Координирующая модель методической системы обучения информатике и информационным технологиям

Так как воинские коллективы формируются согласно данным профессионального отбора, среднего балла в аттестате и уровня физического развития по принципу равенства средних значений, то в подразделении оказываются курсанты с различным уровнем подготовки по информатике, знание которой не учитывается при формировании взводов. Это делает малоэффективным традиционное обучение информатике и ИТ. Разработка индивидуальных траекторий обучения курсантов предполагает групповую дифференциацию: определяются параметры, значимые для учебной дисциплины, задается их приоритетность. При разработке индивидуальных траекторий обучения информатике и ИТ. выбраны и учитываются в порядке приоритетности уровень знаний по математике, уровень владения средствами ИТ. и уровень общего развития.

После выбора приоритетов осуществляется разработка матрицы индивидуальных особенностей курсантов, которая используется для разработки индивидуальных траекторий развития обучаемых. Под матрицей индивидуальных особенностей понимается таблица, содержащая в качестве i-й строки - данные, подлежащие фиксации, характеризующие i-го обучаемого, в качестве j-го столбца - данные, соответствующие j-му показателю. Разрешающая способность R матрицы индивидуальных особенностей - величина, равная общему числу всех комбинаций, характеризующих обучаемых по выделенным показателям, отражает изучаемые n признаков, подсчитываемых по единой балльной шкале от 0 до m, определяется числом комбинаций. Для ранжирования обучаемых оценки связаны ограничениями Х₁? Х₂ ? … ? Х_n, где показатель Х₁ учитывается в первую очередь, Х₂ - во вторую очередь и т.д. При разработке матрицы выделяются параметры, подлежащие регистрации, определяются методики их фиксации, производится изучение пределов изменения параметров с учетом их совместимости, выбираются шкалы измерения параметров, оценивается уровень достоверности информации. Отобранные показатели сводятся к единой шкале, рассчитывается разрешающая способность матрицы индивидуальных особенностей для последующей сортировки курсантов по группам с использованием базы данных, содержащей сведения об обучаемых.

Для обработки информации, оказывающей доминирующее влияние на обучение курсантов, и формирования индивидуальных траекторий обучения разработана база данных, которая формируется следующим образом: сведения о курсантах заносят в таблицы, выделяются приоритеты, задаются критерии групповой дифференциации. Система управления базой данных с помощью запросов производит ранжирование курсантов по установленным выше приоритетам. Все комбинации оценок с учетом их приоритетности дают большое количество различных траекторий обучения, организовать такую дифференциацию в условиях вуза невозможно, поэтому преподаватель информатики определяет условия, при которых курсанты могут обучаться в одной группе, устанавливает количество групп, на которые целесообразно разделить подразделения для обучения. Если взвод однородный по анализируемым параметрам, то на занятиях по информатике его делят произвольным образом на две подгруппы. В большинстве случаев взводы неоднородные.

Выделим четыре основные группы обучения информатике и ИТ на основе значимых для данной учебной дисциплины параметров - математическая подготовка, владение средствами ИТ, уровень общего развития. Первая группа - курсанты с хорошей или высокой математической подготовкой, хорошими знаниями и умениями в области использования ИКТ, высоким уровнем общего развития; вторая - курсанты с хорошей или высокой математической подготовкой, недостаточными базовыми знаниями в области информатики и ИТ, высоким или средним уровнем общего развития; третья - курсанты со слабой математической подготовкой, хорошей базовой подготовкой по информатике, средним или ниже среднего уровнем общего развития; четвертая - курсанты со слабой математической подготовкой и низким уровнем владения информационными технологиями, средним, ниже среднего или низким уровнем общего развития. Для распределения курсантов по этим группам задаются интервальные границы каждого параметра (от 0 до 1). Так как при уровне усвоения, больше или равного 0,7 обучаемые способны к успешному самостоятельному получению знаний, то в качестве нижней границы второй группы выбрано значение 0,5, граница первой и второй групп - 0,75, граница третьей и четвертой групп - 0,25 для каждого параметра. Если не все обучаемые распределены по выделенным группам, то преподаватели информатики и ИТ варьируют границы оцениваемых параметров или коллегиально принимают решение о переводе курсантов в определенную группу, производя корректировку распределения курсантов по группам.

После завершения пропедевтического этапа формируется стратегия обучения курсантов на весь период обучения в вузе. Стратегия обучения включает вопросы теории и практики образования, определяет цели, исходя из предъявляемых к выпускнику требований, и предусматривает: априорное построение курса на основе определения допустимого информационного объема содержания учебной дисциплины с учетом средней скорости проработки учебного материала предыдущим контингентом обучаемых при изучении личностных параметров набранных обучаемых; изучение преподавателем информатики обучаемых по аттестату, имеющимся знаниям по информатике и ИТ, заключению группы профессионального отбора; выявление возможностей адаптации априорного курса к контингенту, принятие решения об использовании или коррекции курса; корректирование методики обучения и учебных материалов по группам обучения в случае несоответствия курса; корректировку матрицы индивидуальных особенностей курсантов на основе обновленных параметров; организацию обучения информатике и ИТ для выделенных групп и для каждого курсанта.

