности характеризуется такимипоказателями как развитие способности кформированию нового знания, к рефлексии, кмноговариантному решению задач, кпроектированию своей профессиональнойдеятельности и умению вступать вовзаимодействие с профессиональнойсредой.

В исследованияхС.В.Белобородовой дано теоретическоеобоснование подхода к реализациипрофессионально-педагогическойнаправленности историко-математическойподготовки студентов в педвузе,основанного на результатах всестороннегоанализа педагогического значения историиматематики и идеях историко-генетическогометода; методическая системаисторико-математической подготовкибудущих учителей, включающая в себя цели,содержание, формы, методы и средстваисторико-математической подготовки.

А.Н.Резниченкорассматриваетпрофессионально-нравственноесамовоспитание студентов как условиеразвития педагогической культуры будущегоучителя. Автором разработанытеоретические основыпрофессионально-нравственногосамовоспитания студентов на основеанализа взаимосвязи педагогическогообразования и самовоспитания: раскрытасущность процесса самовоспитания какуправления собственнымличностно-профессиональным развитием,изучены возможности студентов,направленность и содержание ихдеятельности по самовоспитанию, выявленыособенности педагогического руководстваэтим процессом, раскрыта рольличностно-ориентированного образования встимулировании студентов кпрофессионально-нравственномусамовоспитанию, выявлены взаимосвязи ивзаимовлияние процессовпрофессионально-нравственногосамовоспитания и формированияпедагогической культуры будущего учителя,обоснована и проверена технологияпедагогической поддержки процессовличностно-ориентированногосамовоспитания на учебных занятиях.

Концепцияпрофессионально-педагогическойнаправленности обучения раскрытыМ.В.Швецким с помощью приведенных нижешести педагогических положений – принциповпрофессионально-педагогическойнаправленности обучения, первые четырекоторых принадлежат А.Г.Мордковичу.

1) Принципфундаментальности. В области информатикинеобходима фундаментальная подготовка,которая обеспечивает глубокие и обширныезнания по дисциплине. Фундаментальность нецель, а средство подготовки будущегоспециалиста, поэтому должна бытьсогласована с нуждами приобретаемойпрофессии.

2) Принцип бинарности.При построении курса информатикинеобходимо объединение общенаучной иметодической линий.

3) Принцип ведущей идеи.Ведущей идеей курса информатики впедагогическом вузе является связивузовского и школьного курсовинформатики.

4) Принципнепрерывности. Все курсы, относящиеся кинформатике, должны участвовать в процессенепрерывного постижения студентамиэлементов педагогическойдеятельности.

5) Принцип использованияв педагогической деятельностипреподавателя педвуза новыхинформационных технологий. Здесьнеобходимо учитывать, определениеМ.И.Жалдака, что информационная технологияявляется «совокупностью методов итехнических средств сбора, организации,хранения, обработки, передачи ипредставления информации, расширяющаязнания людей и развивающая их возможностипо управлению техническими и социальнымипроцессами». И необходимо помнить, чтосовременные информационные технологиипостепенно выделяются в научноенаправление.

6) Принципсистематического использования новыхинформационных технологий в обучении(НИТО). Прикладной сутью НИТО являютсятехнология компьютерного обучения. Сутьпринципа систематического использованияНИТО следует из общих принциповкомпьютерного обучения, сформулированныхВ.А.Извозчиковым: педагог высшей школыдолжен уметь использовать компьютер какорганичное средство учебного процесса и,кроме того, обладать широким видением ипониманием информационной картины мира,осознавать свое высокогуманное и ведущееназначение в этой информационной среде. Врезультате обучения студент долженуяснить доминирующую роль классическихметодов педагогики над методамиавтоматизированного обучения, ведущеезначение личности педагога, его знаний иумений в учебной среде, насыщеннойметодами и средствами НИТ.

Выше приведенныепринципы профессионально-педагогическойнаправленности обучения математике иинформатике в силу их универсальностиможно перенести на обучениепрограммированию.

Для профессиональногостановления будущего специалиста наряду схорошей теоретической подготовкойнеобходим высокий уровень овладенияпрактическими умениями и навыками.Поэтому, необходимо осуществлять связьучебно-профессиональной деятельностистудентов с научным осмыслением своегоопыта, моделируя практические процессы научебных занятиях отрабатывать важныепрофессиональные умения и навыки.

