65358
Програмно-педагогічне забезпечення міжпредметних зв’язків інформатики з математикою і фізикою у навчанні майбутніх інженерів
Автореферат
Педагогика и дидактика
Сучасна комп’ютерна техніка розвивається стрімкими темпами, а також плідно взаємодіючи з фізикою, математикою, біологією та іншими науками. Створюються нові інформаційні технології, програмні засоби, що дозволяють моделювати різні явища.
Украинкский
2014-07-28
322.5 KB
1 чел.
1
PAGE 21
НАЦІОНАЛЬНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені М.П. ДРАГОМАНОВА
ПОКРИШЕНЬ Дмитро Анатолійович
УДК 378.147.88:004.4
Програмно-педагогічне забезпечення міжпредметних звязків інформатики з математикою і фізикою у навчанні майбутніх інженерів
13.00.02 теорія та методика навчання (інформатика)
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата педагогічних наук
КИЇВ 2010
Дисертацією є рукопис.
Роботу виконано в Національному педагогічному університеті імені М.П. Драгоманова, Міністерство освіти і науки України.
Науковий керівник: |
кандидат педагогічних наук, доцент ГОРОШКО Юрій Васильович, Чернігівський національний педагогічний університет імені Т.Г.Шевченка, доцент кафедри інформатики і обчислювальної техніки. |
Офіційні опоненти: |
доктор педагогічних наук, доцент Раков Сергій Анатолійович, Харківський національний педагогічний університет імені Г. С. Сковороди, професор кафедри інформатики; кандидат педагогічних наук Кобильник Тарас Петрович, Дрогобицький державний педагогічний університет імені Івана Франка, викладач кафедри інформатики та обчислювальної математики. |
Захист відбудеться «23» листопада 2010 року о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.053.03 в Національному педагогічному університеті імені М. П. Драгоманова, 01601, Київ-30, вул. Пирогова, 9.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного педагогічного університету імені М. П. Драгоманова, 01601, Київ-30, вул. Пирогова, 9.
Автореферат розіслано «___» жовтня 2010 р.
Учений секретар
спеціалізованої вченої ради В.О. Швець
Актуальність дослідження. У ході будь-якого наукового дослідження відбувається процес пізнання навколишнього світу, його закономірностей та явищ. У сучасну епоху проблема пізнання пов'язана перш за все з характерними рисами розвитку науково-технічної цивілізації, з породжуваними нею формами усвідомлення дійсності, що в свою чергу призводить до розвитку інформаційного суспільства.
Сучасна компютерна техніка розвивається стрімкими темпами, а також плідно взаємодіючи з фізикою, математикою, біологією та іншими науками. Створюються нові інформаційні технології, програмні засоби, що дозволяють моделювати різні явища. Роль ІТ в житті і розвитку суспільства дуже велика. ІТ тісно пов'язані з виробництвом матеріальних цінностей. Саме тому інформаційна культура стає важливою складовою професійної культури.
Бурхливий потік нових знань про навколишній світ, що отримується за допомогою математики, фізики викликає злам колишніх понять, теорій. Досягнення людства у галузі ІТ радикально змінили його буття. Крім того, знання і прогрес у галузі ІТ суттєво впливають на загальний світогляд, мислення, засоби і способи професійної діяльності, істотно відображаються на процесах взаємодії суспільства з природою, ставлячи цілий ряд питань філософського характеру.
Виникнення цих питань та їх значення для ІТ пов'язане перш за все із самим об'єктом ІТ та їх значенням у житті суспільства, у практичних і пізнавальних відносинах людей з природою, у формуванні їхнього світогляду.
Знання про інформацію та її перетворення відіграють велику роль у житті сучасного суспільства, у трудовій діяльності людей, у їх відносинах з природним середовищем. Природа інформатичних знань, шляхи і засоби їх формування ось та основа, на якій і зростають філософські питання; питання, для вирішення яких доводиться виходити за межі ІТ, їх понять і методів у сферу питань про відношення матерії і свідомості, природи і людини, у сферу загальних уявлень про світ, про закони його пізнання.
Вплив на формування та розвиток продуктивного мислення шляхом візуалізації абстрактних величин розглядається в роботах М.І. Жалдака, Ю.В. Горошка, С.П. Семенця, І.Л. Семещука. Проблемам розвитку інформаційного суспільства присвячені роботи В.М. Глушкова, В.І. Гриценка, Н.Г. Джинчарадзе, В.С. Михалевича та ін. В роботах М.I. Жалдака, О.П. Значенко, Ю.І. Машбиця, Г.О. Михаліна, В.М. Монахова, Н.В. Морзе, С.А. Ракова, Ю.С. Рамського, Ю.В Триуса та інших розглядаються основи формування інформаційної культури у загальноосвітніх та вищих навчальних закладах. Проблеми міжпредметних звязків ґрунтовно досліджено у роботах П.Р. Атутова, М.М. Берулави, Р.С. Гуревича, М.І. Думченко, А.І. Єремкіна, І.Д. Звєрева, М.І. Махмутова, А.В. Усової висвітлено теоретичні й процесуальні аспекти їх використання в галузі професійної та загальної середньої освіти.
Теоретичні і методичні аспекти навчання інформатики в сучасних умовах та аналіз проблем інформатичної освіти досліджували Б.С. Гершунський, В.М. Глушков, О. М. Гончарова, В.В. Губарєв, А.П. Єршов, М.І. Жалдак, К.К. Колін, В.В. Лаптєв, В.М. Монахов, Н.В. Морзе, О.О. Ракітіна, Ю.С. Рамський, Є.М. Смирнова-Трибульська, Ю.В. Триус, Г.Ю. Цибко та інші.