Для реализации разработанной стратегии обучения формируются и используются сбалансированные (по критериям оценки знаний внутри группы) комплекты заданий. Формирование комплекта заданий, доступного для основной части обучаемых, основано на выявлении личностных особенностей обучаемых, происходит путем оценивания трудности заданий. Сбалансированному по уровню сложности комплекту заданий соответствует следующее распределение обучаемых внутри группы: малую долю составляют курсанты, выполнившие почти все задания, столько же - несправившиеся с заданиями, основная часть обучаемых - сделавшие примерно половину заданий. Статистическим показателем сбалансированности контроля знаний является достижение симметричности распределения обучаемых относительно уровня усвоения. Как показало исследование, сразу создать такой комплект заданий не всегда удается, достичь оптимальности при разработке комплекта заданий для каждой из выделенных групп обучения позволяет итерационный процесс, приближающий задания по сложности к определенному контингенту обучаемых. На основании вышеизложенного разработаны методические рекомендации по созданию и использованию сбалансированного (по критериям оценки знаний внутри группы) комплекты заданий. После проверки комплекта заданий на оптимальность для каждой из выделенных групп, они используются при обучении курсантов. Ежегодно существует необходимость незначительной корректировки сложности заданий, в зависимости от начального потенциала контингента обучаемых.

Таким образом, во второй главе на основании положений личностно ориентированного обучения и потенциала информатизации образования, выявленных тенденций военного образования, специфики военных вузов сформулированы назначение, цели и принципы формирования координирующей модели МСО информатике и ИТ, условия ее функционирования, сформированы критерии оценки факта реализации целей обучения. Установлено, что организацию учебного процесса целесообразно осуществлять в условиях автоматизации процессов поэтапной организации процесса обучения, начиная с подготовительного этапа, приводящего к выработке стратегии обучения. Сформированы составные части каждого этапа, определены действия профессорско-преподавательского состава по организации учебного процесса.

В третьей главе рассмотрены вопросы проектирования учебного процесса в условиях реализации координирующей модели МСО информатике и ИТ в военных технических вузах.

Показано, что априорное построение курса информатики и ИТ строится на основе сведений о существующем контингенте, результатах усвоения учебного материала предыдущим контингентом, расчете оптимального информационного объема учебного материала, содержащегося в курсе учебной дисциплины, и достаточного для достижения целей обучения. Сравнение имеющегося объема с оптимальным для данного контингента позволяет сделать вывод об их соответствии или расхождении, произвести корректировку методик обучения, отдельных учебных материалов. Создан априорный курс информатики и ИТ базирующийся на математической модели, построенной на основе формулы «априорного расчета допустимого дидактического объема учебного средства» (В.П. Беспалько). Учитывая число учебных элементов в содержании учебного предмета, средний объем информации, содержащейся в описании одного учебного элемента, коэффициенты усвоения и автоматизма, средний прирост качества усвоения по уровню усвоения и степени абстракции, используя разработанную математическую модель, определен оптимальный информационный объем курса информатики.

В условиях военного вуза возникает задача перераспределения регламентированного компьютерного времени подготовки курсантов к занятиям. В данном контексте решается задача максимизации среднего балла выполнения заданий в группе обучаемых при условии, что полученная в результате дисперсия, будет не больше дисперсии, полученной без вариативного использования компьютерного времени среди обучаемых. Рассчитав по коэффициентам усвоения (В.П. Беспалько) параметры, характеризующие каждого учащегося, применяя методы динамического программирования, прогнозируется выполнение стандартизированного задания, как функция времени, затраченного на работу за компьютером в учебном году. Введено вариативное использование компьютерного времени, которое позволяет прогнозировать результаты итогового контроля как функцию времени подготовки к занятиям при работе на компьютере, выявить курсантов, которым необходимо дополнительное время работы со средствами ИТ для освоения учебного материала, провести ранжирование курсантов по выявленным знаниям по информатике и их способностям к работе на компьютере, определить время, необходимое каждому курсанту для освоения дисциплины на требуемом уровне.

Формирование содержания курса информатики и ИТ в условиях использования координирующей модели МСО базируется на дидактических принципах обучения и дополнено разработанными в исследовании принципами. Остановимся на них более подробно: принцип отбора содержания обучения, учитывающий современные достижения научно-технического прогресса в области информационных и коммуникационных технологий, уровень квалификационных требований к выпускнику, баланс аудиторной и самостоятельной работы обучаемых; принцип реализации личностно ориентированного подхода к обучению подразумевает отбор содержания обучения, основанный на учете личностных особенностей и предпочтений обучаемых, предполагает создание учебной среды, способствующей саморазвитию обучаемых, использование сбалансированных комплектов заданий, дифференцированных по уровню сложности; принцип учета особенностей профессиональной деятельности предполагает построение содержания дисциплины в аспекте основных характеристик будущей профессии; принцип оптимального информационного объема содержания курса учебной дисциплины на основе расчета оптимального информационного объема содержания курса определяет необходимый и достаточный для достижения поставленных целей обучения минимум содержания; принцип практической направленности обучения базируется на том, что в обучении информатике используются задания, важные для будущей профессиональной деятельности; принцип востребованности знаний основан на привлечении изучаемого материала по информатике и ИТ для решения задач по профильным дисциплинам.

Опираясь на сформулированные цели координирующей модели МСО и принципы обучения информатике и ИТ в исследовании представлены рекомендации по формированию содержания курса на основе: расчета допустимого информационного объема содержания курса информатики и ИТ; учета личностных особенностей обучаемых; адаптации содержания имеющегося курса к контингенту обучаемых; вариативного использования компьютерного времени, отведенного на подготовку к занятиям; определения времени, необходимого каждому курсанту для освоения учебной дисциплины на заданном уровне усвоения.

В четвертой главе разработаны пути организации учебного процесса при использовании координирующей модели МСО информатике и ИТ. Установлено, что реализация основных организационных формы и методов обучения позволяет решить следующие методические задачи: определение соотношения индивидуального и группового обучения; регламентирование деятельности преподавателей и курсантов в процессе обучения; выявление путей повышения познавательной деятельности обучаемых; определение требований к преподавателям по организации занятий.

