Размещено на http://www.allbest.ru/

Научно-методическая концепция формирования математической культуры будущих учителей информатики

М.С. Мирзоев

Анализ психолого-педагогической литературы и существующая образовательная практика подготовки в педагогическом образовании позволяют сделать вывод об актуальности формирования математической культуры будущего учителя информатики как одной из составляющих готовности к профессиональной деятельности.

На сегодняшний день имеется немало исследований, рассматривающих фундаментальную подготовку учителя информатики, в которых широко исследованы различные аспекты формирования математической культуры личности. При этом имеющиеся исследования касаются теоретических основ информатики, куда включают фрагментарно дискретную математику, математическую логику, теорию алгоритмов, математическое моделирование, языки программирования и т.д., на наш взгляд, выступающие как отдельные направления и аспекты математической культуры. С этих позиций важно систематизировать результаты исследований, обосновать концептуальные основы формирования математической культуры будущих учителей информатики при обучении математическим дисциплинам с использованием ИКТ.

При разработке концепции формирования математической культуры будущего учителя информатики мы опирались на работы по проблемам фундаментальной подготовки учителя информатики, формированию культуры личности (математической, информационной, профессиональной), содержание и структуру образования в области математических дисциплин, информатики и информационных технологий, на методические работы по модернизации образования и его информатизации, по использованию ИКТ в обучении, по профессиональной подготовке педагога в области информатики и информационных технологий в вузе (А.П. Ершов, В.М. Глушков, В.С. Леднев, Ю.И. Журавлев, Э.И. Кузнецов, В.Л. Матросов, М.В. Швецкий, Н.И. Рыжова, И.А. Новик, Л.Д. Кудрявцев, Д.И. Икрамов, Г.М. Бульдык, С.А. Розанова, Е.В. Бондаревская, Г.А. Бордовский, Ю.С. Брановский, Я.А. Ваграменко, Б.С. Гершунский, А.П. Извозчиков, И.Ф. Исаев, В.В. Лаптев, М.П. Лапчик, К.К. Колин, А.А. Кузнецов, З.И. Кузнецов, Н.В. Макарова, В.М. Монахов, В.В. Персианов, А.В. Петров, Е.С. Полат, И.В. Роберт, А.Д. Урсул, Е.Н. Шиянов и др.).

Концепция формирования математической культуры будущего учителя информатики (МК БУИ) представляет собой систему взглядов на интегрированную информационно-математическую подготовку в системе высшего педагогического образования на основе реализации межпредметных связей математических дисциплин с информатикой. При этом в структуре концепции формирования математической культуры будущего учителя информатики в качестве основных мы выделяем теоретический, методический и технологический блоки.

В качестве теоретических основ концепции формирования математической культуры будущего учителя информатики нами использовались ведущие (исходные) идеи; основополагающие принципы; основные положения концепции, отражающие целевые, содержательные, процессуальные аспекты формирования математической культуры личности при обучении математическим дисциплинам с использованием ИКТ. К ним могут быть отнесены и педагогические условия, обеспечивающие реализацию концепции (личностно-ориентированный и модульный подходы в образовании, индивидуальное и дифференцированное обучение, информационно-образовательная среда и др.).

Исходной идеей концепции формирования математической культуры будущего учителя информатики выступает единство и целостность научной картины мира и ее познания; сложный динамический характер информационных процессов в природе и обществе; целостность личности; понимание математического образования как приоритетной ценности в информационном обществе, его культуре; тесная связь математической науки с информатикой.

Поскольку концепция ориентируется на определенную совокупность принципов, представляющих собой исходную систему теоретических положений и одновременно требований к процессу, обеспечивающую положительную эффективность, то в качестве педагогических принципов формирования математической культуры будущего учителя информатики при обучении математическим дисциплинам с использованием ИКТ нами определены:

· соответствия выдвигаемым целям, предполагающий, что процесс обучения математическим дисциплинам направлен на формирование математической культуры;

· преемственности, обеспечивающий изучение математических дисциплин на протяжении всего периода обучения и использование математических методов в различных аспектах подготовки будущего учителя информатики;

· непрерывности, ориентированный на взаимодополняющую связь довузовской, вузовской и послевузовской математической подготовки;

· научной строгости и последовательности, обеспечивающий структурно-логическую последовательность изложения учебного материала с опорой на современные научные достижения;

· системности, ориентированный на обеспечение четко определенного места в системе понятий курса, рациональное решение практических задач с использованием в системе курса методов их решения;

· доступности, ориентированный на обеспечение постепенного перехода от простого к сложному в обучении математическим дисциплинам;

· адаптивности, обеспечивающий учет индивидуальных возможностей обучаемого при подаче учебного материала и специфики учебного предмета при использовании ИКТ;

· практической направленности теоретического материала, обеспечивающий получение математического образования как основы для будущей профессиональной деятельности учителя информатики;

· изучения курса в единстве теории, технологии и техники.

