Задачный подход в обучении основам программного обеспечения для развития продуктивного мышления будущего учителя информатики

На правах рукописи

Кирьякова Ирина Владимировна

ЗАДАЧНЫЙ ПОДХОД В ОБУЧЕНИИ

ОСНОВАМ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

ДЛЯ РАЗВИТИЯ ПРОДУКТИВНОГО МЫШЛЕНИЯ

БУДУЩЕГО УЧИТЕЛЯ ИНФОРМАТИКИ

13.00.02 – теория и методика обучения и воспитания

(информатика, уровень высшего профессионального образования)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата педагогических наук

Омск – 2007

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный педагогический университет»

Научный руководитель:	доктор педагогических наук, профессор Семенова Зинаида Васильевна
Официальные оппоненты:	доктор психологических наук, профессор Шаров Анатолий Сергеевич; кандидат педагогических наук, доцент Федорова Елена Ивановна
Ведущая организация:	Институт содержания и методов обучения Российской академии образования

Защита состоится 29 мая 2007 г. в 9.30 часов на заседании диссер­тационного совета Д 212.177.01 по защите диссертаций на соискание уче­ной степени доктора педагогических наук при ГОУ ВПО «Омский госу­дарственный педагогический университет» по адресу: 644099, г. Омск, набережная Тухачевского, 14, ауд. 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского го­сударственного педагогического университета

Автореферат разослан « 26 » апреля 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета М. И. Рагулина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Одним из требований современного этапа модернизации российского образования является обеспечение его качества при условии сохранения фундаментальности и соответствия актуальным и перспективным потребностям личности, общества и государства. Модернизация обучения в общеобразовательной школе предполагает ориентацию образования не только на усвоение учащимися определенной суммы знаний, но и на развитие их личности и способностей. Реализация данной задачи может быть под силу только мыслящему, самостоятельному и активному учителю, следовательно, существует необходимость переориентации высшего профессионального образования на развитие мышления будущих учителей.

Между тем следует констатировать, что в высшей школе уделяется недостаточное внимание развитию продуктивного мышления будущих учителей. На сегодняшний день развитие мышления в процессе обучения носит скорее случайный характер и зависит не столько от педагога, сколько от личной активности самого обучаемого.

Вышесказанное относится ко всем направлениям подготовки педагогических кадров в высшей школе, но особо следует выделить подготовку будущих учителей информатики. Вследствие интенсивного и динамичного своего развития как науки и школьного учебного предмета, а также вследствие своей междисциплинарности и наддисциплинарности, информатика обладает богатым материалом для развития мышления учащихся. С другой стороны, потенциал информатики для развития мышления учащихся может быть реализован только при условии достаточного уровня развития продуктивного мышления учителя информатики.

Существуют различные точки зрения на возможность развития продуктивного мышления человека. Ряд ученых характеризуют продуктивное мышление как врожденную способность, которую невозможно развивать
(Б. Скиннер и др.), но также существует позитивный взгляд на проблему: продуктивное мышление поддается развитию при правильно организованном процессе обучения (М. Вертгеймер, Л. С. Выготский, З. И. Калмыкова,
А. Н. Леонтьев и др.).

Исследование продуктивного мышления, в том числе и творческого его аспекта, получило детальное освещение в психолого-педагогической литературе:

• работы, посвященные описанию основных параметров продуктивного мышления, его понятийно-терминологического аппарата (Г. С. Альтшуллер, М. Вертгеймер, Л. С. Выготский, К. Дункер, О. Зельц, З. И. Калмыкова, С. Л. Рубинштейн и др.);
• работы, связанные с изучением личности как субъекта творческой деятельности и творческой индивидуальности (К. А. Абдульханова-Славская, А. Г. Асмолов, Н. М. Борисенко, Р. Кеттел, А. Н. Леонтьев, В. С. Мерлин,
  В. С. Шубинский и др.).

На ведущую роль высшей педагогической школы в решении проблем, связанных с повышением качества обучения в школе в целом и развитием мышления обучаемых в частности, указывают многие ученые (В. П. Беспалько, И. Я. Лернер, А. М. Матюшкин, М. Н. Скаткин, И. С. Якиманская, Е. Л. Яковлева и др.). Кроме того, в настоящее время актуальна проблема поиска новых путей и методов изучения дисциплин, которые способствуют формированию осмысленных способов деятельности по применению полученных знаний в практической деятельности. Анализ психолого-педагогических исследований последних лет показывает, что системообразующим фактором в обучении должна быть деятельность обучаемых, понимаемая в широком смысле
(В. С. Леднев, А. А. Вербицкий, Е. А. Ракитина и др.). В ходе деятельности обучаемые овладевают ее рациональными приемами и необходимыми для нее знаниями, сформированные у них приемы деятельности становятся их умениями, а также приемами мышления (А. Н. Леонтьев). Важнейшим видом деятельности при изучении дисциплин предметной области информатики является решение задач. Преимущественно при решении задач происходит усвоение знаний, умений, навыков. Как отмечается в исследованиях, методика обучения, при которой задача рассматривается как основное средство обучения, основывается на задачном подходе. Вопросы применения учебных задач в процессе обучения рассматривались в трудах психологов и дидактов Г. А. Балла, И. К. Журавлева, А. Н. Леонтьева, И. Я. Лернера, М. И. Махмутова, Н. А. Менчинской, Л. М. Фридмана и др.