Рассмотрим подходы к организации различных видов занятий в координирующей модели МСО информатике и ИТ. Лекции проводятся с использованием интерактивной доски, видеопроектора и компьютера для визуализации изучаемого материала; учебный материал формируется согласно ГОС ВПО и требований к будущей военной деятельности; содержание лекций варьируется в зависимости от выявленных знаний имеющегося контингента обучаемых; рассматриваются теоретические аспекты использования пакетов программ MathCAD, AutoCAD, основы математического моделирования, физического эксперимента для решения на компьютере профессионально значимых задач. Практические занятия проводятся по группам, в которых курсанты обучаются по индивидуальным траекториям, формируемым согласно знаниям и умениям по информатике, уровню подготовки по математике, общему развитию. При проведении практических занятий повторяются теоретические вопросы, рассмотренные на лекции или изученные самостоятельно, проводится автоматизированное тестирование знаний по теме, на основании чего курсанты получают индивидуальные задания, направленные либо на отработку тех вопросов, которые менее качественно проработаны, либо на выполнение творческих заданий, связанных с будущей профессиональной деятельностью. Лабораторные работы на базе специализированного программного обеспечения интегрируют теоретические знания и практические умения в процессе деятельности исследовательского характера профессиональной направленности. При выполнении лабораторной работы курсанты индивидуально проводят компьютерные эксперименты, оформляют электронные отчеты, отвечают на вопросы программы тестирующей уровень знаний. Самостоятельная работа курсантов, предназначенная для закрепления и углубления полученных знаний и навыков, осуществляется с использованием средств ИТ. Полученные на занятии индивидуальные задания курсанты самостоятельно выполняют, определив оптимальные методы работы, сохраняя решенное на компьютере, тестируя уровень знаний и подготовленность к занятию. Распределение времени работы курсантов за компьютером во время подготовки к занятиям персонализировано, базируется на максимизации среднего значения выполнения заданий при условии, что дисперсия будет меньше или равна дисперсии, полученной без вариативного использования компьютерного времени среди обучаемых.

При проведении занятий по информатике и ИТ, а также при организации самостоятельной подготовки курсантов к занятиям преподаватель информатики осуществляет: координирующую деятельность между всеми участниками педагогического процесса, включая курсантов, командиров, педагогов-предметников и интерактивные средства обучения, функционирующие на базе средств ИТ; корректировку распределения курсантов по группам; координацию формирования индивидуальных траекторий обучения; корректировку информационного взаимодействия за счет выбора профессионально значимых средств; дифференциацию индивидуального компьютерного времени для достижения целей обучения.

Для получения достоверной информации о полученных обучаемыми знаниях в условиях координирующей модели МСО информатике и ИТ большая роль отводится автоматизации контроля знаний обучаемых. Кроме известных форм контроля знаний (текущий, промежуточный, итоговый), используется отсроченный контроль - проверка знаний в течение всех лет обучения, что позволяет выявлять остаточные знания и оценивать их уровень. В связи с полученными сведениями обосновывается необходимость корректирования тематических планов, планов проведения занятий по информатике и ИТ, что является одним из условий реализации целей координирующей модели методической системы обучения. Выделены взаимозависимые функции педагогического контроля: диагностическая функция, позволяющая выявлять знания обучаемых; обучающая функция, активизирующая работу по усвоению изучаемого материала; воспитательная функция, позволяющая своевременно корректировать обучаемым свои знания путем самоорганизации; корректирующая функция, изменяющая направление педагогических воздействий на обучаемых в зависимости от полученных сведений; организующая функция, являющаяся дисциплинирующей; координирующая функция, позволяющая обучаемым и педагогам изменять направления своих усилий по достижению целей обучения; методическая функция, определяющая пути совершенствования процесса обучения.

Таким образом, в главе определены методические подходы к организации учебного процесса при реализации возможностей основных организационных форм и методов обучения базовому курсу информатики и ИТ в военных вузах в условиях реализации координирующей модели, выявлена роль контрольно-оценочной деятельности на различных этапах обучения в вузе. Установлено, что при организации учебного процесса в условиях координирующей модели МСО информатике и ИТ необходимо: изучать личностные особенности курсантов; разрабатывать индивидуальных траекторий обучения курсантов в соответствии с их способностями, имеющимися знаниями, уровнем общего развития; учитывать специфику обучения в военном вузе; корректировать индивидуальные траектории обучения курсантов; осуществлять контроль качества усвоения знаний; выявлять остаточные знания по дисциплине на всех этапах учебы в вузе.

В пятой главе выделены этапы проведения эксперимента (подготовительный, констатирующий, формирующий), описана работа, выполненная на каждом этапе, приведены результаты. На подготовительном этапе исследован уровень подготовленности курсантов к работе на компьютерах, создана экспериментальная версия курса (на основе усредненного информационного объема курса информатики и скорости проработки учебного материала предыдущим контингентом обучаемых), отработана методика ранжирования курсантов, разработаны задания по информатике, выявлена необходимость корректировки содержания курса, занятий, отдельных заданий, внедрена технология вариативного использования компьютерного времени.

В начале каждого года подготовительного этапа формировались группы курсантов согласно уровню их математической подготовки, знаниям по информатике, уровню общего развития. Для групп разрабатывались комплекты заданий, проверялось соответствие их уровня сложности обучаемым. Критерием оптимальности заданий служила симметричность распределения количества обучаемых по коэффициенту автоматизма при планируемом значении коэффициента не ниже 0,7. Первоначально было выявлено: разработанные комплекты заданий составлены с завышенной оценкой уровня знаний обучаемых, необходимо изменить сложность заданий, адаптировав их к конкретным группам. В ходе исследования, в результате итерационного процесса получили комплекты заданий, соответствующие разным уровням подготовки обучаемых по информатике. Результаты следующих лет показали, что созданные комплекты заданий оптимальны для выделенных групп, ежегодно существует необходимость небольшой корректировки уровня сложности заданий, в зависимости от начального потенциала контингента обучаемых.