В качестве основных положений концепции формирования МК БУИ нами представлены:

1) математическая культура будущего учителя информатики в системе общей культуры рассматривается как ее неотъемлемая часть, характеризующая профессиональную компетентность личности;

2) математическая культура будущего учителя информатики рассматривается в общекультурном - в контексте связи с общекультурной деятельностью человека в постиндустриальным обществе (владение базовыми элементами жизнедеятельности человека в современном информационном обществе; нацеленность в информационном пространстве) - и профессиональном (проявление математической культуры в самосознании учителя информатики и системе его профессиональных качеств, в специфике педагогикой деятельности, в процессе решения образовательных задач и др.) аспектах;

3) математическая культура учителя информатики представляет собой интегрированное свойство личности - совокупность динамической системы научных идей, ценностно-смысловых ориентаций, позиций и качеств личности, реализуемых при взаимодействии в информационно-образовательной среде, характеризующее готовность личности к творческой деятельности в информационном обществе;

4) основными компонентами МК БУИ выступают: научное мировоззрение, математическое мастерство, поведение, математический язык и математические (творческие) способности, формируемые посредством профессионально-прикладной направленности обучения математическим дисциплинам.

Научное мировоззрение как компонент математической культуры будущего учителя информатики основывается на математических знаниях и включает математическое мышление (алгоритмическое, логическое, абстрактное, аналитическое и др.), эрудицию и личностную позицию студента. математический учитель информатика педагогический

Математическое мастерство как компонент математической культуры будущего учителя информатики включает математические умения и навыки, а также готовность к применению математических методов и средств в профессионально-педагогической деятельности.

Математические способности позволяют наиболее эффективно организовывать педагогический процесс и развивать математическое творчество обучающихся.

Математический язык как инструмент позволяет наиболее эффективно организовать учебный процесс по математическим дисциплинам, чтобы достичь наилучших результатов.

Поведение представляет собой систему взаимосвязанных действий, осуществляемых личностью с целью реализации определенной функции в его взаимодействии со средой.

В методическом блоке нашей концепции размещены основные компоненты методической системы формирования МК БУИ: цель, содержание, методы, формы и средства.

Цель определяет функции всех остальных компонентов и направлены на:

§ обеспечение уровня математических знаний, развитие математического мастерства, способствующих фундаментальной подготовке учителя информатики; формирование научного мировоззрения и формирование навыков моделирования на основе методов и средств формализации, а также развитие интереса к математическим дисциплинам;

§ формирование математического творчества;

§ воспитание стремления к выбору эффективных и рациональных методов исследования профессиональных процессов;

§ развитие интереса к педагогической профессии средствами математики;

§ формирование самостоятельности, самосовершенствование в применении математических методов и средств при решении профессиональных задач.

Другим важным компонентом методической системы, взаимосвязанным с целями, является «содержание подготовки», которое обеспечивает формирование математической культуры будущего учителя информатики в обучении с использованием ИКТ, выступающей отправной точкой реализации личностно-ориентированной, культурологической парадигмы современного образования. При определении и изложении содержания математических дисциплин, направленных на формирование математической культуры студентов, мы исходим из принципов, входящих в теоретический блок концепции.

Бурное развитие информатики, серьезные изменения в соответствующем учебном предмете и в частности в ее содержательной линии «Моделирование и формализация» требуют введения некоторых изменений в содержание обучения математическим дисциплинам (дискретная математика, математическая логика, теория алгоритмов и т.д.), изучаемым студентами педагогического вуза. В практическую часть содержания изучения вышеуказанных дисциплин целесообразно включить творческие задачи, направленные на формирование научного мировоззрения, математического мастерства и на самосовершенствование и самореализацию личности.

Методы обучения как компонент методической системы представляют собой упорядоченные способы взаимосвязанной деятельности преподавателя и студента, направленные на достижение целей подготовки и рассматриваемые как способы организации учебного материала и взаимодействия педагога и обучающихся и ориентированные на решение образовательных задач.

Для формирования математической культуры будущего учителя информатики целесообразно использовать следующие методы обучения:

· учитывающие характер познавательной деятельности (объяснительно-иллюстративный метод; репродуктивный метод; проблемно-исследовательский метод; частично-поисковые методы);

· моделирование;

· проектирование;

· программирование;

· специальные методы (аксиоматический, иллюстративный (аналитический), доказательство от противного);

· индуктивные и дедуктивные;

· контроля и самоконтроля за эффективностью учебно-познавательной деятельности;

· стимулирования и мотивации интереса к учению.

Средства обучения как компонент методической системы представляют собой коррелирующий с методами обучения компонент, с помощью которого осуществляется переход от цели к итоговому результату. При этом средства обучения используются для обозначения одного из компонентов деятельности преподавателя и обучаемого наряду с другими компонентами (предмет преобразования, средства, технология деятельности и т.д.).

Рассматривая средства как инструментальное обеспечение пути достижения цели, мы под средством обучения понимаем материальный или идеальный объект, направленный на реализацию триады «студент - информационно-образовательная среда - преподаватель», обеспечивающей формирование определенных характеристик личности с математической культурой. С этих позиций в качестве средств нами рассматриваются учебно-профессиональная ситуация, учебно-педагогическая задача, контролирующая и обучающая педагогическая программа, компьютерная диагностика.

