Главная » 2014»Июль»16 » Скачать Методика обучения будущих учителей информатики формальным языкам. Фомина, Алла Анатольевна бесплатно
4:13 AM
Скачать Методика обучения будущих учителей информатики формальным языкам. Фомина, Алла Анатольевна бесплатно
Методика обучения будущих учителей информатики формальным языкам
Диссертация
Автор: Фомина, Алла Анатольевна
Название: Методика обучения будущих учителей информатики формальным языкам
Справка: Фомина, Алла Анатольевна. Методика обучения будущих учителей информатики формальным языкам : диссертация кандидата педагогических наук : 13.00.02 Санкт-Петербург, 2003 201 c. : 61 04-13/1688
Объем: 201 стр.
Информация: Санкт-Петербург, 2003
Содержание:
Введение
Глава 1 МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
§1 Фундаментальный подход к обучению информатике и роль формальных языков в реализации этого подхода
§2 Семиотический подход к изучению и построению некоторого объекта
§3 Применение семиотического подхода к построению методической теории обучения формальным языкам
Выводы к главе
Глава 2 СЕМИОТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПОСТРОЕНИЮ МЕТОДИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ ОБУЧЕНИЯ ФОРМАЛЬНЫМ ЯЗЫКАМ
§1 Цели обучения формальным языкам
§2 Содержание обучения формальным языкам
§3 Методы, формы и средства обучения формальным языкам
§4 Интерпретация методической системы обучения
§5 Теория категорий как второй метаязык Обучение второму метаязыку как один из аспектов семиотического подхода к обучению
Выводы к главе 2
Глава 3 ОРГАНИЗАЦИЯ И ПРОВЕДЕНИЕ ПЕДАГОГИЧЕСКОГО
ЭКСПЕРИМЕНТА
§1 Общая характеристика исследования
§2 Анализ состояния подготовки будущих учителей информатики по формальным языкам
§3 Использование факторного анализа для выделения составляющих семиотического подхода
§4 Оптимизация содержания обучения формальным языкам методами теории графов
§5 Исследование возможности изучения второго метаязыка
§6 Логико-семиотический анализ как способ работы с содержанием обучения формальным языкам
Выводы к главе 3
Введение:
Современная действительность характеризуется стремительной информатизацией общества вообще ив частности, высоким темпом возрастания объёма знаний практически во всех отраслях человеческого бытия. В результате всё более значимую роль начинают играть общетеоретические, фундаментальные знания, обладающие многообразием внутренних и внешних связей, которые в силу своей универсальности и инвариантности во времени являются наиболее надёжными и востребованными обществом. Соответственно, смещаются и акценты в образовательных программах в сторону их фундаментализации. Этот процесс был закреплён документально в новой Государственной парадигме образования, приоритетами которой являются фундаментальность и целостность знаний, ориентация на.развитие личности учащегося.
Информатика, как, с одной стороны, довольно молодая наука, а с другой - та, которая "обслуживает" процесс информатизации, развивается особенно высокими темпами, что сопровождается не только накоплением новых знаний, но и довольно быстрым устареванием имеющихся. В таких условиях проблема фундаментализации образования в области информатики стоит особо остро, так как владение фундаментальными основами науки обеспечит возможность быстрого усвоения новых прикладных знаний и, таким образом, позволит поддерживать профессиональную компетентность на желаемом уровне.
Всё сказанное показывает необходимость фундаментализации подготовки будущих учителей информатики в предметной области и объясняет выбор направления исследования - одной из составляющих фундаментальных знаний в области информатики.
Актуальность проблемы исследования.
Развитие системы фундаментальной подготовки требует разработки методик обучения конкретным её составляющим - от отбора содержания обучения и поиска адекватных методов, форм и средств обучения до построения необходимых учебных предметов и их внедрения в педагогическую практику.
Проблемой выделения фундаментальных для информатики областей знания занимались различные исследователи: Д. Кнут [1976, 1977, 1978], В. Г. Кинелёв [1996], М. Брой [1996], М.В. Швецкий [1994], Н.И. Рыжова [2000] и др. В результате их исследований формальные языки были названы одной из важнейших составляющих оснований информатики.