Целями констатирующего этапа эксперимента являлись: применение методики ранжирования курсантов в зависимости от уровня их знаний по математике, информатике, общего развития; формирование экспериментальной и контрольной групп; проверка принадлежности их в начале эксперимента одной генеральной совокупности по уровню обученности. Из курсантов первого курса были сформированы выборки (148 и 150 человек): контрольная (традиционная методика обучения) и экспериментальная (обучение с использованием координирующей модели МСО). Для проверки гипотезы Н₀ о их принадлежности одной генеральной совокупности было проведено раздельное тестирование, результаты которого сравнивались по критерию ?² (уровень значимости 0,05). По результатам (?²_стат=32,4<?²_(0,95;25)=37,65) принята гипотеза Н₀ - выборки принадлежат одной генеральной совокупности, то есть различия стартовых показателей не являются системными, обусловлены только случайными причинами.

На этапе формирующего эксперимента в экспериментальных группах использовались задания, соответствующие уровню знаний курсантов по информатике, производилась их незначительная корректировка, контрольные группы обучались по стандартным заданиям, изучалось изменение выделенных параметров, оценивалась эффективность координирующей модели МСО информатике и ИТ. Была проверена гипотеза Н₀, о том, что группы принадлежат одной генеральной совокупности (оценивался уровень знаний), при альтернативной гипотезе Н₁ - группы принадлежат разным генеральным совокупностям. По результатам раздельного тестирования групп принята альтернативная гипотеза (?²_стат=42,6>?²_{(0,95; 25)}=37,65), группы принадлежат разным генеральным совокупностям. Затем проведено сравнение следующих параметров: знания обучаемых по информатике и ИТ, оцениваемые по степени автоматизма и коэффициенту усвоения, мотивированный интерес к изучению информатики, определяемый по коэффициентам практической направленности знаний обучаемых (тесты профессиональной ориентации), поведенческого, эмоционального и положительного отношения к предмету, уровень общего развития обучаемых, при исследовании которого использовался тест Амтхауэра. Каждый из признаков, подлежащих фиксации, изучался независимо от других. Выдвинута гипотеза Н_0i - математическое ожидание изучаемого признака в каждой группе равно статистическому среднему по совокупности из всех обучаемых, то есть расхождения объясняются случайными причинами, конкурирующая гипотеза - различия в знаниях неслучайны. Равенство средних значений изучаемых признаков производилось с использованием критерия согласия Стьюдента (уровень значимости 0,05). Получили: изучение характера изменения выделенных параметров показывает, что гипотеза Н_0i отвергается, то есть в конце формирующего этапа различия между средними существенны; изменение параметров экспериментальной выборки говорит о преимуществе координирующей модели МСО информатике и ИТ над традиционной методикой.

Устойчивый рост параметров, характеризующий обученность курсантов экспериментальной группы к обучению, а также их отношение к изучению информатики позволили сделать вывод об эффективности предложенной координирующей модели МСО информатике и ИТ в военных технических вузах. Данные педагогического эксперимента подтвердили основные теоретические и практические положения исследования, позволили сформулировать методические рекомендации по организации процесса обучения.

Основные результаты исследования

1. Проведенный анализ современного состояния обучения информатике и ИТ в вузах и научно-методических исследований в области реализации возможностей ИТ в учебном процессе позволил сформулировать научно-методические условия, способствующие повышению эффективности обучения информатике и ИТ: учебный материал, изложение и корректировка содержания заданий должны опираться на знания обучаемых по дисциплине; стимулирование к образовательной деятельности должно обеспечивать возможность самообразования; необходим контроль не только результата, но и процесса обучения; изучаемый материал должен иметь профессиональную направленность; задания должны содержать оптимальный информационный объем учебного материала; повышение качества обучения за счет разработки и корректировки индивидуальных траекторий обучения каждого курсанта наиболее результативно при совместной работе педагога и психолога.

Выделены основные тенденции информатизации военного образования: информационный ресурс становится важнейшим в развитии вооруженных сил; оснащение вузов программно-техническими и телекоммуникационными средствами; автоматизация управления учебным процессом вузов и профессиональной деятельностью военных специалистов; информационная подготовка военных специалистов как целенаправленный процесс формирования у обучаемых теоретических основ и практических навыков использования ИТ для решения задач военно-профессиональной деятельности; развитие инфраструктуры, организация информационной подготовки военных специалистов; установление единых стандартов представления и обмена информацией в военной профессиональной деятельности.

Выявлена специфика военных вузов, влияющая на процесс обучения информатике и ИТ: одновременное получение курсантами военного и гражданского образований требует специальной организации учебного процесса; формирование учебных подразделений на основе равенства средних показателей аттестатов и заключения комиссии профессионального отбора не способствует дифференциации обучения непрофильным дисциплинам; проведение занятий разными педагогами в одном учебном подразделении накладывает ограничения на изложение и восприятие учебного материала; наличие санкционированных пропусков занятий в связи с несением курсантами воинской службы требует изучения учебного материала в регламентированное время, отведенное на подготовку к занятиям; подготовка к занятиям в фиксированные часы не позволяет учитывать физиологические особенности курсантов; регламентирование времени, отводимого на подготовку к занятиям, ограничение компьютерного времени при работе на конкретном рабочем месте требуют специальной организации работы курсантов.