Создавая модельпрактической профессиональной задачи,студенты учатся самостоятельно отбиратьнаучную информацию из области будущейпрофессиональной деятельности ипрактически ее применять. При разработкеконкретного проекта им приходится читать,анализировать справочники, энциклопедии,научно-методические периодическиеиздания, собирать необходимую информациюиз Интернета и других источников.Практически реализуя свою модель,программируя в подходящей среде, ониполучают конкретные навыки в областиинформационных технологий.

Известно, чтозначительная часть знаний усваиваетсянепосредственно студентами в процесседеятельности. Поэтому полноценноеовладение будущей профессией невозможнобез правильно организованной практическойдеятельности студентов. Организуяпрактическую деятельность, дляприобретения профессиональных навыковцелесообразно поэтапное прорабатываниеотдельных элементов.

Как уже было отмечено,профессиональная направленностьдеятельности должна осуществляться как посодержанию, так и по организациивоспитательного процесса.

Исследуя труды многихавторов О.Н.Пушкина в качестве одного изкомпонентов саморазвития выделяетсамореализацию и приводит её следующееопределение. Под самореализацией впедагогике понимается осуществление себя,обнаружение и, вследствие этого, развитиесвоих возможностей: предъявление иобогащение смыслов деятельности иповедения, осуществление спектрапотребностей, углубление вкусов, усилениесвободы индивидуального развития итворчества и пр.

Известно, что длясамореализации студентов больше подходитвнеаудиторная деятельность, то естьсамостоятельная работа. Посколькуличность формируется и развивается вдеятельности и саморазвитие студентаявляется двусторонним процессом,участниками которого являются как студент,так и преподаватель, то преподавателямнеобходимо создать больше возможностейдля целенаправленного воздействия напрофессиональное становление студентов,на формирование творческойличности.

Таким образом, цельюпрофессионально направленного обученияявляется формирование у студентовгражданских и профессиональных качеств,отвечающих интересам развития личности,общества, качеств подлинных патриотовРодины.

В основу реализацииданной цели нами положены следующиепринципы:

1) гуманизация, вучебно-воспитательном процессе постояннодолжны присутствовать элементысамореализации личности, связь ивзаимоотношения с окружающим миром,обеспечивающим раскрытие индивидуальноготворческого потенциала и возможностьпрофессионального роста;

2) вариативность,учебно-воспитательный процесс в целомдолжен быть организован и построен сучетом профессионального направлениявыбранной специальности;

3) целостность,учебно-воспитательный процесс долженотражать все ключевые ценности:профессионализм, нравственность,интеллект, а также гражданственность,общечеловеческая и информационнаякультуры, самоценность, уникальностьличности, то есть утверждение и проявлениеличности;

4) творчество,учебно-воспитательный процесс долженразвивать творческие способности каждогостудента.

Формированиепрофессионализма и умение работатьтворчески, должно осуществляться приизучении как специальных, так иобщеобразовательных дисциплин.

Таким образом, имеемтенденцию развитияметодологических подходов обученияпрограммированию, как профессиональнуюнаправленность обученияпрограммированию.

Принциппрофессиональной направленности обученияотносится, в основном, к вариативной частисодержания обучения. Он заключается,прежде всего, в учете требований задач исодержания смежных дисциплин, которыеопределяют профиль специальнойподготовки, к отбору содержания обученияинформатике, в том числе, обучениепрограммированию.

В вариативной частисодержания обучения программированиюдоминирует содержательная линия,базирующаяся на современных технологиях,как скрипт-технологии программирования икомпонентные технологии.

В настоящее время,известно следующее укрупненноераспределение по группам специальностей:инженерно-технические, экономические,гуманитарные, образования,естественно-научные,сельскохозяйственные, медицинские.Профессиональная направленность обучениявыражается в необходимостицеленаправленного и непрерывногоформирования у студентов основпрофессионального мастерства. Всовременных условиях процесс подготовкибудущих специалистов усложняется в связи сбольшим охватом циркулируемой информациив обществе и их быстрым темпомобновления.