Анализ психолого-педагогической и методической литературы показывает, что, несмотря на большое число исследований, посвященных вопросам развития творческой активности студентов, проблемному обучению в вузе, роли задач в обучении и развитии личности, проблема развития продуктивного мышления будущих учителей информатики в процессе их обучения в вузе решена не в полной мере и требует детального изучения.

Таким образом, с одной стороны, во многих исследованиях психологи, педагоги, методисты подчеркивают необходимость развития продуктивного мышления будущих учителей, в том числе и учителей информатики, а с другой – отсутствуют работы по исследованию способов и методов его развития в процессе изучения студентами-информатиками педагогического вуза дисциплин предметной области информатики. Этим и определяется актуальность исследования, которая связана с необходимостью развития продуктивного мышления будущих учителей информатики как одного из аспектов повышения качества обучения в высшей школе.

Проблема состоит в разрешении противоречия между потребностью школы и современного общества в продуктивно мыслящих учителях информатики, а также явным потенциалом дисциплин предметной области информатики для развития продуктивного мышления и недостаточной разработанностью методики обучения информатике будущего учителя информатики, ориентированной на развитие его продуктивного мышления.

Объект исследования: процесс обучения будущих учителей информатики основам программного обеспечения.

Предмет исследования: развитие продуктивного мышления будущего учителя информатики при обучении основам программного обеспечения.

Цель исследования заключается в разработке и обосновании в рамках задачного подхода методики обучения основам программного обеспечения, направленной на развитие продуктивного мышления и повышение качества обучения будущего учителя информатики.

В основе исследования лежит гипотеза о том, что повышение уровня развития продуктивного мышления будущего учителя информатики и, как следствие, повышение качества обучения информатике будет обеспечено, если:

• организовать взаимодействие преподавателя и студента, характеризующееся диалогичностью и рефлективностью, осуществляемое посредством задачно-проблемных лекций и использования метода проектов, предполагающего дифференциацию с учетом уровня развития продуктивного мышления студентов;
• использовать в учебном процессе систему задач по информатике, направленную на развитие продуктивного мышления студентов.

Исходя из проблемы, цели исследования и выдвинутой гипотезы были определены задачи исследования:

• на основе анализа исследований по проблемам развития продуктивного мышления выявить типы задач по информатике, в наибольшей степени способствующие развитию отдельных качеств продуктивного мышления, определить условия построения системы задач по информатике, направленной на развитие продуктивного мышления;
• выявить методические особенности проведения лекционных занятий и лабораторного практикума дисциплин, освещающих назначение и функциональное наполнение программного обеспечения ЭВМ при целенаправленном развитии продуктивного мышления;
• создать в рамках задачного подхода модель обучения основам программного обеспечения будущего учителя информатики, направленную на развитие продуктивного мышления будущего учителя информатики и повышение качества обучения информатике;
• экспериментально проверить эффективность разработанной методики обучения основам программного обеспечения для развития продуктивного мышления будущего учителя информатики.

Методологической основой исследования являются: структурно-системный подход (П. К. Анохин, Н. Винер, Б. Ф. Ломов и др.); рефлексивно-диалогический подход (И. Н. Семенов, С. Ю. Степанов, Г. П. Щедровицкий и др.); задачный подход к организации обучения (Г. А. Балл, А. М. Матюшкин, Е. И. Машбиц, Л. М. Фридман и др.), а также фундаментальные работы в области теории и методики обучения информатике в вузе (Т. В. Добудько,
А. А. Кузнецов, М. П. Лапчик, А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. А. Ракитина,
Н. И. Рыжова, И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер, М. В. Швецкий и др.).

Теоретической основой исследования выступают теория мышления (М. Вертгеймер, К. Дункер, С. Л. Рубинштейн и др.); теория личности как субъекта творческой деятельности (Л. С. Выготский, А. Н. Леонтьев,
В. А. Сластенин, С. Л. Рубинштейн и др.); теория и технология обучения
(Ю. К. Бабанский, В. П. Беспалько, В. С. Леднев, И. Я. Лернер и др.); теория проблемного обучения (А. В. Брушлинский, А. А. Вербицкий, И. Я. Лернер, А. М. Матюшкин, М. И. Махмутов и др.); основополагающие труды в области теории и методики обучения информатике (А. А. Кузнецов, М. П. Лапчик, А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. А. Ракитина, И. Г. Семакин, З. В. Семенова,
Е. К. Хенер и др.)

Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: теоретический анализ и обобщение философской, психологической, педагогической и методической литературы по проблеме исследования; анкетирование, тестирование, наблюдение за ходом учебного процесса, педагогический эксперимент, анализ результатов эксперимента и их статистическая обработка.

Научная новизна исследования заключается в том, что в отличие от работ М. А. Коджешау (2004), Е. В. Погодиной (2005), в которых исследуются подходы к развитию мышления будущего учителя информатики в процессе его методической подготовки, а также работ В. В. Котенко (2000), Д. А. Шарова (2006), в которых предложены методики обучения школьников информатике, ориентированные на развитие их мышления, в настоящем исследовании

• впервые теоретически обосновано построение системы задач по информатике, направленной на развитие продуктивного мышления будущего учителя информатики, учитывающей типологию задач по набору известных решающему компонентов и влияние выделенных типов задач на развитие качеств продуктивного мышления;
• разработана методика обучения основам программного обеспечения будущих учителей информатики, направленная на развитие продуктивного мышления, ведущими аспектами которой являются организация диалога и культивирование рефлексивной позиции в рамках задачно-проблемных лекций, на практических занятиях и при выполнении практико-ориентированных проектов.