Базируясь на выявленной специфике, сформулированы методические рекомендации по организации процесса обучения в условиях использования координирующей модели МСО информатике и ИТ в вузах: учебный материал должен формироваться с учетом знаний обучаемых в области применения методов информатики и средств ИТ; изложение заданий должно быть направлено на преобразование опыта использования ИТ обучаемым; содержание изучаемого материала должно быть направлено на обеспечение обратной связи между обучаемым и интерактивным средством обучения, на визуализацию изучаемых процессов, явлений, объектов; имеющиеся у обучаемых знания по информатике необходимо согласовывать с содержанием заданий; организация учебного материала по информатике и ИТ должна предусматривать возможность выбора способа осуществления учебной деятельности при выполнении заданий; необходима автоматизация контрольно-оценочной деятельности результата и всех этапов процесса обучения; стимулирование обучаемого к образовательной деятельности должно обеспечивать ему возможность самообразования, саморазвития, самовыражения при реализации возможностей информационных технологий; для ориентации обучаемых на решение практических задач, обязательна профессиональная направленность изучаемого материала; средства ИТ должны содержать оптимальный объем учебного материала, который может освоить обучаемый.

Определено, что в существующей МСО информатике и ИТ в недостаточной мере учтены методические рекомендации и особенности обучения в военных вузах, также отсутствует координация со стороны преподавателя информатики следующих факторов: деятельности профессорско-преподавательского состава вуза по ранжированию обучаемых адекватно их знаниям, умениям и навыкам по информатике, а также уровню общего развития; информационного взаимодействия, осуществляемого между курсантом, преподавателем и интерактивным средством обучения, функционирующем на базе ИТ в процессе изучения курса информатики.

2. Для военных вузов выявлены основные направления координирующей деятельности преподавателей информатики и ИТ, а именно: координация деятельности профессорско-преподавательского состава по ранжированию обучаемых, согласно выявленным знаниям; корректировка распределения курсантов по группам; координация формирования индивидуальных траекторий обучения; корректировка информационного взаимодействия за счет выбора профессионально значимых средств; дифференциация индивидуального компьютерного времени для достижения целей обучения.

На основе выявленных тенденций информатизации военного образования, специфики военных вузов, особенностей обучения информатике и ИТ в военных вузах, основных направлений координирующей деятельности преподавателей информатики и ИТ, сформулированы положения по совершенствованию процесса обучения информатике и ИТ в вузе: осуществление преемственности обучения школы и вуза, опираясь на личностно ориентированный подход к обучаемым; реализация координационной деятельности преподавателя информатики и ИТ по согласованию усилий педагогов различных специальностей для разработки индивидуальных траектории обучения курсантов в соответствии с их способностями, имеющимися знаниями, уровнем общего развития; использование сбалансированных по критериям оценки знаний обучаемых и по информационному объему комплектов заданий профессиональной направленности; проведение занятий в соответствии со спецификой военных вузов; осуществление контроля не только результата, но и процесса обучения; учет потребности профильных кафедр по использованию ИТ в профессиональной деятельности при формировании тематических планов обучения информатике.

3. Разработаны теоретические аспекты формирования координирующей модели МСО информатике и ИТ в техническом вузе. Дано определение координирующей модели методической системы обучения, сформулированы назначение, цели и принципы, разработаны условия функционирования координирующей модели МСО информатике и ИТ: осуществление процесса обучения с учетом специфики учебных групп, выявленной при совместных действиях профессорско-преподавательского состава; организация учебного процесса на основе индивидуализации и дифференциации обучения; осуществление поэтапного обучения с учетом обновленных сведений, характеризующих обучаемых и группы; проведение контроля учебной деятельности и корректировка обучения; стимулирование курсантов к самообразованию за счет сотрудничества обучаемого и педагога, использования интерактивных средств обучения, функционирующих на базе ИТ; координация действий педагогов различных специальностей по разработке индивидуальных траекторий развития обучаемых и корректировке траекторий в зависимости от знаний курсантов по информатике и ИТ.

На основе формализации заданных целей обучения сформированы критерии оценки факта реализации целей обучения: уровень и осознанность усвоения, ступень абстракции, степень освоения содержания. Уточнены трактовки этих параметров применительно к высшим военным учебным заведениям и дисциплине - информатика и ИТ.

Разработаны этапы проектирования координирующей модели МСО. Пропедевтический этап координирующей модели МСО предшествует обучению курсантов информатике, предусматривает взаимодействие командиров, педагогов и группы профессионального отбора по организации обучения, состоит из пяти частей: изучение абитуриентов по документам и результатам проведения входного контроля знаний; определение значимых параметров для разработки индивидуальных траекторий обучения по дисциплине; разработка матрицы индивидуальных особенностей курсантов; создание базы данных на основе матрицы индивидуальных особенностей для ранжирования курсантов по выбранным показателям и разработка индивидуальных траекторий обучения, формирования групп; корректировка распределения курсантов по группам. После завершения пропедевтического этапа реализуется стратегия обучения предусматривающая априорное построение курса, изучение преподавателем информатики и ИТ метров конкретного контингента обучаемых, выявление возможностей адаптации априорно построенного курса к контингенту, изменение методики обучения и учебных материалов по группам обучения, корректировку матрицы индивидуальных особенностей курсантов, организацию работы по информатике и ИТ на каждом этапе обучения для выделенных групп и индивидуально для каждого курсанта.