В роботах А.О. Андрущак, Д. Гурє, М.І. Башмакова, І.М. Богданової, В.І. Бондаря, Є.В. Бондаревської, В.В. Давидова, І.М. Дичківської, М.Д. Касьяненка, В.І. Кириченка, М.В. Кларіна, І.В. Роберт, Л.М. Романишиної, Г.К. Селевка, Н.В. Фоміна, М.М. Скаткіна, О.І. Скафи, І.Е. Унт, А.В. Фурмана, Н.І. Шиян, І.С. Якиманської та інших розглядаються проблеми впровадження в навчально-виховний процес вищої школи сучасних педагогічних технологій.
Міжпредметні звязки інформатики з фізикою та математикою дозволяють розвязати низку питань щодо формування інформаційної культури майбутніх інженерів, пристосування їх до нових вимог інформаційного суспільства, що значно підвищить їх конкурентоспроможність на вітчизняному та міжнародному ринках праці.
Питання науково-методичної підтримки міжпредметних звязків інформатики з математикою та фізикою на основі сучасних ІТ розроблені недостатньо. Слід зазначити, що досить вагомими чинниками є реалізація міжпредметних звязків інформатики з іншими дисциплінами у навчально-виховному процесі підготовки майбутніх інженерів, для забезпечення формування та розвитку інформаційної культури як складової професійної культури, формування компетентностей з інформаційних та комунікаційних технологій, підвищення рівня мотивації навчання, розвитку творчого мислення, активізації розумової діяльності.
Тому виникає необхідність перебудови та переосмислення цілей, змісту, методів та організаційних форм навчання інформатики майбутніх інженерів, що дозволить адаптувати майбутніх фахівців до сучасних вимог інформаційного суспільства та надасть можливість пристосовуватись до майбутніх змін. Недостатня базова підготовка студентів інженерних спеціальностей з інформатики призводить до невміння користуватися інформаційними технологіями для розвязування практичних задач та інженерних розрахунків. Актуальність наведених вище проблем обумовили вибір теми дисертаційного дослідження: “Програмно-педагогічне забезпечення міжпредметних звязків інформатики з математикою і фізикою у навчанні майбутніх інженерів”.
Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційне дослідження повязане з реалізацією основних положень Законів України “Про Національну програму інформатизації”, „Про освіту” та “Про вищу освіту”, Національної доктрини розвитку освіти України у XXI столітті та виконано в рамках комплексної теми Інституту інформатики Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова (0105U000448).
Тему дисертаційного дослідження затверджено на засіданні вченої ради Національного педагогічного університету імені М.П.Драгоманова (протокол №13 від 19.06.2008 р.) та узгоджено у Міжвідомчій раді з координації наукових досліджень з педагогічних і психологічних наук в Україні при НАПН України (протокол №2 від 30 березня 2010 року).
Обєктом дослідження є процес навчання інформатики студентів інженерних спеціальностей у технічному університеті.
Предметом дослідження є методична система навчання інформатики студентів інженерних спеціальностей у технічному університеті на основі використання міжпредметних звязків з фізикою та математикою.
Мета дослідження розробити, теоретично обґрунтувати та експериментально перевірити окремі компоненти методичної системи навчання інформатики на основі міжпредметних звязків інформатики з фізичними та математичними дисциплінами у професійній підготовці майбутніх інженерів.
Для досягнення мети були визначені наступні завдання:
Поставлені завдання обумовили вибір методів дослідження:
Теоретико-методологічною основою дослідження є: Закон України «Про освіту», Державна національна програма «Освіта» (Україна XXI століття), принципи дидактики та педагогічної психології, наукові засади педагогічного процесу у вищій школі, теорія пізнання; «Концепція Програми інформатизації загальноосвітніх навчальних закладів, компютеризації сільських шкіл», Закон «Про національну програму інформатизації», результати досліджень відомих вітчизняних і зарубіжних психологів, дидактиків і методистів стосовно закономірностей навчально-виховного процесу.
Наукова новизна дослідження полягає в тому, що
Практичне значення дослідження полягає у:
Особистий внесок здобувача полягає у розробці і теоретичному обґрунтуванні основних положень досліджуваної проблеми; розробці та впровадженні у практику роботи технічного університету окремих компонент методичної системи навчання інформатики на основі міжпредметних звязків інформатики з фізичними та математичними дисциплінами, що сприяє формуванню інформаційної культури студентів та формуванню в них компетентностей з інформаційних та комунікаційних технологій; розробці програмного засобу „Optica”; розробці методичних рекомендацій для проведення лабораторних робіт з дисципліни „Інформатика”.
Обґрунтованість і вірогідність результатів дослідження забезпечується його науковими і методологічними основами; використанням методів дослідження, відповідних меті і завданням; системним аналізом теоретичного та емпіричного матеріалу; результатами проведеного педагогічного експерименту, опрацьованими за допомогою статистичних методів.
Апробація та впровадження результатів дисертаційного дослідження здійснювались у навчальний процес Чернігівського державного технологічного університету (довідка №1603/08-1163 від 14.09.2009), Криворізького металургійного факультету Національної металургійної академії України (довідка №7/04 від 12.04.2010), Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника (довідка №01-08/06-09/690 від 27.05.2010), Чернігівського державного педагогічного університету імені Т.Г.Шевченка (довідка №04-11/1023 від 16.11.2009), Криворізького державного педагогічного університету (довідка №1216/05 від 17.05.2010), Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини (довідка №638/01 від 22.04.2010).