В постиндустриальнуюэру для успешной профессиональнойдеятельности специалисту необходимызнания и навыки работы с большимипотоками информации различнойприроды.

Общеизвестно, чтореально существующие явлениявзаимосвязаны и взаимообусловлены. Онимогут быть объективно познаны тогда, когдаучитывается их место среди других явлений,во взаимодействии и в определенных связяхс другими явлениями. Поскольку научноепознание стремится раскрыть системныесвязи и структуру, сущность процессов, тосистемно-структурный подход перспективенв различных областях науки.

В этой связипринципиальное значение при обученииинформатике приобретает проблемамеждисциплинарности (межпредметности)(Нурбекова Ж. К.), которая связана соструктурой содержания образования иотражается в методах, формах и средствахобучения и позволяет систематизироватьзнания студентов, способствуетформированию у них представлений оцелостной картине реального мира, одиалектических взаимосвязяхявлений.

Принципсистематичности является одним издидактических принципов, которыйобусловливает определеннуюструктуру содержания образования, системуподходов, форм и средств обучения.

Наиболее полноеобоснование дидактической значимостимежпредметных связей дал К.Д.Ушинский. Онподчеркивал, что «знания и идеи,сообщаемые, какими бы то ни было науками,должны органически строиться в светлый ипо возможности, обширный взгляд на мир иего жизнь». По мнению К.Д.Ушинского, важноприведение знаний в систему по мере ихнакопления и межпредметные связи можновыводить из психологических основразличных ассоциативных связей (попротивоположности, по сходству, по порядкувремени, единству места, связи развития ит.п.). В настоящее время особо ценным втрудах великого педагога являютсясуждения относительно мировоззренческойроли междисциплинарных (межпредметных)связей, которые способствуют формированиюу студентов взаимосвязанных представленийо предметах реального мира.

Для реализациидидактических возможностеймеждисциплинарных связей необходимоучитывать «осмысление системы и логикипредмета и тех связей, которые существуютмежду отдельными темами и вопросами»(Шимбирев П.Н.). Дидактическимпреимуществом осуществлениямеждисциплинарных связей являетсявзаимное использование знаний, устранениедублирования, формирование целостнойсистемы взглядов.

По мнению академикаИ.Д.Зверева важным дидактическим аспектомреализации межпредметной связи, являетсявозможность ведения научно-педагогическойразработки проблемы с учетомпрактического опыта по следующимнаправлениям: раскрытие функциимежпредметных связей в обучении, ихтипологии и структуры, выявлении их роли вформировании личностных качеств имировоззрений учащихся, установлениеобщих для различных учебных предметоввидов умственной и практическойдеятельности учащихся, выявление системызнаний об объектах реального мира,раскрываемых в различных учебныхпредметах, совершенствование методов, форми средств обучения, дающих возможностьиспользования знания, умения и навыки,полученные при изучении одного учебногопредмета.

Структура той или инойдисциплины, логика раскрытия научныхфактов, понятий, законов, теорий в обучениив значительной мере определяется уровнемразвития соответствующей науки.

Представление обокружающем мире и о его явлениях строятся всложной системе наук, а каждая наука неможет развиваться изолированно от других,чем органичнее их взаимопроникновение, темполнее знания студентов о даннойнауке.

Целостность умственнойдеятельности достигается черезмеждисциплинарные связи. Умственнаядеятельность человека характеризуется восновном, систематизацией новыхкомпонентов, «установлением взаимосвязеймежду ними, соподчинение их в болееобобщенной системе знаний» (Зверев И.Д.).Поэтому, организация умственнойдеятельности или систематизация знанийпредполагает упорядочения знаний вразличных направлениях и в соответствии сведущими идеями науки. Таким образом,полученная система знаний бываетдинамичной. Как правило, системность идинамичность, являясь качественнымимерами ума, связаны с наблюдением,сохранением, переработкой, интерпретациейобъективной реальности.

Применениедидактического принципа систематичности вобучении предполагает установлениевзаимной связи дисциплин, развитие системыподготовки студентов к решению задачреального окружающего мира.