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что

• теория и методика обучения информатике обогащена знанием о реализации задачного подхода для развития продуктивного мышления будущих учителей информатики;
• выявленные особенности реализации задачного подхода являются теоретической основой для совершенствования методической системы обучения информатике в вузе.

Практическая значимость исследования заключается в том, что

• предложенные условия построения системы задач, направленной на развитие продуктивного мышления, могут применяться при построении системы задач и упражнений лабораторного практикума различных дисциплин предметной области информатики;
• материалы и выводы диссертационного исследования могут быть использованы преподавателями вузов при составлении учебных программ, проведении практических занятий, в сфере повышения квалификации и переподготовки специалистов, а также авторами учебных пособий и задачников по информатике;
• разработанный комплекс разноуровневых задач и тематика учебных проектов могут служить основой для организации практической деятельности студентов в курсе «Программное обеспечение ЭВМ».

Положения, выносимые на защиту:

1. В основу системы задач по информатике, направленной на развитие продуктивного мышления будущего учителя информатики, должна быть положена типология задач по информатике, типологическим признаком которой является набор известных решающему компонентов задачи.
2. На развитие продуктивного мышления будущего учителя информатики в процессе обучения основам программного обеспечения оказывает влияние проведение задачно-проблемных лекций двух типов – теоретико- и практикоориентированных, использование в рамках лабораторного практикума системы задач, построение которой осуществляется в соответствии со следующими условиями: дифференциацией задач (реализующейся с учетом объекта развития, сочетания развивающихся качеств мышления, степени наглядности) и полнотой охвата качеств продуктивного мышления, а также организация проектной деятельности, дифференцированной с учетом уровня продуктивного мышления студентов.
3. Использование системы задач для развития продуктивного мышления студентов должно быть организовано с учетом трех уровней, которые выделены по приоритетности развития либо навыков, либо отдельных качеств мышления и их сочетаний, либо самостоятельности мышления как системообразующего качества продуктивного мышления.

Обоснованность и достоверность результатов и выводов диссертационного исследования обеспечиваются опорой на фундаментальные работы в области психологии, педагогики, теории и методики преподавания информатики в вузе, выбором методов, соответствующих предмету и задачам исследования, репрезентативностью экспериментальной базы и обработкой результатов педагогического эксперимента методами математической статистики.

Исследование проводилось в несколько этапов. На первом этапе исследования (2002–2003 гг.) изучалось состояние проблемы в теории и практике, а именно осуществлялся анализ психолого-педагогической и научной литературы, с помощью анкетирования изучалось состояние учебного курса «Программное обеспечение ЭВМ» в различных вузах, проводился анализ содержания курса, выявлялись его возможности для развития мышления студентов.

На втором этапе (2003–2005 гг.) разрабатывалась методика обучения будущих учителей информатики основам программного обеспечения, направленная на развитие их продуктивного мышления.

Третий этап (2005–2006 гг.) включал организацию и проведение экспериментальной работы по оценке эффективности применения разработанной методики, проводилось теоретическое обобщение и интерпретация экспериментальных данных, оформлялись полученные результаты, формулировались выводы исследования.

База исследования: факультет информатики, математический и физический факультеты ГОУ ВПО «Омский государственный педагогический университет».

Апробация и внедрение результатов осуществлялись в соответствии с основными этапами исследования в ходе теоретической и экспериментальной работы. Теоретические положения, материалы и результаты исследования неоднократно обсуждались на заседаниях кафедры информатики и вычислительной техники ОмГПУ, были представлены на конференциях: Всероссийской научно-практической «Актуальные психолого-педагогические проблемы подготовки специалиста» (Стерлитамак, 2005), I Всероссийской научно-практической
«Актуальные вопросы методики преподавания математики и информатики в свете модернизации Российского образования» (Биробиджан, 2006), XVII Международной «Применение новых технологий в образовании» (Троицк, 2006), IV Международной научно-практической «Проблемы совершенствования качества подготовки специалистов высшей квалификации» (Омск, 2006).

Структура и содержание работы соответствует логике научного исследования. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, выявлена проблема исследования, определены объект, предмет, сформулирована цель, выдвинута гипотеза, определены задачи, раскрыты научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Теоретические основы развития продуктивного мышления будущего учителя информатики в процессе обучения основам программного обеспечения» рассмотрены различные подходы к трактовке понятия «продуктивное мышление», его качеств, теоретически обоснована необходимость и возможность развития продуктивного мышления будущего учителя информатики в процессе обучения информатике.

Анализ современных исследований, посвященных проблемам педагогического образования, показывает, что при подготовке учителей на начальных этапах обучения в вузе преобладают объяснительно-иллюстративные методы обучения, которые не способствуют развитию у студентов способности к самостоятельной продуктивной мыслительной деятельности. Кроме того, проведенный ретроспективный анализ методической системы обучения информатике будущего учителя информатики позволил установить: несмотря на то, что большая часть исследователей отмечает развитие мышления как одну из важнейших целей обучения информатике, исследований, посвященных решению проблемы развития продуктивного мышления будущих учителей информатики на этапе их начального обучения в вузе, нет.