Основні положення і результати дисертаційного дослідження доповідались автором на наукових конференціях різного рівня: Міжнародній науково-методичній конференції „Чернігівські методичні читання з фізики” (м. Чернігів, 25-27 червня 2004 року); Міжнародній науковій конференції „Информатизация образования 2008: интеграция информационных и педагогических технологий” (м. Мінськ, 22-25 жовтня 2008 року); Міжнародній науково-практичній інтернет-конференції „Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании 2008 ” (м. Одеса, 15-25 грудня 2008 року); Всеукраїнській науково-практичній конференції "Формування антикризового механізму соціально-економічного розвитку України" (м. Чернігів, 29 листопада 2009 року); Першій регіональній конференції "Вільне програмне забезпечення в освіті, науці і бізнесі" (м. Чернігів, 13-15 травня 2010 року).
Публікації. Основні результати дослідження опубліковано в 14 наукових працях, серед них: 8 статей в фахових виданнях України, 3 тези доповідей за матеріалами міжнародних конференцій та 3 навчально-методичних рекомендації.
Структура дисертації. Робота складається зі вступу, двох розділів, висновків до розділів, висновків, 9 додатків, списку використаних джерел 235 позицій. Основний обсяг роботи складає 183 сторінки, містить 7 таблиць, 38 рисунків. Загальний обсяг роботи 239 сторінок.
У вступі сформульовано проблему дослідження, обгрунтовано актуальність теми, визначено мету і завдання дослідження, розкрито наукову новизну, практичне значення роботи, апробацію результатів, отриманих у ході дослідження.
У першому розділі «Науково-педагогічні аспекти професійної підготовки майбутніх інженерів» розглянуто філософсько-педагогічні основи навчання у вищій школі; поняття інформаційної культури студентів; інформаційні технології в навчальному процесі; психолого-педагогічні вимоги та аналіз ППЗ, використовуваного у навчальному процесі майбутніх інженерів; міжпредметні звязки та їх використання у навчально-виховному процесі майбутніх інженерів.
Використання сучасних інформаційно-комунікаційних технологій разом з різними фундаментальними науками створюють підґрунтя для інженера-науковця, дають безліч матеріалу для вироблення у нього науково-філософських поглядів на суспільство і техніку та формують світогляд у цілому.
Сучасні наукові дослідження не можна собі уявити без використання ІКТ: комунікації, системи автоматизованого управління експериментами, системи компютерного моделювання, системи математичної обробки результатів експериментів, Інтернет як депозитарій знань і інтелектуального пошуку тощо все це створює сучасне інформаційне середовище науки. Збільшення використання компютерної техніки у виробництві висувають низку проблем соціального та філософського характеру. До цих питань можна віднести: етичну, естетичну, економічну, політичну та ідеологічну сторони модернізації інформаційних технологій, прямі та опосередковані соціальні наслідки, вплив соціуму на розвиток інформаційних технологій та багато інших.
У монографії Ю.В. Триуса зазначено, що введення у навчально-виховний процес ВНЗ компютерно-орієнтованих методичних систем навчання безпосередньо вплине на професійну підготовку студентів, дозволить розкрити творчі здібності, продемонструє значення індивідуальної роботи, активізує навчальну та науково-дослідну діяльність майбутніх фахівців. Такі методичні системи повинні злагоджено поєднувати інноваційні та традиційні педагогічні технології, вбудовувати нові ІКТ в діючі дидактичні системи.
В основі навчання студентів інженерних спеціальностей знаходиться професійна освіта. Але, враховуючи особливості розвитку суспільства та соціально-економічної ситуації, сьогодні одним із завдань вищої освіти стає не підготовка фахівця вузького профілю, а всебічно-розвиненого та адаптованого до нових вимог інженера, формування в нього мобільності. Досягнення даної мети можливе за рахунок фундаменталізації навчання.
Професійна мобільність здатність фахівця без великих часових та фінансових витрат змінювати спрямованість своєї професійної діяльності.
Фундаменталізація навчання спрямована на збільшення взаємозвязків практичної й теоретичної підготовки студента до професійної діяльності; формування наукового світогляду; розвиток у майбутнього фахівця професійної культури, що в результаті впливає на якість освіти.
Важливою складовою формування професійної культури майбутніх фахівців, зокрема фахівців-інженерів, є інформаційна культура. Професійна культура та підготовка студентів базується на виробничих вимогах та потребах виробництва, яким повинен відповідати та бути компетентним фахівець.
Формування інформаційної культури може відбуватися в три етапи. На першому етапі формуються загальні основи інформаційної культури, які не залежать від фахової спрямованості та рівня студентів. Другий етап готує студентів до використання ІКТ у професійній діяльності. До третього етапу можна віднести підготовку студентів до проектування та розробки спеціалізованих програмних продуктів для професійної діяльності з певної предметної галузі.
Основні переваги застосування ІКТ у навчальному процесі: мотивація навчання, активізація діяльності студентів у процесі навчання, індивідуалізація навчання, залучення до науково-дослідницької роботи, формування рефлексії діяльності, збільшення можливостей подання навчального матеріалу, збільшення бази навчальних задач, контроль за навчальним процесом, ігрові прийоми, зменшення рутинної роботи.
До загальновизначених дидактичних принципів, на які можна орієнтуватись при виборі ППЗ, можна віднести: науковість змісту матеріалу, активність та усвідомлюваність дій, наочність, послідовність подання матеріалу, систематичність навчання, міцність засвоєння знань, врахування індивідуальних особливостей.
Критерії, на які спиратимемось при виборі ППЗ: методична доцільність, інтуітивно-зрозумілий інтерфейс, україномовний інтерфейс, апаратна сумісність, програмна сумісність, ліцензійна чистота. Даним критеріям повністю відповідає ППЗ Gran1 тому на його основі будемо розробляти окремі компоненти методичної системи використання міжпредметних звязків інформатики з математикою і фізикою.