Вышеизложенные идругие психологические данные позволяютрешить дидактико-методические задачиобучения программированию, как задачисоздания ассоциативных систем идальнейшего развития на разных этапахобучения; как задачи установлениязависимости подготовки студентов отсодержания, построения учебного пособия,последовательности подачи материала назанятии, применяемых преподавателемметодических форм и приёмов.

Исследованиемеждисциплинарной связи какпедагогической проблемы, согласно теорииакадемика И.Д.Зверева, позволяет выделитьследующие основные её функции:

• формирование научногомировоззрения;
• развитиесистемы подготовки студентов к решениюприкладных проблем;
• развитиеумственной деятельности;
• содействие всеобщему воспитаниюстудентов;
• организационно-педагогическаяфункция, которая выражается в устранениидублирования, «в экономии учебноговремени».

Междисциплинарныесвязи имеют место, прежде всего, всодержании учебных предметов. Они являютсяобщими частями смежных дисциплин иотражают взаимопроникновениедисциплин.

По содержанию известнычетыре вида междисциплинарных связей: пообщности теории, законов, понятий; пообщности научных фактов, касающихся одногои того же объекта изучения; по общностииспользования научного метода; по общностиспособов умственной деятельности, а повремени их применения делят на три вида:предшествующие, сопутствующие ипоследующие. Подобное разделениепозволяет определить дидактическую рольмеждисциплинарных связей.

Познание общих законовциркуляции информационных ресурсов вцелостной системе «человек – общество - природа»и «человек - компьютер - человек»основывается на взаимосвязи дисциплинестественно математического цикла.

Рассмотрим примерымеждисциплинарных связей междуматематикой и информатикой. Известно, чтоизучение информатики требует опоры наматематику. Информатика обращается стакими абстрактными понятиями математикикак точка, линия и другие. Сквозными дляэтих предметов являются понятия омодели, состоянии, процессе. Примерамимысленных моделей, которые формируются вкурсе математики и информатики являютсяобъект, в виде различных переменных,констант, точек, или сложных систем,состоящих из тех же переменных, констант,точек.

Общей межпредметнойосновой систем является выделение в нихструктурных элементов (точек, видоввеличин), внутренних взаимосвязей междуэлементами системы и взаимодействия сдругими системами и окружающейсредой в целом.

Например, изучениекомбинаторики идёт в единстве с развитиемалгоритмического мышления учащихся.Учащиеся глубже осмысливаютуниверсальность рекурсии и итерации, еслиих объясняют применительно к задачамкомбинаторики.

Общими дляматематики и информатики являются теорияинформации, понятия о величинах, графики,функции. Эти знания составляют часть общейнаучной картины мира, которая строится наоснове интеграции знаний из различныхучебных предметов.

В методике информатикиимеются также большие возможности дляосуществления междисциплинарных связеймежду курсом информатики и другимидисциплинами. Это касается понятийинформационной модели иинформационного моделирования.

Посколькуинформационное моделированиеосуществляется через математическоемоделирование, то возможно осуществлениемеждисциплинарных связей между курсамиматематики и информатики по общностииспользования научного метода приисследованиях явлений реального мира.Подобная междисциплинарная связь присущаособенно курсу программирования,поскольку именно в курсе программированияна практике изучаются вопросы построенияинформационных моделей. В связи сразнородностью объектов, подлежащихмоделированию, междисциплинарная связьвозможна между курсом программирования идругими дисциплинами.

«Новая парадигмаобразования в значительной степениобусловлена революционными явлениями винформатике, т.к. новые информационныетехнологии, такие как Web-технологии, Java-технологии и другие решительнозатрагивают сферу образования.Качественное улучшение информационныхтехнологий сделало доступными дляпедагогов совершенно новые инструменты,например, HTML и XML, позволяющиепостроить информационные педагогическиесистемы на совместной с Internet-технологиейоснове» (Фокин Р.Р.).

В связи с этим,рекомендуется осуществить двустороннююсвязь: использовать знания студентов поспециальным дисциплинам при изученииинформатики и опираться наинструментальные и технологическиесредства в курсах специальных дисциплин.Характерными для установления этих связейявляются программирование на VBA в рамкахизучения тем: электронные таблицы (пакетанализа); система управления базами данных;экспертные системы в курсеинформатики.