Под продуктивным мышлением в психологии понимается мышление, результатом которого является открытие принципиально нового или усовершенствованного решения той или иной задачи. Продуктивное мышление характеризуется новизной своего продукта, своеобразием процесса его получения и существенным влиянием на умственное развитие.

Отметим, что различные исследователи, раскрывая суть элементов (качеств, операций, факторов и т. п.) продуктивного мышления, приводят сходные их описания. Так, в частности, М. Вертгеймер приводит существенные для продуктивного мышления операции группировки, центрирования, реорганизации, осмысления; З. И. Калмыкова выделяет основные качества продуктивного мышления: глубину, гибкость, устойчивость, осознанность и самостоятельность мыслительной деятельности. Вследствие того, что описанные качества и операции сопоставимы по своей сути, за основу в работе были приняты качества продуктивного мышления, предложенные З. И. Калмыковой, которая опиралась на исследования ряда известных исследователей проблем мышления (Дж. Гилфорд, К. Дункер, Е. Н. Кабанова-Меллер, А. М. Матюшкин, Н. А. Менчинская, Б. М. Теплов, О. К. Тихомиров, П. Торренс,
И. С. Якиманская и др.).

Такое качество продуктивного мышления, как глубина ума проявляется в степени существенности признаков, которые человек может абстрагировать при решении проблемы, в широте переноса знаний в новые ситуации. Глубина ума была описана в работах З. И. Калмыковой, С. Л. Рубинштейна, Б. М. Теплова и других ученых.

Гибкость ума характеризуется степенью изменчивости мыслительной деятельности, соответствующей меняющимся условиям исследуемой ситуации, предполагает преодоление барьера прошлого опыта, оригинальность решений. При гибком уме человек легко переходит от прямых связей к обратным, если это требуется для решения задачи. Гибкость ума исследовали
Т. В. Кудрявцев, Н. А. Менчинская, Г. П. Антонов, Е. Н. Кабанова-Меллер и другие ученые.

Устойчивость ума проявляется в способности выделить в ситуации существенные признаки и действовать, удерживая в уме их совокупность, не поддаваясь на влияние случайных признаков. Устойчивость ума рассмотрена в работах И. С. Якиманской, Е. Н. Кабановой-Меллер, Я. И. Пономарева и других ученых.

Осознанность собственной мыслительной деятельности характеризуется возможностью сделать ее предметом мысли самого решающего проблему субъекта. В различных источниках в этом значении употребляется термин «рефлексия». Изучением этого качества мышления в разное время занимались Ю. Н. Кулюткин, А. М. Матюшкин, А. С. Шаров и другие ученые.

Самостоятельность при приобретении и оперировании новыми знаниями проявляется в постановке целей, выдвижении гипотез, самостоятельном решении проблем. Самостоятельность ума описана в работах Д. Б. Богоявленской, А. А. Смирнова, Т. В. Егоровой, З. И. Калмыковой и других ученых.

Опираясь на исследования Л. С. Выготского и А. Н. Леонтьева, в которых указано, что оптимальным сроком для развития естественнонаучного мышления человека является возраст 15–20 лет, был сделан вывод о том, что для развития мышления будущих учителей информатики в период их обучения в вузе наиболее благоприятными являются начальные курсы обучения. Согласно учебным планам, на начальном этапе обучения, будущие учителя информатики изучают функциональное наполнение и назначение различного программного обеспечения. Традиционно данный раздел информатики воспринимается преподавателями и студентами как преимущественно технологический и подразумевает освоение учебного материала посредством лекций и лабораторного практикума. Лабораторный практикум предполагает решение большого количества задач.

Анализ понятия задачи как системы (Ю. М. Колягин, Г. А. Балл,
А. Ф. Эсаулов, Е. Н. Машбиц и др.) позволил выделить в задаче по информатике следующие компоненты: условие задачи (исходные данные), вопрос задачи (требование), результат задачи, последовательность действий, которая привела к получению результата решения задачи. Каждый компонент задачи является известным либо неизвестным, на рис. 1 представлен возможный состав задач по информатике.

На основе анализа задач, приведенных в учебниках по информатике
(А. Г. Гейн, В. Г. Житомирский; О. В. Ефимова; Н. В. Макарова; А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер; И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер; Ю. А. Шафрин; Н. Д. Угринович, Л. Л. Босова и др.), было выявлено, что большая часть задач имеет традиционную формулировку: известно условие и вопрос задачи, необходимо построить последовательность действий, приводящую к верному результату.

Тип задачи	Компоненты задачи
	Условие (исходные данные)	Вопрос	Результат	Последователь- ность действий
Задачи на проектирование последовательности действий
Задачи на перепроектирование последовательности действий (1P)				Ошибочная*
Задачи на проектирование результата (2P)
Задачи на реконструкцию последовательности действий (1R)
Задачи на реконструкцию исходных данных (2R)

* В данном типе задач студенту предлагается ошибочная последовательность действий, заведомо не приводящая к верному результату.

Была построена типология задач с нетрадиционной формулировкой, решение которых предполагает перестройку известных способов решения, поиск неизвестных решающему закономерностей, способов действий. Основанием разделения задач с нетрадиционной формулировкой на четыре типа является набор известных решающему компонентов задачи.