Доводити існування міжпредметних звязків інформатики з іншими дисциплінами не має сенсу, цей факт є незаперечним. Також беззаперечним є той факт, що їх використання позитивно впливає на якість навчання та навчально-виховний процес у цілому. В процесі інформатизації освіти змінюється роль ІКТ, вони перетворюються з предмету навчання на засіб навчання, у засіб майбутньої професійної діяльності, у засіб забезпечення широкого спектру інформаційних послуг для забезпечення якості професійного росту і особистого життя, який можливо використати у будь-якій галузі людської діяльності. У процесі підготовки майбутніх інженерів необхідно не тільки сформувати компютерну грамотність, але і навчити застосовувати сучасні інформаційні технології у повсякденному житті та професійній, науковій діяльності.
За допомогою міжпредметних звязків у навчально-виховному процесі можна стимулювати та спонукати майбутніх спеціалістів до професійного самовдосконалення. Використавши багатосторонні міжпредметні звязки, можливо виховувати та розвивати студентів, розвязувати завдання навчання, подати основу для комплексного вирішення складних проблем.
Міжпредметні звязки дозволять забезпечити єдині вимоги до знань, вмінь та навичок з різних дисциплін; логічну послідовність при формуванні основних та неосновних понять; узгодженість навчальних планів нормативних дисциплін для взаємодопомоги при формуванні складних понять; використання отриманих раніше знань з інших дисциплін; економію часу при усуненні надлишкового дублювання знань з інших дисциплін; використання спільних законів та методик розвязування задач та досліджень з різних дисциплін; формування у студентів вмінь та навичок використання компютерних технологій.
У другому розділі «Програмно-педагогічне забезпечення міжпредметних звязків інформатики з математикою і фізикою у навчанні майбутніх інженерів» досліджено методичні аспекти навчання майбутніх інженерів із застосуванням програмно-педагогічного забезпечення міжпредметних звязків інформатики з математико і фізикою.
В ході дослідження було розроблено та уточнено окремі компоненти методичної системи навчання інформатики на основі міжпредметних звязків інформатики з фізичними та математичними дисциплінами у навчанні майбутніх інженерів.
Мета методичної системи навчання інформатики майбутніх інженерів формувати фахівця, здатного до використання інформаційних технологій у своїй професійній діяльності; творчо підходити до розвязування нестандартних задач; вміти переносити знання з інформаційних технологій в інші предметні галузі, що в свою чергу сприятиме поглибленню фундаментальної інженерної підготовки; формувати компетентності з інформаційно-комунікаційних технологій, що дозволить майбутньому фахівцю адаптуватися до нових вимог суспільства.
Завданням пропонованої методичної системи навчання інформатики є формування професійних, а також компетентностей з інформаційних та комунікаційних технологій, інформаційної та професійної культури майбутніх інженерів.
Уточнено мету навчання нормативної дисципліни “Інформатика”, а саме:
У професійній роботі інженер використовує середовища автоматизованого проектування, які передбачають введення різних параметрів, на основі яких відбувається побудова обєктів та конструкції в цілому. Отже у роботі інженера-механіка досить часто зустрічаються задачі з визначення значень цих параметрів. Саме тому особливу увагу у змісті інформатики було приділено вивченню тем, що дозволять майбутньому фахівцю розвязувати задачі з параметрами, для цього було додано у нормативну дисципліну “Інформатика” вивчення такої теми, як “ППЗ Gran1”. Розподіл навчального часу за темами і формами вивчення подано у таблиці 1, а зміст лекцій та лабораторних робіт у таблиці 2.
З теми TurboPascal запропоновано завдання професійної спрямованості для лабораторних робіт, що надають можливість використати міжпредметні звязки інформатики з математикою та фізикою.
Вивчення текстового процесора Word із державними стандартами до оформлення ділової та професійної документації нададуть можливість студентам використовувати даний програмний продукт за призначенням у навчальній та трудовій діяльності. Створення стилів і шаблонів, а також вивчення основ програмування на Visual Basic for Application позитивно вплине на автоматизацію робочого місця майбутнього інженера.
Таблиця 1
Розподіл навчального часу за темами і формами вивчення та контролю
Тема за навчальною програмою дисципліни |
Кількість годин для форм навчання: |
Форма контролю |
|||
У тому числі |
|||||
Лекції |
Лабораторні |
Самостійна робота |
Всього |
||
Семестр 2 |
18 |
34 |
29 |
81 |
Е, КР |
Змістовий модуль 4. |
8 |
10 |
11 |
29 |
МК |
1. ППЗ Gran1 |
4 |
10 |
3 |
17 |
|
2. Програма Total Commander |
2 |
4 |
6 |
||
3. Архіватори |
2 |
4 |
6 |
||
Змістовий модуль 5. |
4 |
12 |
10 |
26 |
МК |
1. Текстовий процесор Word |
4 |
12 |
10 |
26 |
|
Змістовий модуль 6. |
6 |
12 |
8 |
26 |
МК |
1. Табличний процесор Excel |
4 |
12 |
4 |
20 |
|
2. Локальні та глобальні мережі |
2 |
4 |
6 |
Таблиця 2
Зміст лекцій, лабораторних занять
Тема за навчальною програмою дисципліни |
План лекції |
Кількість годин |
Теми лабораторних занять |
Кількість годин |
1. ППЗ Gran1 |
Лекція 1
Лекція 2
|
2 2 |
Лабораторна робота 1. Вивчення інтерфейсу. Побудова та аналіз графіків функції. Лабораторна робота 2. Використання Gran1 у математичних дослідженнях. Лабораторна робота 3. Використання Gran1 у фізичних дослідженнях. |
2 4 4 |
Для табличного процесору Excel дібрано завдання, які можна пристосувати для інженерних розрахунків.