4. Выявлены возможности совершенствования процесса обучения информатике и ИТ за счет потенциала личностно ориентированного обучения (на основе индивидуализации, дифференциации обучения, создания условий для развития личности, проявления возможностей обучаемых, учета их психофизических особенностей) и информатизации образования (автоматизация процессов контрольно-оценочной и экспериментально-исследовательской деятельности, реализация дидактических возможностей ИТ для развития умений решать учебные и практические задачи, автоматизация поэтапной организации обучения информатике на основе учета индивидуальных особенностей обучаемых, обработка профессионально значимой информации, моделирование изучаемых объектов, явлений, взаимосвязей между ними). К этим возможностям отнесем: применение разработанных методических подходов к созданию и использованию сбалансированного комплекта заданий в зависимости от личностных характеристик каждого обучаемого и от интеллектуальных особенностей групп обучаемых; вариативное использование компьютерного времени, отводимого на самостоятельную подготовку курсантов к занятию; построение индивидуальных траекторий обучения курсантов; контроль знаний в зависимости от выявленных параметров группы.

Показано, что в условиях военного вуза возникает задача регламентации времени, отводимого на подготовку курсантов к занятиям. Прогнозируя выполнение стандартизированного задания учащимся как функцию времени, затраченного на взаимодействие с компьютером, учитывая подготовленность по предмету, умение решать стандартизированные задачи при помощи компьютера, возможность адаптироваться при работе на компьютере, методами динамического программирования определяется время, необходимое каждому курсанту для освоения дисциплины. В исследовании даны рекомендации по перераспределению компьютерного времени для максимизации среднего значения выполнения задания при условии, что полученная дисперсия будет меньше дисперсии, полученной без вариативного использования компьютерного времени. Показано, что вариативное использование компьютерного времени позволяет выявить курсантов, которым необходимо дополнительное время для работы со средствами ИТ, провести ранжирование курсантов по выявленным знаниям по информатике и способностям их к работе с ИТ, выделить группы обучаемых, исходя из их подготовки по дисциплине и личных способностей.

5. Разработаны этапы проектирования координирующей модели МСО информатике и ИТ, обосновано их использование. Первый этап - пропедевтический предполагает изучение абитуриентов по документам, проведение «входного» контроля знаний; определение значимых параметров для разработки индивидуальных траекторий обучения; разработка матрицы индивидуальных особенностей; создание базы данных для ранжирования курсантов по выбранным показателям, разработка индивидуальных траекторий обучения, формирование групп; корректировка распределения курсантов по группам. Второй этап - стратегия обучения, предполагающий априорное построение курса на основе определения допустимого информационного объема содержания учебной дисциплины; вычисление допустимого информационного объема содержания дисциплины; изучение преподавателем информатики личностных параметров конкретного контингента обучаемых; выявление возможностей адаптации априорно построенного курса к имеющемуся контингенту; корректировка матрицы индивидуальных особенностей курсантов, на основе обновленных и расширенных параметров; организация работы выделенных групп и индивидуально каждого курсанта на каждом этапе обучения информатике и ИТ.

Для реализации разработанной стратегии обучения формируются и используются сбалансированные (по критериям оценки знаний внутри группы) комплекты заданий. Выявлено, что, достичь оптимальности при разработке комплекта заданий для каждой из выделенных групп обучения позволяет итерационный процесс, приближающий задания по сложности к определенному контингенту обучаемых. Изучение личностных особенностей обучаемых в координирующей модели МСО (характеристики памяти и внимания; уровень общего развития; знания; умения; навыки обучаемых; отношение к предмету; способности работать с ИТ) позволяет сделать вывод о возможности адаптации курса к данному контингенту обучаемых или указать пути коррекции содержания курса.

6. Сформулированы принципы формирования содержания курса информатики и ИТ, базирующиеся на дидактических принципах (научности, воспитывающего характера обучения, наглядности обучения, сознательности, активности, прочности усвоения знаний, систематичности, последовательности в обучении, доступности), дополненные принципами: отбора содержания обучения на основе современных достижений научно-техничес-кого прогресса в области ИКТ; реализации личностно ориентированного подхода к обучению; учета особенностей профессиональной деятельности; практической направленности обучения; востребованности знаний. Сформировано содержание курса дисциплины "Информатика и ИТ" для обучения курсантов военных технических вузов по специальностям, непрофильным по отношению к информатике.

Определены виды контроля, в зависимости от функций, которые он выполняет в учебном процессе: предварительный, текущий, итоговый. Введено понятие "отсроченный контроль". Данный вид контроля знаний позволяет отслеживать остаточные знания обучаемых и обосновывать необходимость корректирования тематических и учебных планов, планов проведения отдельных занятий, что является одним из обязательных условий реализации целей координирующей модели МСО.

Выявлено, что при проведении занятий по информатике и ИТ, а также при организации подготовки курсантов к занятиям, преподаватель информатики осуществляет: координирующую деятельность между всеми участниками педагогического процесса, включая курсантов, командиров, педагогов-предметников и интерактивные средства обучения, функционирующие на базе средств ИТ; корректировку распределения курсантов по группам; координацию формирования индивидуальных траекторий обучения; корректировку информационного взаимодействия за счет выбора профессионально значимых средств; дифференциацию индивидуального компьютерного времени для достижения целей обучения.

Выявлены основные организационные формы и методы обучения базовому курсу информатики и ИТ, реализованные в координирующей модели методической системы обучения информатике и ИТ, разработаны методические рекомендации по организации обучения информатике и ИТ: содержание дисциплины должно быть представлено в виде модулей, обеспечивающих выявление содержания опыта курсантов; изучаемый материал должен иметь профессиональную направленность; организация учебного материала должна предоставлять курсантам возможность анализа, систематизации и осмысления; формулировка заданий должна способствовать преобразованию опыта обучаемого и согласованию его с научным содержанием заданий; необходимо стимулирование курсанта к образовательной деятельности за счет выбора значимых способов проработки учебного материала; контроль, коррекция и оценка знаний должны осуществляться на всех этапах процесса обучения.