Формальные языки - объекты высокого уровня абстрактности, что определяет некоторые их особенности как учебного материала: они требуют высокого уровня строгости изложения, имеют чётко прослеживаемые связи с семиотикой и абстрактной алгеброй,, что определяет, по крайней мере, желаемость наличия некоторого опыта работы с объектами названных наук, имеют чётко выделенную формальную структуру, строятся на основе разделения синтаксиса и семантики, являются конструктивными объектами (по крайней мере, те языки, которые необходимы для обеспечения фундаментальной подготовки в области информатики). Эти особенности формальных языков как математических объектов порождают соответственно и особенности методики обучения им как учебному материалу как в области структурирования содержания учебного материала, так и при отборе задачного материала, а также методов обучения.
Определим место формальных языков в системе фундаментальной подготовки учителей информатики следующим образом (по [Лаптев,
Рыжова, Швецкий, 2003]): одним из важнейших факторов фундаметали-зации образования является включение в содержание обучения оснований изучаемой науки; значительную часть оснований информатики составляют так называемые математические основания информатики, куда входят в основном вопросы конструктивной части дискретной математики, а важнейшей составляющей этих математических оснований и являются формальные языки. Подробнее этот вопрос обсуждается в §1 главы 1 настоящей диссертации.
Формальные языки должны являться если не первой, то одной из первых дисциплин, с которых начинается подготовка в области информатики. Далее на курс формальных языков непосредственно опирается курс формальной семантики языков программирования.
Итак, формальные языки - базовая составляющая оснований информатики, таким образом, при развитии концепции фундаментальной подготовки учителей информатики в предметной области вопрос о курсе формальных языков встаёт одним из первых, так как качественная фундаментальная подготовка в предметной области будущих учителей информатики невозможна без серьёзного изучения довольно широкого набора формальных языков.
Несмотря на то, что существует определённое количество учебных пособий по формальным языкам, ориентированных среди них на педагогические вузы практически нет. Это связано, прежде всего, с новизной данной предметной области как подлежащей изучению в обозначенных учебных заведениях. А уже накопленный опыт обучения формальным языкам представляет собой несистематизированное множество учебных текстов, и назрела необходимость обобщения накопленного материала.
Кроме того, нет достаточного количества исследований эффективных методов обучения формальным языкам, хотя в [Лаптев, Рыжова, Швецкий, 2003] описан генетический метод обучения формальной математике и элементам теоретической информатики и дано указание на аксиоматический метод как метод обучения.
Ещё один фактор, на который можно указать - это отсутствие какой-либо классификации задач по формальным языкам и, как следствие, "наивный" подход к отбору задачного материала, затрудняющий применение некоторых методов обучения, например, метода целесообразно подобранных задач.
Всё вышесказанное подтверждает актуальность выбранной темы и порождает следующую научную проблему исследования: построение методики обучения формальным языкам, обеспечивающей достаточную базу для успешного освоения последующих курсов в рамках фундаментальной подготовки будущих учителей информатики в предметной области.
Возникшая проблемная ситуация определяет цель исследования: построение методической теории обучения формальным языкам как составляющей системы фундаментальной подготовки будущих учителей информатики в предметной области.
Объект исследования - процесс фундаментальной подготовки будущих учителей информатики.
Предмет исследования - методическая система обучения формальным языкам будущих учителей информатики в рамках фундаментальной подготовки.
Гипотеза исследования.
Методическая система обучения формальным языкам будущих учителей информатики может быть построена, если:
• выделить общую структуру содержания обучения формальным языкам:
• использовать иерархию формальных языков;
• воспользоваться семиотическим подходом к обучению формальным языкам;
• опираться на концепцию фундаментальной подготовки будущих учителей информатики.
Для достижения целей исследования и проверки гипотезы были поставлены следующие заЗачи:
• уточнить место формальных языков в системе фундаментальной подготовки будущих учителей информатики;
• определить роль и место семиотического подхода к обучению формальным языкам;
• сформулировать понятие семиотического анализа исследуемого объекта;
• с помощью семиотического анализа провести построение методической теории обучения формальным языкам и её содержательной надстройки - методической системы обучения формальным языкам;
• в ходе построения методической системы обучения формальным языкам;
• на основе анализа существующих учебных текстов и обобщения его результатов выделить общую структуру содержания обучения формальным языкам;
• на основе выделенной общей структуры скорректировать содержание обучения конкретным формальным языкам;
• выявить основные классы задач по формальным языкам и скорректировать содержание задачного материала к конкретным их представителям;
• описать методы обучения формальным языкам;
• провести отбор эффективных в данной ситуации экспериментальных методов;
• произвести экспериментальную проверку некоторых положений исследования.
Концепция исследования. Концептуально важными для нашего исследования будем считать следующие положения.