У другому розділі значну увагу приділено завданням для проведення лабораторних робіт з теми: “Використання Gran1 у математичних дослідженнях”, мета якої демонстрація можливостей використання ППЗ Gran1 при розвязуванні задач з параметрами аналітичними та графічними прийомами, для обчислення інтегралів, залежних від параметра; сформувати компетентності з ІКТ.
Щоб досягти більшої ефективності навчання, розглянуто завдання, які дозволять використовувати міжпредметні звязки між математикою та інформатикою, тлумачення понять, означень та методів з нормативної дисципліни “Вища математика”. А саме знання, отримані у першому семестрі з тем: Аналітична геометрія, Диференціальне числення; та у другому семестрі Невизначений інтеграл, Визначений інтеграл, Кратні інтеграли.
Запропоновано завдання, які дозволять використати міжпредметні звязки інформатики з фізикою і математикою. Розглядаються такі теми з фізики: Фізичні основи механіки (Кінематика і динаміка матеріальної точки, Робота і енергія, Елементи механіки рідин), Електрика і магнетизм, Фізика коливань та хвиль, Геометрична і хвильова оптика.
Розвязування задач з геометричної та хвильової оптики пропонується за допомогою ПЗ Gran1, а також ПЗ Optica. Було проведено порівняльний аналіз цих програмних продуктів.
Також приділено увагу особливостям використання програмного продукту Gran1 у різних операційних системах. Важливою проблемою у застосуванні компютерних програм є вирішення правових та фінансових проблем, повязаних з придбанням і легальним використанням програмного забезпечення, у тому числі й операційної системи, для якої відбувається надбудова прикладного програмного забезпечення.
ПЗ Gran1, розроблений М.І. Жалдаком та Ю.В. Горошком для роботи у ОС Windows, виявився досить універсальним та адаптованим до інших ОС. Таким чином, незалежно від вибору операційної системи та виробника апаратної частини є можливість використання ПЗ Gran1 та всіх його опцій.
У ході дослідження було розроблено організаційні форми проведення занять та розподіл кількості рейтингових балів за різними видами контролю.
Весь навчальний час відповідно розподілено на лекції, лабораторні роботи та самостійну роботу студентів.
Особливу увагу приділено лабораторним роботам, серед яких можна визначити наступні:
У кожній практичній та практично-самостійній роботах варіанти індивідуальних завдань поділено за трьома рівнями складності. Рівень складності для виконання обирається студентом самостійно. Завдання першого рівня складності відповідають репродуктивному рівню засвоєння знань та оцінюються найменшою кількістю балів. Для розвязування завдань другого рівня складності необхідний евристичний характер інтелектуальної діяльності, завдання оцінюється середньою кількістю балів. До третього рівня складності відносяться завдання, для розвязування яких необхідно підходити творчо. При успішному виконанні завдань цього рівня студент заслуговує на найбільшу кількість балів. Таким чином реалізовується диференціація навчання, студент сам бачить результати своєї роботи і в свою чергу може оцінити обєктивність і точність виставлення рейтингових балів.
Модульний контроль складається з двох частин: 1) захист практичного індивідуального завдання, 2) тестування. Практичне завдання складається з декількох підзавданнь, кожне з яких оцінюється окремо. Значну частину складає теоретична компонента. Перевірка теоретичних знань відбувається у вигляді тестів за допомогою ліцензованої програми для тестування TestOfficePro від компанії SunRav. У середньому на модуль подається триста питань з чотирма варіантами відповідей, з яких машина випадковим методом вибирає задану кількість питань. При тестуванні використовуються різні типи тестів з вибором одного варіанту правильної відповіді, кількох варіантів, з введенням відповіді з клавіатури, встановленням відповідності, впорядкуванням списку. Практика показує, для того, щоб не перетворити тестування у просту формальність доцільно встановлювати своєрідний поріг кількості правильних відповідей, після якого починають нараховуватися бали за кожну наступну правильну відповідь. Таким порогом взято 60% правильних відповідей, що відповідає аналогічному відсотку початку позитивних оцінок у системі ECTS (Європейська система трансферу оцінок).
Для досягнення найбільшої ефективності дидактичного матеріалу подаються способи використання статистичного аналізу результатів виконання лабораторних робіт для його коригування у навчальному процесі.
У таблиці 3 подано результати виконання лабораторних робіт.
Одним із способів є використання відхилення результатів виконання лабораторних робіт від середнього арифметичного значення на ±10%. Якщо відхилення більше ніж +10% то завдання потрібно ускладнювати, а якщо більше ніж -10% спрощувати (рис. 1).
Для перевірки педагогічної ефективності розроблених компонент методичної системи навчання інформатики на основі міжпредметних звязків інформатики з фізичними та математичними дисциплінами, методичних рекомендацій для викладачів щодо диференціації оцінювання студентів, коригування дидактичного матеріалу та приведення системи вищої освіти у відповідність до критеріїв Болонського процесу було проведено педагогічний експеримент. Експеримент проводився у три етапи впродовж 2005-2009 рр. у Чернігівському державному технологічному університеті, Чернігівському державному педагогічному університеті імені Т.Г.Шевченка.