При известных результате и условии задача относится к типу задач на реконструкцию последовательности действий (1R), при известных результате и последовательности действий – к типу задач на реконструкцию исходных данных (2R), при неизвестном результате и ошибочной последовательности действий – к типу задач на перепроектирование последовательности действий (1P), при неизвестных результате и вопросе – к типу задач на проектирование результата (2P). Исходя из характеристики качеств мышления, каждый выделенный тип задач по информатике был сопоставлен с качествами продуктивного мышления, на развитие которых он оказывает преимущественное влияние.

Был сделан вывод, что для того чтобы задача была направлена на развитие глубины ума, она должна быть составлена таким образом, чтобы учащийся в процессе решения задачи оперировал параметрами, выделял некоторые формальные атрибуты набора объектов, в зависимости от контекста заменял их на фактические значения. В соответствии с этим развитию глубины ума способствует решение студентами различных задач с традиционными и нетрадиционными формулировками, в которых предполагается работа с формальными параметрами.

Задачи, имеющие традиционную формулировку и направленные на развитие гибкости ума, должны быть сформулированы таким образом, чтобы обратить внимание решающего на процесс решения задачи, в отличие от ориентировки на результат. В процессе решения таких задач решающий понимает, что важен как результат, так и такие параметры решения, как трудоемкость, ресурсоемкость, рациональность, оригинальность. Для развития гибкости ума целесообразно применение задач с нетрадиционной формулировкой на реконструкцию исходных данных и последовательности действий. Отличительным признаком задач указанных типов является их направленность на актуализацию у решающего обратных мыслительных операций.

Задачи с традиционной формулировкой, при решении которых требуется произвести классификацию некоторого множества объектов, преимущественно способствуют развитию устойчивости ума в связи с тем, что решающему необходимо выявить существенные признаки ряда объектов и удерживать их в уме в процессе решения задачи, не отвлекаясь на влияние случайных признаков объектов, что и характеризует проявление такого качества продуктивного мышления, как устойчивость ума. Использование задач на перепроектирование последовательности действий также способствует развитию устойчивости ума в связи с тем, что субъекту необходимо разобраться в предложенном решении, удерживая при этом в уме свое собственное решение. Такая деятельность, согласно З. И. Калмыковой, способствует развитию устойчивости ума.

Задача, способствующая развитию самостоятельности ума, должна предполагать самостоятельную формулировку решающим цели, планирования этапов ее достижения, а также критериев оценки достигнутого результата. Развитию самостоятельности ума субъекта способствует составление самим субъектом задач с нетрадиционной формулировкой различных типов.

Возможность развития осознанности мыслительной деятельности (рефлексии) посредством использования задач по информатике исследовали многие методисты (В. В. Котенко, И. Г. Семакин, З. В. Семенова, Д. А. Шаров и др.). Анализ последних исследований в этой области позволил сделать вывод о том, что применение задач типов 1R, 2R, 1P, 2P вносит свой вклад в развитие осознанности мыслительной деятельности, но не обеспечивает его полностью. Для более эффективного развития рефлексивности, кроме применения задач, необходимо использование специальных методик, культивирующих различные формы разворачивания мышления: словесно-логическую, образно-метафорическую, символьно-схематическую.

Таким образом, задачи типа 1P преимущественно влияют на развитие таких качеств продуктивного мышления, как осознанность, глубина, устойчивость и самостоятельность. Задачи типа 2P развивают осознанность, глубину и самостоятельность ума, задачи типов 1R и 2R преимущественно воздействуют на осознанность, глубину, гибкость и самостоятельность ума. Вместе с тем для развития продуктивного мышления студентов фрагментарного применения задач недостаточно, воздействие на качества мышления должно быть целенаправленным и систематическим. Для осуществления такого воздействия задачи необходимо использовать в системе, в основу которой положены следующие условия:

1. Дифференциация задач, которая реализуется с учетом:

а) объекта развития. В системе задач по информатике, направленной на развитие продуктивного мышления выделяется три уровня – в зависимости от того, на формирование или развитие чего (навыков, качеств мышления) направлена та или иная задача. Первый уровень составляют репродуктивные задачи, в процессе решения которых у студентов формируются базовые навыки работы по изучаемой теме. Второй уровень составляют задачи, в ходе решения которых кроме развития навыков развиваются отдельные качества продуктивного мышления и их сочетания. Третий уровень включает в себя задачи, направленные на развитие самостоятельности мышления как системообразующего качества продуктивного мышления и, как следствие, развивающие продуктивное мышление решающего субъекта в целом.

б) степени наглядности. В системе задач по информатике, направленной на развитие продуктивного мышления, должны быть представлены задачи для решения с помощью ЭВМ (наглядно-действенные) и задачи для теоретического решения (без ЭВМ).

в) сочетания развивающихся качеств. В системе задач по информатике, направленной на развитие продуктивного мышления, должны быть задачи, способствующие развитию как отдельных качеств, так и их сочетаний.

2. Полнота охвата качеств продуктивного мышления. Система задач по информатике, направленная на развитие продуктивного мышления должна содержать набор задач для развития каждого из выделенных качеств мышления: глубины, гибкости, устойчивости, осознанности, самостоятельности. Развитие качеств мышления в условиях применения системы задач должно быть обеспечено равномерно.

Таким образом, система задач, направленная на развитие продуктивного мышления должна включать задачи с традиционными и нетрадиционными формулировками, способствующие развитию каждого качества мышления, а также должна предполагать их разноуровневость и разную степень наглядности.