Определены средства обучения, реализующие возможности ИТ, использующиеся в условиях функционирования координирующей модели МСО информатике и ИТ. Показано, что реализация возможностей использования координирующей модели МСО информатике и ИТ в военных технических вузах позволяет осуществлять оперативную коррекцию основных компонентов методической системы.

7. Педагогический эксперимент по проверке эффективности координирующей модели МСО информатике и ИТ позволил разработать методику определения оптимального объема информации курса информатики и ИТ, базирующуюся на использовании экспериментально определенного информационного объема заданий, выявлении знаний, умений, навыков курсантов, отношении их к изучению информатики и ИТ; апробировать и внедрить методику ранжирования курсантов адекватно их возможностям; сформировать комплекты заданий по информатике; откорректировать содержание курса, занятий, отдельных заданий, дифференцированных по уровню сложности; внедрить технологию вариативного использования компьютерного времени.

Для проверки гипотезы о том, что контрольная и экспериментальная группы принадлежат одной генеральной совокупности, проведено раздельное тестирование. Выявлено, что в начале эксперимента выборки принадлежат одной генеральной совокупности, то есть различия стартовых показателях обусловлены только случайными причинами. В конце эксперимента группы принадлежат разным генеральным совокупностям, то есть различия существенны. Тестирование групп проводилось по следующим параметрам: знания обучаемых по информатике и ИТ оценивались по степени автоматизма и коэффициенту усвоения, мотивированный интерес к изучению информатики - по коэффициентам практической направленности знаний, уровень общего развития обучаемых - по тесту Амтхауэра. Каждый из параметров, подлежащих фиксации, изучался независимо от других, существенность различий в средних значениях доказывалась с использованием критерия согласия Стьюдента на уровне значимости 0,05. Получили: устойчивый рост выделенных параметров позволил сделать вывод об эффективности предложенной координирующей модели МСО информатике и ИТ в военных технических вузах. Данные эксперимента подтвердили основные теоретические и практические положения исследования, позволили сформулировать методические рекомендации по организации процесса обучения.

Основная часть материалов диссертации изложена в следующих публикациях автора.

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК МОН РФ

Гужвенко Е.И. Построение содержания курса информатики в координирующей модели обучения - М.: Информатика и образование. № 5, 2005. - С. 101-104.

Гужвенко Е.И. Организация процесса обучения в вузе при использовании средств информационных технологий - Рязань. Вестник РГТА, науч.-техн. журнал. Выпуск 19, 2006. - С. 193-197.

Гужвенко Е.И. Способы формирования объективных критериев оценки факта реализации целей обучения - Тамбов, Науч.-теор. и практ. журнал "Вестник Тамбовского университета". Серия: Естественные и технические науки, т. 12. Вып. 1, 2007. - С. 171-174.

Гужвенко Е.И. Особенности обучения информатике в вузах Министерства обороны РФ - М.: Информатика и образование. № 6, 2008. - С. 123-125.

Гужвенко Е.И. Возможности использования матрицы индивидуальных особенностей курсантов при обучении информатике - М.: Информатика и образование. № 7, 2008. - С. 115-117.

Гужвенко Е.И. Расчет оптимального дидактического объема учебного материала в координирующей модели обучения информатике и информационным технологиям в военном вузе - М.: Информатика и образование. № 9, 2008. - С. 216-222.

Гужвенко Е.И. Координирующая модель обучения информатике и информационным технологиям в военном вузе - Астрахань: Вестник АГТУ. 2(43), 2008. - С. 258-265.

Гужвенко Е.И. Практические вопросы использования координирующей модели обучения информатике и информационным технологиям в военном вузе - Астрахань: Вестник АГТУ. 3(44), 2008. - С. 214-217.

Гужвенко Е.И. Матричный способ представления состояния обученности курсантов в координирующей модели обучения - М.: Информатика и образование. № 3, 2009. - С. 105-107.

Гужвенко Е.И. Совершенствование обучения информатике в военных вузах за счет пропедевтического этапа - Казань: Казанский педагогический журнал. №4, 2009. - С. 97-101.

Монографии и учебно-методические пособия

Гужвенко Е.И., Заяц Ю.А. Частная методика преподавания информатики в вузе - Рязань: Воен. автомоб. ин-т. 2003. - 46 с. (авт. 50%)

Гужвенко Е.И. Информатика. Методика преподавания в ВВУЗе: учебно-методическое пособие - Рязань: Воен. автомоб. ин-т. 2003. - 75 с.

Гужвенко Е.И. Система математических и инженерно-технических расчетов MathCAD. Основные возможности и технология работы (электронный учебник) - Рязань: Воен. автомоб. ин-т. 2003.

Гужвенко Е.И., Заяц Ю.А. Использование приложений AutoCAD и MahtCAD при выполнении расчетно-графических работ на ЭВМ: учебное пособие - Рязань: Воен. автомоб. ин-т. 2003. - 89 с. (авт. 50%)

Гужвенко Е.И. Информатика. Сборник заданий и упражнений по информатике - Рязань: Воен. автомоб. ин-т. 2005. - 198 с.

Гужвенко Е.И., Заяц Т.М., Редчиц С.В. Информатика. Электронный конспект лекций - Рязань, Воен. автомоб. ин-т. 2005. (авт. 50%)

Гужвенко Е.И. Информатика. Сборник заданий и упражнений по информатике. Электронный учебник - Рязань: Воен. автомоб. ин-т. 2005.