Таблиця 3
Результати виконання лабораторних робіт
Бали |
Л/р 1 |
Л/р 2 |
Л/р 3 |
Л/р 4 |
Л/р 5 |
|||
2 |
57 |
28 |
29 |
16 |
19 |
|||
3 |
10 |
12 |
13 |
6 |
6 |
|||
4 |
15 |
23 |
18 |
17 |
20 |
|||
5 |
5 |
12 |
12 |
12 |
7 |
|||
6 |
2 |
14 |
8 |
27 |
18 |
Середнє |
+10% |
-10% |
2 |
64,04% |
31,46% |
32,58% |
17,98% |
21,35% |
33,48% |
43,48% |
23,48% |
3 |
11,24% |
13,48% |
14,61% |
6,74% |
6,74% |
10,56% |
20,56% |
0,56% |
4 |
16,85% |
25,84% |
20,22% |
19,10% |
22,47% |
20,90% |
30,90% |
10,90% |
5 |
5,62% |
13,48% |
13,48% |
13,48% |
7,87% |
10,79% |
20,79% |
0,79% |
6 |
2,25% |
15,73% |
8,99% |
30,34% |
20,22% |
15,51% |
25,51% |
5,51% |
Рис.1 Графіки для бала 6
Педагогічний експеримент проходив у три етапи: констатувальний етап (20052006 рр.), пошуковий етап (2006-2008 рр.), формувальний етап (2008-2009 рр.).
На першому етапі (20052006 рр.) експерименту були використані наступні методи дослідження: аналіз державних документів, навчальних планів і програм, навчально-методичної та психолого-педагогічної літератури з проблеми дослідження, вивчення результатів діяльності викладачів та навчально-пізнавальної діяльності студентів, спостереження за навчальним процесом, анкетування студентів та викладачів, бесіди зі студентами та викладачами. Анкетування та бесіди проводились зі студентами перших-пятих курсів різних спеціальностей Чернігівського державного педагогічного університету імені Т. Г. Шевченка, Чернігівського державного технологічного університету та з викладачами, які безпосередньо викладають природничо-математичні дисципліни; в анкетуванні взяло участь 136 респондентів.
Анкетування викладачів та аналіз навчальних робочих програм нормативних дисциплін показали, що у навчальному процесі ВНЗ недостатньо використовуються міжпредметні звязки інформатики з іншими дисциплінами для формування інформаційної і професійної культури, хоча матеріально-технічна база та програмне забезпечення для цього існують і присутні у навчальних закладах. Проблемою використання у навчально-виховному процесі міжпредметних звязків інформатики з математичними та фізичними дисциплінами у навчанні майбутніх інженерів є недостатня розробленість методичних рекомендацій до їх використання, не розробленість практичних та лабораторних завдань профільного призначення, спрямованих на забезпечення міжпредметних звязків.
Завданнями другого етапу експерименту (2006-2008рр.) були:
Усі завдання другого етапу експерименту було виконано. Матеріали та методичні рекомендації впроваджено в роботу та практику Чернігівського державного технологічного університету, Чернігівського державного педагогічного університету імені Т.Г.Шевченка.
Результати дослідження показали, що для формування інформаційної культури, компетентностей з інформаційних та комунікаційних технологій педагогічно доцільно впровадити у навчально-виховний процес ВНЗ окремих компонент методичної системи навчання інформатики на основі міжпредметних звязків інформатики з фізичними та математичними дисциплінами.
Метою третього етапу експерименту (2007-2009рр.) було перевірити на практиці ефективність розроблених компонент методичної системи навчання інформатики на основі міжпредметних звязків інформатики з математичними та фізичними дисциплінами у навчанні майбутніх інженерів. Для досягнення поставленої мети необхідно розвязати наступні завдання: впровадити розроблені матеріали в навчально-виховний процес технологічного університету; перевірити ефективність розроблених компонент методичної системи на практиці; опрацювати результати педагогічного експерименту.
Студенти експериментальних груп почали застосовувати різні способи розвязування задач з інших дисциплін, задач професійного спрямування з використанням ІКТ, навчилися працювати в команді, розподіляти обовязки в роботі колективу, навчилися висувати та перевіряти гіпотези, аналізувати отримані результати, шукати оптимальні шляхи розвязування поставленої задачі, шукати шляхи автоматизації пошуку проміжних результатів, встановлювати взаємозвязки між отриманими результатами.
У ході проведеного дисертаційного дослідження вирішено усі поставлені на початку дослідження завдання і відповідно до мети отримано наступні основні результати:
Аналіз отриманих результатів проведеного дисертаційного дослідження дає підстави зробити висновки:
1. В умовах глобалізації, інформатизації та інтелектуалізації суспільства перед системою вищої освіти України постають нові вимоги до підготовки фахівців інженерних спеціальностей, що в свою чергу безпосередньо впливає на мету, зміст, форми, методи та засоби організації навчально-пізнавальної діяльності студентів. Водночас постають питання узгодженості мети та змісту навчання з вимогами сучасного виробництва та техніки, створення умов для студентів ВНЗ для формування ключових та загально-галузевих компетентностей. Формування цих компетентностей відбувається впродовж всього навчання у ВНЗ при вивченні різних дисциплін природничо-математичного напряму.
2. У роботі доведено, що використання ІКТ згідно запропонованій методичній системі дозволяє позитивно вплинути на його ефективність та якість. Зокрема впливає на такі якості знань, як: фундаментальність, системність та оперативність, гнучкість та узагальненість. Також сприяє зростанню мотивації, інтересу до навчання, інтенсифікації навчального процесу. Таким чином виникає необхідність формування інформаційної культури та компетентностей з ІКТ майбутніх інженерів. Перебудова мети та змісту навчання інформатики для студентів інженерних спеціальностей з метою формування компетентностей з інформаційних та комунікаційних технологій надають можливість майбутнім фахівцям використовувати здобуті знання у навчально-пізнавальній та науково-дослідній діяльності, при розвязуванні професійних задач. Інформаційна культура повинна відповідати цілям, методам та засобам навчання, успішності і досягнутому рівню компетентностей, а також задовільняти можливі вимоги суспільства.