Во второй главе «Особенности реализации задачного подхода в обучении будущего учителя информатики основам программного обеспечения при целенаправленном развитии продуктивного мышления» приведена технология использования системы задач по информатике, направленной на развитие продуктивного мышления будущих учителей информатики, описаны особенности проведения лекционных занятий и лабораторного практикума учебного курса «Программное обеспечение ЭВМ» для развития продуктивного мышления студентов.

По итогам анализа литературы определены компоненты модели обучения основам программного обеспечения (диалог, рефлексия и рефлексивно-критическая позиция, задачно-проблемные лекции, система задач, выполнение проектов, результаты и цели обучения) и структура модели (рис. 2). При создании модели особое внимание было уделено соотнесению ее компонентов с основными компонентами методической системы (Ю. К. Бабанский): целевым, содержательным, организационно-деятельностным, контрольно-регулятивным, оценочно-результативным.

Рис. 2. Модель обучения основам программного обеспечения, направленная на развитие продуктивного мышления будущего учителя информатики

Подробно раскрыт операционно-деятельностный компонент методической системы, связанный со средствами и формами обучения. Основным средством обучения основам программного обеспечения при развитии продуктивного мышления студентов является система задач по информатике.

Учитывая условия построения системы задач, направленной на развитие продуктивного мышления студентов, при разработке последовательности предъявления задач было выделено пять отдельных этапов изучения материала в условиях решения задач: один этап на репродуктивном уровне, три этапа на уровне развития отдельных качеств продуктивного мышления и один этап на уровне развития самостоятельности мышления (рис. 3).

Выделение такого количества этапов изучения материала на уровне развития отдельных качеств мышления обусловлено использованием на каждом этапе различных типов задач.

Использование репродуктивных задач на первом этапе позволяет сформировать у студентов базовые навыки работы по изучаемой теме. На втором этапе используются задачи с привычной для студентов формулировкой, направленные на развитие отдельных качеств продуктивного мышления, в результате его прохождения закрепляются традиционные способы решения задач по теме, знания, полученные на лекционных занятиях, развиваются качества продуктивного мышления: гибкость, глубина, устойчивость, осознанность. На данном этапе используются задачи, развивающие как один, так и несколько качеств одновременно. Третий этап использования системы задач является переходным от традиционных формулировок и известных способов решения задач к необычной постановке вопроса и предъявлению исходных данных в задачах с нетрадиционной формулировкой и как следствие – к осознанию невозможности применения к таким задачам известных способов решения.

В рамках четвертого этапа используются только задачи с нетрадиционной формулировкой, направленные на развитие качеств продуктивного мышления студентов, возможно использование задач для развития одновременно пары качеств мышления (глубина-устойчивость, глубина-гибкость). На заключительном этапе изучения материала студентам предлагается самостоятельно составить несколько задач с нетрадиционными формулировками по изучаемой теме. Самостоятельное составление таких задач целесообразно на последнем этапе вследствие того, что этот процесс требует наличия знаний и умений в рамках темы, а также достаточного уровня развития глубины, осознанности, гибкости и устойчивости ума.

В рамках проведения лекционных занятий по преимущественно технологическим разделам информатики выявлено, что для повышения уровня развития продуктивного мышления студентов необходима организация задачно-проблем­ных лекций, характеризующихся созданием проблемной ситуации посредством организации процесса решения задачи, организацией поисковой деятельности студентов для выхода из проблемной ситуации, максимальной диалогичностью лекции, использованием различных средств визуализации учебного материала (таблиц, кластеров, деревьев), организацией рефлексии процесса решения предложенной задачи.

Исходя из содержания предметной области, был сделан вывод, что по характеру изучаемого материала в лекционных курсах можно выделить два типа лекций: лекции, ориентированные в большей степени на теоретический материал, и лекции, ориентированные в большей степени на практический материал, изучение которого продолжается в рамках лабораторного практикума. Лекционный курс, освещающий вопросы функционального наполнения и назначения программного обеспечения ЭВМ, включает в себя как теоретикоориентированные лекции («Классификация программного обеспечения ЭВМ», «История развития ЭВМ», «Операционные системы» и др.), так и практикоориентированные лекции («Операционная система MS DOS», «Архивирование информации», «Системы управления базами данных» и др.).
В соответствии с выделенными типами лекций определены задачи, применение которых целесообразно на лекциях различных типов. На лекциях, ориентированных в большей степени на теоретический материал, необходимо применение задач на выделение различных связей и отношений между компонентами знаний, на построение дерева понятий, тезаурусов, на представление различных форм визуализации знаний: кластеров, таблиц и др. В ходе решения таких задач упор делается на развитие интуитивно-практического компонента мышления, а также таких качеств продуктивного мышления, как глубина и гибкость ума. Задачи по информатике с традиционными и нетрадиционными формулировками целесообразно применять на практикоориентированных лекциях.

Лабораторный практикум учебного курса, освещающего основы программного обеспечения, должен быть спроектирован таким образом, что на заключительном этапе изучения курса студентам предлагается выполнение практико-ориентированного проекта. Выполнение проекта способствует не только освоению студентами роли разработчика программного продукта, но и развитию самостоятельности ума, так как при выполнении проекта студенты поставлены в ситуацию самостоятельной постановки целей, поиска наиболее эффективных способов решения, планирования этапов разработки программного продукта (Е. С. Полат, С. И. Горлицкая, Г. А. Федорова и др.).