Из всех перечисленных средств обучения в нашем исследовании используются: учебная задача, учебно-профессиональная ситуация, учебно-методический комплекс, включающий учебные программы, учебно-методические пособия, электронные учебники, контролирующие и обучающие программы, творческо-исследовательские задачи и т.д. по математическим дисциплинам.

В качестве средств формирования МК БУИ при обучении математическим дисциплинам выступает деятельность по решению задач разного уровня сложности, типология которых на наш взгляд включает:

1) учебные задачи по предметным математическим дисциплинам (с элементами математического моделирования): на выявление гибкости мыслительных процессов; на выявление критичности; свертывания процесса рассуждения; математическую память и т.д.;

2) учебно-исследовательские задачи: задачи с математической моделью, где рассматривается поиск всевозможных методов решения и выделение наиболее рационального из них; задачи с частичным решением, где нужно довести решение задачи до конечного результата;

3) творческо-исследовательские задачи: нестандартные математические задачи, где не задана математическая модель, методы решения и требуется составить математическую модель и предложить различные методы решения задачи.

Учебно-профессиональная ситуация, определяющая психолого-педагогические свойства личности, характеризующие их математическую подготовленность в процессе прохождения компьютерной диагностики. В качестве учебно-профессиональных ситуаций нами рассматриваются тестологическая процедура с задачами разных уровней сложности, обучающие программы и т.д.

Использование средств ИКТ в обучении математическим дисциплинам студентов педагогического вуза как необходимое условие обеспечивается через традиционные и дистанционные формы обучения.

Средства ИКТ в обучении математическим дисциплинам дают качественно новые свойства и результаты, поскольку при традиционных формах обучения математическим дисциплинам (лекции, семинары, лабораторные работы, курсовые работы и др.) компьютерные технологии обеспечивают направленность, мотивацию и т.д. При этом особое внимание уделяется этапу проектирования учебного материала, что дает предварительные представления об изучаемом материале, усиливает процесс его освоения. При такой форме профессионально-математические задачи, на наш взгляд, могут быть представлены четырьмя уровнями сложности (учебные, учебно-исследовательские, научно-исследовательские, научные) и ориентированы на активизацию познавательной деятельности и формирование научного мировоззрения студента.

Самостоятельная работа студентов как форма организации по соответствующим математическим дисциплинам способствует осуществлению связи с информатикой через подбор тем рефератов, докладов и т.д. При этом значительная роль отводится студенческим научным работам, тематика которых подбирается с учетом интересов, склонностей и способностей студентов совместно со специалистами кафедры.

Поскольку в дистанционной форме обучения позиции преподавателя второстепенны, на ведущую роль выходит студент, который самостоятельно получает учебный материал с помощью средств компьютерных технологий, анализирует его, решает задачи и в случае необходимости обращается к другим источникам информации, находящимся в этой же среде, и только в тупиковой ситуации может обращаться к преподавателю.

Следует отметить, что триада «преподаватель - компьютерные средства - студент» заменяется на «студент - компьютерные средства - преподаватель», что обеспечивает развитие самостоятельности у студентов, ориентирует их на самосовершенствование и самореализацию. При такой форме преподаватель выступает в роли консультанта. Большое значение в нашем исследовании уделено именно этой форме обучения.

В нашем исследовании методическая система обучения ориентирована на формирование определенных профессиональных свойств студентов, характеризующих сформированность математической культуры будущих учителей информатики. Следовательно, отсутствие компьютерной системы, включающей обучающие и контролирующие программы, не может способствовать подготовке будущего учителя информатики. С этих позиций нами разработаны обучающие программы по дисциплине «Теория алгоритмов» (раздел «Уточнение понятия алгоритма с помощью математической машины Тьюринга») и по разработанной автором дисциплине по выбору «Математические методы распознавания образов и компьютерной диагностики», где широко используются алгоритмы распознавания в решении психолого-педагогических задач.

Технологический блок нашей концепции включает в себя следующее:

- выявление межпредметных связей в контексте взаимодополнения математических дисциплин с информатикой;

- усовершенствование довузовской, вузовской и послевузовской математической подготовки будущего учителя информатики;

- корректировку содержания обучения математическим дисциплинам с учетом межпредметных связей;

- оценку качества математического образования будущего учителя информатики.

После оценки качества математического образования в системе подготовки будущих учителей информатики с целью усовершенствования продуктивности учебного процесса следует вернуться к первому пункту методики реализации и далее рассматривать ее как циклический процесс.

Приведенные основные идеи концепции формирования математической культуры будущих учителей информатики, на наш взгляд, будут реализованы при разработке и внедрении учебно-методического комплекса (учебные пособия; учебные программы; электронные учебники; электронные учебно-методические программы; обучающие и контролирующие программы; системы компьютерной диагностики).

Размещено на Allbest.ru