3. Фахова спрямованість навчання інформатики позитивно впливає на рівень професійної та інформаційної культури, саморозвиток та самовдосконалення, рівень засвоєння знань, формування компетентностей з ІКТ у студентів, які навчаються у технічних ВНЗ. Але ефективність такого навчання залежить від підбору програмних засобів, організаційних форм та методів навчання, педагогічної доцільності та розробленості методичної бази щодо використання обраного програмного продукту.
4. Одним з шляхів покращення навчання інформатики є широке використання у навчальному процесі майбутніх інженерів у вищому навчальному закладі міжпредметних звязків інформатики з фундаментальними дисциплінами. Програмно-педагогічне забезпечення міжпредметних звязків інформатики з фундаментальними дисциплінами та професійна спрямованість навчання позитивно впливають на результати навчання, формують необхідні фахові компетентності та компетентності з ІКТ;
5. Створення навчального, методичного та дидактичного матеріалу для забезпечення навчання інформатики, спрямованого на забезпечення міжпредметних звязків з математичними та фізичними дисциплінами, сприяє підвищенню якості знань з інформатики, математики, фізики, реалізації безперервності та багаторівневості освіти, формує у майбутніх фахівців компетентності з використання сучасних інформаційно-комунікаційних технологій у професійній діяльності, сприяє конкурентоспроможності молодих фахівців на міжнародному ринку праці;
6. Результати педагогічного експерименту підтверджують ефективність розроблених компонент методичної системи.
Перспективними напрямами продовження роботи з удосконалення інформативної освіти у ВНЗ технологічного спрямування можуть бути:
Статті у наукових фахових виданнях
Навчально-методичні посібники
Матеріали доповідей і тези конференцій
Покришень Д.А. Програмно-педагогічне забезпечення міжпредметних звязків інформатики з математикою і фізикою у навчанні майбутніх інженерів Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата педагогічних наук за спеціальністю 13.00.02 теорія та методика навчання (інформатика). Національний педагогічний університет імені М.П.Драгоманова, Київ, 2010.
У дисертації обґрунтована доцільність та необхідність використання міжпредметних звязків інформатики з математикою і фізикою у навчальному процесі майбутніх інженерів. Розроблено окремі компоненти методичної системи навчання інформатики на основі міжпредметних звязків інформатики з фізичними та математичними дисциплінами, спрямованої на формування інформаційної культури, компетентностей з інформаційних та комунікаційних технологій. Запропоновано методику створення та оцінювання дидактичного матеріалу у відповідності до кредитно-модульної системи. Встановлено, що використання саме такої методичної системи дає змогу поглибити розуміння студентами навчального матеріалу, посилити мотивацію до навчання, активізувати навчальну діяльність, розширити теоретичну базу знань, посилити прикладну спрямованість результатів навчання інформатики у вищому технічному навчальному закладі.
Ключові слова: програмно-педагогічне забезпечення, міжпредметні звязки, методична система навчання інформатики, компетентності, інформаційна культура, професійна культура.
Покришень Д.А. Програмно-педагогическое обеспечение межпердметных связей информатики с математикой и физикой в обучении будущих инженеров Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук по специальности 13.00.02 теория и методика обучения (информатика). Национальный педагогический университет имени М.П. Драгоманова, Киев, 2010.
В диссертации обоснованна целесообразность и необходимость использования межпредметных связей информатики с математикой и физикой в учебном процессе будущих инженеров. Разработаны отдельные компоненты методической системы обучения информатике будущих инженеров на основе межпредметных связей информатики с физическими и математическими дисциплинами, направленной на формирование информационной культуры, компетентностей по информационным и коммуникационным технологиям. Уточнены цель, структура и содержание нормативной дисциплины «Информатика» для студентов инженерных специальностей технических университетов.
Межпредметные связи информатики с дисциплиной «Высшая математика» предлагается осуществлять используя знания полученные при изучении тем: Аналитическая геометрия, Дифференциальное исчисление, Неопределённые интегралы, Определённые интегралы, Кратные интегралы.
Межпредметные связи информатики с дисциплиной «Физика» предлагается осуществлять используя знания полученные при изучении тем: Физические основы механики (Кинематика и динамика материальной точки, Работа и энергия, Элементы механики жидкостей), Электрика и магнетизм, Физика колебаний и волн, Геометрическая и волновая оптика.
Разработан программно-педагогический продукт Optica, а также проведён сравнительный анализ его с программным продуктом Gran1, Открытая физика 1.0, Физика в картинках.
Предложена методика создания и оценивания дидактичного материала в соответствии с кредитно-модульной системой; способы использования разработанных компонент методической системы при использовании разных операционных систем (Windows 2000, Windows XP, Windows Vista (x32 Ultimate), Windows 7 (x64 Ultimate), Mandriva Linux, Ubuntu, Mops, Deep Style, Fedora, Debian, ASP, MacOS X: 10.4 Tiger, 10.5 Leopard, 10.6 Snow Leopard).
Также целесообразно лабораторные работы по информатики разделить на разные виды: теоретические (изучение программных продуктов при выполнении методических указаний), практические (самостоятельное выполнение индивидуальных вариантов и разных уровней сложности во время занятий по расписанию), практично-самостоятельные (самостоятельное выполнение индивидуальных вариантов и разных уровней сложности в свободное время). Оцениваются только практические и практично-самостоятельные лабораторные работы в зависимости от выбранного уровня сложности.
Модульный контроль предлагается осуществлять теоретический и практический. Для контроля теоретических знаний используется программа тестирования, которая случайным образом выбирает из базы вопросов задания. Практические знания и умения проверяются при выполнении разработанного дидактического материала на компьютере.