В методике информатикиимеется большой фактический материал,раскрывающий содержание и способыизучения вопросов междисциплинарногохарактера в смежных учебных дисциплинах.

Раскрытие всегомногообразия междисциплинарных связей–сложная проблема. Нашей задачей былопоказать огромные возможностиустановления связей, заложенные всодержании образования, и наметитьосновные линии взаимной связи учебныхпредметов при обучении программированию. Вэтом нельзя обойти трудности установлениясвязей, возникающих в основном из-занекоторых несоответствий в построенииучебных курсов, что требует особоговнимания учёных-педагогов, методистов ипреподавателей.

Формирование научногомировоззрения возможно лишь при обучении,которое направлено на раскрытиевзаимосвязи наук. При том должно бытьполное отражение динамики и объективностиреального мира, методов его познания. А этовозможно только при междисциплинарномобучении.

Поскольку в нашеммире всё тесно взаимосвязано, то намнеобходимо выявлять эти взаимосвязи,интегрировать параметры окружающихсистем. На всех этапах изучения любойдисциплины необходимо вычленить ведущиеидеи, понятия мировоззренческогохарактера. В информатике эти понятия обинформации, индустрии информации,информатика и средства информатики,понятия программы, программногообеспечения, понятия логики, модели имоделирования, телекоммуникационнойтехнологии, представления о мировоминформационном обществе; понятия осистемах и методах программирования,понятия о методах программирования,информационной модели, понятия оматематическом обеспечении.

Одна из главныхзадач педагогики – развитие мышления учащихся. Оновключает в себя умения анализировать исинтезировать, что требует вычленениясущественных признаков и связей с другимиявлениями. Для всех предметов большоезначение имеют навыки наблюденияобъектов, восприятия объектов.

Важную роль в развитиимышления имеет развитие способностиустанавливать существенные отношениямежду явлениями. Более сложными являютсяотношения между объектами изучения,которые имеют междисциплинарную основу.Поэтому взаимная связь учебных дисциплинкрайне важна в развитии мышления.

Одно из главныхразвивающих функции междисциплинарныхсвязей является приемы обобщения.Интеграция и дифференциация знанийсоставляют содержание мыслительныхоперации. По всем школьным предметам длясодержания образования характернообобщение. В этом плане благоприятныепредпосылки для развития учащихся создаетконцентрация учебного материала, понятийиз разных учебных предметов. При этом устудентов постепенно развиваетсяабстрактно-логическое, теоретическоемышление.

В изучении основ наукдолжно развиваться способностьклассифицировать объекты и явления,процессы и факты, провести наблюдение иописать объекты, опираясь на существенныепризнаки, овладеть способамираспознавания объекта и определить егоотношение к множеству. Эти виды умственнойдеятельности прослеживается при работенад учебным материалом по многимдисциплинам. Однако здесь требуется ихобобщение на междисциплинарномуровне.

Для развитияумственной работы студентов необходимо,чтобы они активно и самостоятельнодобывали знания. Без пониманиямеждисциплинарных связей невозможноориентироваться в потоке информации спрочным и сознательным усвоением научныхзнаний.

Умение применять вучебной и практической деятельности, прирешении различных задач общиезакономерности динамики связей вокружающем мире является проявлениемкомпетентности студентов вмеждисциплинарных связях.

Таким образом обучатьпользоваться междисциплинарными связямидля ориентации в информационном потоке,опереться на междисциплинарные связи вобразовании и самообразовании являютсяодной из задач современной высшей исредней школы. В связи с этим возникаютследующие задачи обучения:

- усиление связей междуинформатикой и специальными дисциплинамипрофессиональной сферы;

- поддержание интереса кисследовательской деятельностистудентов;

- повышениемотивации к изучениюпрограммирования.

Современные социальныеусловия и возможности традиционнойпедагогики позволяют дополнить концепциюпрофессиональной направленности обученияпрограммированию следующими тремяпринципами:

- принципмеждисциплинарности;

- принцип личностнойориентированности, который обеспечиваетсяорганизацией учебного процесса в условияхпроектной деятельности;