1. Фундаментапизация образования в предметной области достигается путем включения в содержание обучения компонентов, относящихся к основаниям данного учебного предмета. В частности, фундаментальность образования в области информатики обеспечивается включением в содержание обучения: во-первых, математических оснований информатики, составной частью которых является система формальных языков; во-вторых, вопросов, касающихся формализации семейства языков, относящихся к информатике.
2. Семиотический подход к обучению информатике является приоритетным в данной области в связи с доказанной (см. §1 и §2 главы 1) тесной связью информатики и семиотики через базовые понятия первой.
3. Моделью методического исследования является методическая система.
Для решения задач исследования использовались следующие методы исследования: научно-методический анализ литературы по философским, социальным и психолого-педагогическим проблемам, связанным с информатизацией общества, ее влиянием на личность и систему образования; анализ научной литературы по математике, информатике, вычислительной технике, методике преподавания математики и информатики; анализ школьных и вузовских стандартов, зарубежных и отечественных программ подготовки будущих учителей информатики, учебников и учебных пособий по формальным языкам и смежным дисциплинам; изучение и обобщение педагогического опыта подготовки будущих учителей информатики в области формальных языков; наблюдение, интервьюирование, анкетирование учителей, студентов, аспирантов, преподавателей педагогических вузов; метод экспертных оценок и обработка результатов методами факторного анализа; констатирующий и формирующий эксперименты по проверке отдельных теоретических положений работы.
Содержание применяемых методов исследования, конкретные проблемы, решаемые с помощью каждого из них, а также экспериментальные материалы описаны в соответствующих разделах диссертации.
Научная новизна исследования заключается описании и применении семиотического подхода к построению методической теории; в создании общей структуры содержания обучения произвольному формальному языку, описанной в §2 главы 2.
Также новым является описание перевода как метода обучения формальным языкам.
Теоретическая значимость исследования состоит в том, что обобщено понятие семиотического подхода к обучению информатике до семиотического подхода к произвольному объекту и описан семиотический анализ объекта, даны основные направления его (анализа) применения;
• описана общая структура содержания обучения формальному языку, что порождает идею существования таких структур для других классов объектов высокой степени абстрактности;
• указан один из аспектов семиотического подхода к обучению -изучение второго метаязыка.
Практическая значимость исследования состоит в том, что на основе построенной общей структуры содержания обучения формальным языкам скорректировано содержание обучения конкретным представителям формальных языков; эта же структура позволяет выполнить построение либо корректировку содержания обучения любому формальному языку из "ромашки" формальных языков; описаны методы обучения формальным языкам, что позволяет преподавателям использовать их в своей деятельности; представлены варианты тематических, планов учебных дисциплин, которые обеспечивают подготовку студентов по формальным языкам.
Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечена: методологией исследования, теоретическим обоснованием положений исследования и практической реализацией отдельных элементов построенной методической теории обучения; количественным и качественным анализом результатов исследования, полученным на основе использования методов исследования, адекватных предметным задачам и этапам исследования; использованием методов математической статистики для обработки результатов проведенного опытно-экспериментального исследования.
Положения, выносшкые на защиту:
• Структура содержания обучения формальным языкам представляет собой упорядоченный список учебных элементов, объединённых в 4 блока (вводный, синтаксический, семантический, прагматический) со строгой- внутренней организацией. Эта структура позволяет обобщить и систематизировать процесс построения содержания обучения формальным языкам. при этом чётко выделяется строение формального языка, а также подчёркивается его семиотическая природа.
• Одним из эффективных методов обучения формальным языккам является метод переводов, в основу которого положено сопоставление двух языков - изучаемого и известного студентам ранее.
Апробация результатов исследования осуществлялась в форме научных докладов на научно-методических семинарах и конференциях: на семинаре «Вопросы теории и методики обучения информатике» кафедры Информатики и вычислительной техники и кафедры Современных образовательных технологий РГПУ им. А. И. Герцена (2000 г.); на методическом семинаре кафедры методики обучения математике РГПУ им. А.И.Герцена (2001 г.); кроме того, основные результаты исследования отражены в 4-х публикациях.
Внедрение результатов исследования проводилось в рамках спецкурса для студентов V курса РГПУ им. Герцена.
Последовательность решения основных задач исследования определили структуру построения диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографии и приложений. Основной текст занимает 149 е., в том числе 13 рисунков, 6 таблиц, библиография (177 наименований) - 15 е., приложение - 37 с.