Из суммы набранных балов за выполнение лабораторных работ и модульных контролей (тестирование и выполнение практических заданий) формируется рейтинговый бал, который используется для выставления оценки успеваемости студента.
Установлено, что использование именно такой методической системы дает возможность углубить понимание студентами учебного материала, усилить мотивацию к обучению, активизировать учебную деятельность, расширить теоретическую базу знаний, усилить прикладную направленность результатов учебы информатики в высшем техническом учебном заведении.
Ключевые слова: программно-педагогическое обеспечение, межпредметные связки, методическая система учебы информатики, компетентности, информационная культура, профессиональная культура.
Pokryshen D.A. Program and educational software of informatics intersubject relations with mathematics and physics in the education of future engineers - Manuscript.
Dissertation for the Candidate degree in pedagogical science, speciality 13.00.02 theory and methods of teaching (informatics). National Pedagogical Dragomanov University. Kyiv, 2010.
Possibility of application of the informatics intersubject relations with mathematics and physics has been grounded in dissertation. Various components of the methodical system of informatics studies, based on intersubject relations of informatics with the physical and mathematical disciplines which are directed on future forming of information culture, competencies in information and communication technologies, have been developed. The technique of creating and evaluating the didactic material in accordance to the credit-module system has been offered. It is set that the use of such methodical system enables students to deepen understanding of educational material, strengthen motivation for training, intensify training activities, extend the theoretical knowledge base, strengthen the applied orientation of studying results of informatics in higher technological educational establishments.
Keywords: program and educational software, intersubject relations, methodical system of teaching informatics, competencies, information culture, professional culture.
А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать | |||
37921. | ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА | 723.5 KB | |
Сагитова Изучение интерференции света: Методические указания к лабораторной работе № 61 по курсу общей физики Уфимск. Методические указания знакомят студентов с явлением интерференции света методами получения когерентных волн.4 Порядок выполнения работы [8] 4 Контрольные вопросы [9] Список литературы Лабораторная работа № 61 ИЗУЧЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА 1 Цель работы Изучение явления интерференции света. | |||
37922. | ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ | 235.5 KB | |
Сагитова Определение показателей преломления жидких и твердых тел: Методические указания к лабораторной работе №62 по разделу Оптика Уфимск. Приведены краткая теория и методы измерения показателя преломления жидких и твердых тел.1 Определение показателя преломления стекла с помощью микроскопа [2. | |||
37923. | ИЗУЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ | 1.57 MB | |
Изучение оптических характеристик дифракционной решетки. Студенты экспериментально определяют угловую дисперсию и разрешающую способность в различных порядках спектра фазовой дифракционной решетки.4 Оптические характеристики дифракционной решетки 10 3 Экспериментальная часть 13 3. | |||
37924. | ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОВ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ | 2.24 MB | |
Краузе Экспериментальное изучение законов теплового излучения: Методические указания к лабораторной работе № 64 по курсу общей физики Уфимск. Методические указания знакомят студентов с явлением теплового излучения. Описаны физические причины излучения электромагнитных волн нагретыми телами и приведены законы которым это излучение подчиняется. | |||
37925. | Изучение законов постоянного тока Исследование зависимости КПД источника тока от сопротивления нагрузки | 383 KB | |
Лабораторная работа № 33 Изучение законов постоянного тока Исследование зависимости КПД источника тока от сопротивления нагрузки 1. Определить КПД источника тока. Получить экспериментальную зависимость мощности источника тока от сопротивления нагрузки. | |||
37926. | Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение удельного заряда электрона | 206.5 KB | |
Благодаря пространственному заряду при малых анодных напряжениях анодный ток может быть значительно меньше возможного тока эмиссии катода и постепенно увеличивается при повышении анодного напряжения. Если поддерживать температуру накаленного катода постоянной и снять зависимость анодного тока Iа от анодного напряжения uа вольт амперную характеристику рис.2 Вольт амперные характеристики диода при различных температурах T2 T1 Зависимость термоэлектронного тока Iа от анодного напряжения в области малых положительных значений uа... | |||
37927. | ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ МЕТАЛЛОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА | 98 KB | |
Сила термоэлектронного тока в диоде зависит от величины напряжения U рис. Отклонение зависимости анодного тока IА от анодного напряжения U от прямолинейной связано: а с наличием в промежутке между катодом и анодом неоднородной области пространственного заряда; б с отсутствием центров рассеяния в упомянутом промежутке. Зависимость тока диода IА от анодного напряжения U имеет вид: I=C U3 2 2.3 Is величина тока насыщения три кривые относятся к трем разным... | |||
37928. | Изучение процессов заряда и разряда конденсатора | 452 KB | |
12 Лабораторная работа № 37 Изучение процессов заряда и разряда конденсатора 1. Цель работы Целью данной работы является изучение заряда и разряда конденсатора при различных параметрах электрической цепи и вычисление времени релаксации. В качестве примера квазистационарных токов рассмотрим процессы заряда и разряда конденсатора в электрической цепи содержащей последовательно соединенные конденсатор С сопротивление R включающие и внутреннее сопротивление источника и источник ЭДС ε рис. Пусть I q U мгновенные значения тока заряда и... | |||
37929. | Изучение электрических свойств твердых диэлектриков | 259.5 KB | |
Типы диэлектриков Диэлектриками называются вещества которые при обычных условиях практически не проводят электрический ток. Согласно представлениям классической физики в диэлектриках в отличие от проводников нет свободных носителей заряда заряженных частиц которые могли бы под действием электрического поля прийти в упорядоченное движение и образовать электрический ток проводимости. К диэлектрикам относятся все газы если они не подвергались ионизации некоторые жидкости дистиллированная вода бензол и др. Все молекулы диэлектрика... | |||