Гужвенко Е.И. Общие организационно-методические рекомендации построения системы обучения информатике - Рязань: Воен. автомоб. ин-т. 2005. - 56 с.

Гужвенко Е.И. Организация и проведение самостоятельной работы курсантов. Учебно-методическое пособие - Рязань: 2005. - 75 с.

Гужвенко Е.И. Совершенствование методической системы подготовки по информатике в технических вузах на основе координирующей модели обучения (на примере военно-инженерных специальностей, непрофильных по отношению к информатике) - Рязань: Ряз. воен. автомоб. ин-т, 2006. - 212 c.

Гужвенко Е.И. Информатика. Задания и упражнения повышенной сложности - Рязань: Воен. автомоб. ин-т. 2007. - 367 с.

Гужвенко Е.И. Олимпиада по информатике как элемент методической системы обучения - Рязань: Ряз. воен. автомоб. ин-т, 2007. - 129 c.

Научные статьи

Гужвенко Е.И. Использование возможностей Mathcad для исследования функций - Троицк, Сб. науч. тр. междунар. науч.-пед. конф. 2002. - С. 171-172.

Гужвенко Е.И., Облезов Е.В. Компьютерные средства поддержки профессиональной подготовки инженера - М., Науч.-теор. и метод журнал, 2002. № 6. - С. 81-83. (авт. 50%)

Гужвенко Е.И. Принципы формирования планов и тематических планов изучения информатики в координирующей модели обучения - М., ИИО РАО, Ученые записки. Вып. 16, 2005. - С. 96-98.

Гужвенко Е.И. Технология априорного расчета оптимального объема учебного материала по информатике - М., ИИО РАО, Ученые записки. Вып. 17, 2005. - С. 110-115.

Гужвенко Е.И. Координирующая модель обучения информатике в военных вузах - Воронеж, науч.-техн. журнал "Образовательные технологии", № 1, 2006. - С. 19-21.

Гужвенко Е.И. Координирующая модель обучения как инструмент формирования информационной культуры военного специалиста. - Матер. VI межвуз. научн. конф. (2-3 марта 2006 г.) - Белово: Беловский полиграфист, 2006. - Ч. 1. - С. 414 - 418.

Гужвенко Е.И. Использование координирующей модели обучения информатике в вузах - Воронеж, науч.-техн. журнал "Новые технологии в образовании", № 1, 2006. - С. 11-16.

Гужвенко Е.И. Обучение информатике и ИТ в военных вузах (для специальностей, непрофильных по отношению к информатике) - Йошкар-Ола, - С. 45-48.

Гужвенко Е.И. Возможности дифференцированного обучения информатике при формировании информационной культуры - Северодвинск, 2009. - С. 57-61.

Гужвенко Е.И. Пропедевтический этап обучения информатике. - 8-й выпуск межвуз. сб. науч. тр. "Математика и информатика: наука и образование" - Омск, ОмГПУ, 2009. - С. 48-53.

Тезисы докладов

Гужвенко Е.И. Технология использования рабочего времени ЭВМ как фактора оптимизации процесса обучения. Педагогические технологии в высшей школе: Тезисы докладов межвузовской конференции 24-25 января 1995 г. - Рязань: РГПУ, 1995. - С. 151-153.

Гужвенко Е.И. Компьютерная поддержка учебного взаимодействия. Общепедагогические проблемы педагогического процесса в высшей школе. Тезисы докладов межвузовской конференции, 10-11 января 1996 г. - Рязань: РГПУ, 1996. - С. 129-130.

Гужвенко Е.И. Новые информационные технологии в вузах. Тезисы докладов 26-й научно-методической конференции ВАИ - Рязань: ВАИ, 1996. - С. 67-69.

Гужвенко Е.И. Компьютер как объединяющее звено в подготовке инженеров. Интерактивные процессы в подготовке специалиста на основе государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования. Тезисы докладов межвузовской конференции, 4-5 февраля 1997 г. - Рязань: РГПУ, 1997. - С. 167-169.

Гужвенко Е.И. Оценка педагогической эффективности обучения. Тезисы докладов 30-й научно-методической конференции ВАИ - Рязань: ВАИ, 2002. - С. 73-75.

Гужвенко Е.И. К вопросу поэтапной подготовки военных специалистов. Тезисы докладов 34-й научно-методической конференции ВАИ - Рязань: ВАИ, 2004. - С. 45-47.

Гужвенко Е.И. Особенности преподавания информатики в непрофильных вузах инженерной направленности. Тезисы докладов научно-методической конференции РГТРА - Рязань: РГТРА, 2004. - С. 23-24.

Гужвенко Е.И. Организация процесса повторения курсантами изучаемого материала. Тезисы докладов 34-й научно-методической конференции ВАИ - Рязань: ВАИ, 2004. - С. 66-68.

Гужвенко Е.И. Опыт формирования программы изучения информатики. Тезисы докладов научно-методической конференции МГОУ - Рязань: МГОУ, 2004. - С. 79-80.

Гужвенко Е.И. Использование координирующей модели формирования информационной культуры для повышения эффективности обучения специалистов в вузах МО РФ - Рязань, Воен. автомоб. ин-т., 2005. - С. 27-28.

Гужвенко Е.И. Использование координирующей модели формирования информационной культуры для повышения эффективности обучения военных специалистов - Рязань, РВАИ. Тез. докл. XXXV науч.-метод. конф. 2005. - С. 91-92.

Гужвенко Е.И. Контрольно-оценочная деятельность как средство повышения эффективности образовательного процесса - Рязань. - РВВКУС, Сб. науч.-практ. конф. 2006. - С. 47-51.