Для развития продуктивного мышления студентов реализация практико-ориентированного проекта предполагает выполнение следующих условий для каждого этапа проекта:

• фаза определения цели проекта должна характеризоваться постановкой некоторой практикоориентированной проблемы, способ решения которой неизвестен студентам (возможно получение способа решения путем комбинирования уже известных способов);
• фаза проектирования должна включать в себя, кроме проектирования общей архитектуры программного продукта, постановку и решение частных подзадач, которые являются компонентами системы программного продукта;
• фаза программной реализации должна характеризоваться изучением новых, ранее не использовавшихся приемов программирования, что, в свою очередь предполагает использование таких методов познания, как анализ соответствующей литературы, а также моделирования и проведения вычислительного эксперимента;
• фаза эксплуатации информационного продукта проектной деятельности студентов должна включать организацию презентации программы и ответы на вопросы о целесообразности и причинах выбора того или иного способа решения задачи.

Проектная деятельность студентов дифференцирована в соответствии с уровнем развития их продуктивного мышления, условно выделяется три группы студентов: с высоким, средним и условно низким уровнем развития продуктивного мышления. Для каждой группы студентов проектная деятельность имеет особенности. Так, группа студентов с высоким уровнем развития продуктивного мышления характеризуется преимущественно самостоятельным выполнением проектного задания. Группа студентов со средним уровнем развития продуктивного мышления характеризуется совместной работой с преподавателем на фазах определения цели и проектирования. Группа студентов с условно низким уровнем развития продуктивного мышления характеризуется только наблюдением за процессом работы на первых двух фазах проекта, цель проекта и вариант реализации этой группе студентов предлагаются как исходные данные. Студенты всех групп самостоятельно готовят презентацию проекта, в которой анализируют и оценивают ход проекта, соотносят результаты его выполнения с целями проекта. Описанные особенности проектной деятельности позволяют обеспечить, с одной стороны, проектное задание, адекватное уровню развития мышления студента, с другой стороны, возможность повышения этого уровня.

В третьей главе «Опытно-экспериментальное исследование процесса развития продуктивного мышления будущего учителя информатики» приводятся элементы методики определения уровня развития продуктивного мышления студентов, а также основные результаты педагогического эксперимента.

Целью педагогического эксперимента являлась экспериментальная проверка эффективности разработанной методики обучения будущих учителей информатики основам программного обеспечения, направленной на развитие их продуктивного мышления. Экспериментальная работа осуществлялась в естественных условиях педагогического процесса в ходе изучения студентами курса «Программное обеспечение ЭВМ». В педагогическом эксперименте приняли участие студенты 1 курса факультета информатики
ОмГПУ, обучающиеся по специальности 030100 – «Информатика». Всего в эксперименте участвовало 183 студента. В соответствии с целью и поставленными задачами, экспериментальная работа проводилась в три этапа и осуществлялась с 2003 по 2006 г.

Полученные в ходе эксперимента результаты позволили провести корреляционный анализ, который подтвердил аналитически полученные данные о взаимосвязи типов задач и качеств продуктивного мышления студентов.

Для проведения диагностики уровня развития продуктивного мышления студентов использовалась проблемно-синтетическая методика З. И. Калмыковой, адаптированная для предметной области информатики. Согласно указанной методике, исследовалась динамика развития каждого качества мышления, уровень развития отдельных качеств оценивался как низкий (1), средний (2) или высокий (3). Наглядно по одному из качеств мышления (глубине ума) результаты диагностики приведены на рис. 4.

Рис. 4. Динамика развития глубины ума студентов
в процессе эксперимента

Сравнение результатов диагностики уровня развития отдельных качеств продуктивного мышления показывает, что в экспериментальных группах количество студентов, имеющих низкий уровень развития качеств мышления, сократилось в среднем на 20 %, имеющих высокий уровень – увеличилось в среднем на 10 %, в то время как для контрольных групп эти показатели соответственно составляют 8 и 2 %.

Для оценки развития продуктивного мышления в целом был введен интегральный показатель уровня развития продуктивного мышления, вычисляемый путем сложения показателей уровня развития отдельных качеств. Результаты диагностики уровня развития продуктивного мышления (интегральный показатель) студентов контрольных и экспериментальных групп представлены на рис. 5, 6.

Рис. 5. Состояние уровня развития продуктивного мышления
на начало эксперимента

Рис. 6. Состояние уровня развития продуктивного мышления
на конец эксперимента

Сопоставление полученных данных свидетельствует о положительной динамике роста уровня развития продуктивного мышления студентов в целом: во всех группах существенно уменьшилось количество студентов, имеющих три наиболее низких значения интегрального показателя (6, 7, 8), увеличилось число студентов, имеющих более высокие значения интегрального показателя уровня развития продуктивного мышления. Безусловно, важным является тот факт, что в контрольных группах 75 % студентов имеют значение показателя 9, в то время как в экспериментальных группах 55 % студентов имеют значение показателя 11 и более.

Сходность контрольных и экспериментальных групп по уровню развития продуктивного мышления на начало эксперимента, а также различие групп на конец эксперимента (значимость на уровне 5 %) доказаны при помощи критерия U-Манна-Уитни.

Таким образом, результаты эксперимента показали результативность использования предлагаемых нами средств и методов обучения информатике для развития продуктивного мышления будущих учителей информатики в процессе изучения ими основ программного обеспечения.

В заключении освещены направления дальнейшей научной работы по теме исследования и содержатся следующие выводы:

1. В теоретическом аспекте исследован вопрос, касающийся предметной подготовки будущего учителя информатики. Установлено, что на сегодняшний день не выявлены средства и методы обучения основам программного обеспечения, направленные на развитие продуктивного мышления будущего учителя информатики.
2. На основе анализа исследований проблем развития продуктивного мышления выявлено, что основными его качествами являются гибкость, глубина, устойчивость, самостоятельность, осознанность мыслительной деятельности. Обосновано, что большую роль в развитии продуктивного мышления будущего учителя информатики в период его начального обучения в вузе играют задачи по информатике с нетрадиционной формулировкой. Выявлены типы задач по информатике с нетрадиционной формулировкой, преимущественно влияющие на развитие каждого качества продуктивного мышления.
3. В рамках задачного подхода создана модель обучения основам программного обеспечения, направленная на развитие продуктивного мышления студентов. Согласно модели, студент посредством диалога осуществляет саморегуляцию собственной активности, а преподаватель помогает ему в этом, культивируя рефлексивно-критическую позицию при решении задач.
4. Обосновано, что построение системы задач по информатике, направленной на развитие продуктивного мышления студентов, должно осуществляться в соответствии с условиями дифференциации задач и полноты охвата качеств продуктивного мышления.
5. Разработанная методика обучения основам программного обеспечения, направленная на развитие продуктивного мышления будущего учителя информатики в период его начального обучения в вузе, предполагает использование задачно-проблемной формы лекционных занятий, а также последовательное использование в рамках лабораторного практикума системы задач, направленной на развитие продуктивного мышления студентов, а затем проектной методики, предполагающей дифференциацию с учетом уровня развития продуктивного мышления студентов.
6. В ходе формирующего эксперимента была доказана эффективность применения в учебном процессе предложенной системы задач по информатике, задачно-проблемных лекций, а также проектной методики, предполагающей дифференциацию с учетом уровня развития продуктивного мышления студентов, как инструментов развития продуктивного мышления будущего учителя информатики.

В качестве приоритетного направления дальнейшего исследования представляется целесообразным изучение проблемы развития продуктивного мышления будущего учителя информатики в процессе его методической подготовки.

Основные положения диссертации нашли свое отражение в следующих публикациях:

1. Кирьякова, И. В. Нетиповые задачи по информатике как средство развития продуктивного мышления студентов педвуза [Текст] / И. В. Кирьякова // Актуальные психолого-педагогические проблемы подготовки специалиста: Сб. науч. трудов / Под ред. А. А. Вербицкого, А. С. Назырова; Стерлитамакская гос. пед. академия. – Уфа: Изд-во «Гилем», 2005. – С. 94–98.
2. Кирьякова, И. В. Оценка продуктивности мышления специалиста рабочей группы проекта внедрения АСУП [Текст] / И. В. Кирьякова,
   З. В. Семенова // Материалы конференции «Вопросы внедрения автоматизированных систем управления производственными предприятиями». – Омск: Изд-во «Процессор-Сервис», 2005. – С. 59–63 (авт. – 60 %)
3. Кирьякова, И. В. Критерии выбора программных средств курса «Программное обеспечение ЭВМ» при подготовке будущих учителей информатики [Текст] / И. В. Кирьякова, З. В. Семенова // Актуальные вопросы методики преподавания математики и информатики в свете модернизации Российского образования: Сб. науч. трудов Всерос. науч.-практич. конф. – Биробиджан: Изд-во ДВГСГА, 2006. – С. 111–116 (авт. – 60 %).
4. Кирьякова, И. В. Нетиповые учебные задачи по информатике как средство развития продуктивного мышления студентов младших курсов. [Текст] / И. В. Кирьякова, З. В. Семенова // Математика и информатика: наука и образование: Межвуз. сб. науч. трудов. Ежегодник. Вып. 5. – Омск: Изд-во ОмГПУ, 2006. – С. 229–234 (авт. – 50 %).
5. Кирьякова, И. В. Использование задач по информатике для развития продуктивного мышления обучаемых [Текст] / И. В. Кирьякова, З. В. Семенова // Информатика и образование. – 2006. – № 10. – С. 14–20 (авт. – 50 %).
6. Кирьякова, И. В. Учебные задачи по информатике как средство развития качеств продуктивного мышления будущих учителей информатики [Текст] / И. В. Кирьякова // Омский научный вестник. – 2006. – № 6(42). –
   С. 268–270.
7. Кирьякова, И. В. Роль учебной задачи по информатике для развития гибкости ума как компонента продуктивного мышления обучаемых [Текст] /
   И. В. Кирьякова // Материалы XVII Международной конф. «Применение новых технологий в образовании». – Троицк, 2006. – С. 27–29.
8. Кирьякова, И. В. Особенности реализации проектной методики в условиях развития продуктивного мышления студентов в учебном курсе «Программное обеспечение ЭВМ» [Текст] / И. В. Кирьякова // Материалы IV Международной науч.-практич. конф. «Проблемы совершенствования качества подготовки специалистов высшей квалификации». – Омск: Изд-во ОГИС, 2006. – С. 322–323.

Подписано в печать 20.04.07 Формат 6084/16

Бумага офсетная Ризография

Печ. л. 1,5 Уч.-изд. л. 1,5

Тираж 100 экз. Заказ Ya-321-07

______________________________________________

Издательство ОмГПУ: 644099, Омск, наб. Тухачевского, 14