Комплексная подготовка будущих учителей к использованию систем управления базами данных

Актуальность исследования. Развитие образования прежде всего связывается с дальнейшей его компьютеризацией и информатизацией. Наиболее очевидным проявлением информатизации образования является преобразование содержания учебных дисциплин, направленных на общеобразовательную и профессиональную подготовку в области информатики и информационных технологий. Суть информатизации образования, по мнению С. А. Христочев-ского, заключается и в том, что «обучаемому становится доступным гигантский объем информации в базах данных, базах знаний, в экспертных системах, компьютерных архивах, справочниках или энциклопедиях» [138, с. 13]. В связи с этим умение получить требуемую информацию, в том числе и из баз данных, необходимо любому человеку.

В современной культуре стремительно возрастает роль компьютера как хранилища структурированной информации. Относительная простота доступа к такой информации позволяет изменить функции образования. Необходимость запоминания большого объёма фактического материала постепенно заменяется выработкой готовности осуществлять поиск знаний при помощи информационных технологий на основе умений определять область поиска и выяснять, какая именно информация необходима для решения учебных задач. Информатизация как решающий фактор развития образования предполагает подготовку высококвалифицированных кадров, способных разрабатывать и использовать в своей профессиональной деятельности различные средства информационного обеспечения.

Информатизация высшей педагогической школы соответственно должна обеспечить подготовку учителей, которые смогут преобразовывать содержание учебных предметов на основе компьютеризации и информатизации. Поэтому компьютерное образование в высшей педагогической школе должно быть направлено на изучение современных средств хранения, поиска и обработки информации. Среди них базы данных и информационные системы имеют особую значимость. Существует целый ряд задач, для решения которых требуется использовать системы управления базами данных (СУБД) или информационные системы, спроектированных на их базе. К таким задачам можно отнести: педагогическое управлениефинансовое обеспечение образовательного процессасервисное обслуживание учащихся и учителей (например, в библиотеке) — задачи, требующие использования нормативных и справочных материалов, например, при подготовке к уроку, при составлении различных отчетов, справок и других документов, связанных с деятельностью учебного заведения и многое другое.

Повсеместное распространение СУБД порождает необходимость в формировании умения работать с ними у широкого круга пользователей, в том числе и учителей (независимо от специальности). Изучение раздела «Системы управления базами данных» курса информатики и обучение работе с базами данных рассматривается нами как один из важнейших элементов подготовки будущего учителя в области информационных технологий.

Создание языковых программных средств баз данных и обучение работе с ними конечных пользователей исследовались в работах российских и зарубежных специалистов в области информационных систем В. А. Белова, М. С. Диго, Н. Е. Емельянова, К. Дейта, Дж. Ульмана. Специфике преподавания раздела курса информатики в технических вузах и университетах, связанного с изучением СУБД, посвящены исследования А. И. Змитровича [48], Г. И. Ревункова [80], М. С. Диго [34] и др. Исследования по методике обучения школьников использованию баз данных при изучении основ информатики провел В. Э. Фрейман [134]. Наряду с информатикой использование баз данных на уроках истории и географии средней школы рассматривал В. P. JTe-щинер [79]. Некоторые аспекты изучения школьниками систем управления базами данных были предложены J1. И. Долинером [37, 38], И. Г. Семакиным [115, 116], Ю. А, Шафриным и О. В. Ефимовой [45]. Е. JL Васениной [13] была предложена методика изучения универсальных информационных технологий в школьном курсе информатики. Исследования по методике преподавания.

раздела «Базы данных» в курсе информатики математического и физического факультетов педагогических вузов провела Н. В. Сазонова [114]. Подготовка учителя информатики к использованию компьютера и современных информационных технологий рассмотрены в работах Ю. С. Брановского, И. А. Бра-тенкова, С. А. Бешенкова, М. И. Жалдака Н. В. Макаровой, И. В. Марусевой, И. А. Румянцева, В. Ф. Шолоховича, Е. Г. Хеннера и др. В работе С. А. Бешенкова, А. Г. Гейна и С. Г. Григорьева [6], посвященной подготовке студентов гуманитарных специальностей педагогических вузов в области информатики, освоение СУБД не предусматривается. В настоящее время существует учебная литература [15- 21- 83- 95- 142 и многие другие], ориентированная на обучение начинающих пользователей работе с профессиональными СУБД. Как правило, авторами являются технические специалисты в области проектирования информационных систем, которые предлагают либо популистские подходы к решению задачи освоения информационного средства, либо чисто профессиональные.

Таким образом, все проведенные до настоящего времени исследования, связанные с процессом обучения работе с СУБД можно разделить по следующим направлениям: 1) подготовка специалистов в области проектирования, создания и использования баз данных, главная задача которых заключается в разработке соответствующего программного обеспечения- 2) подготовка пользователя, умеющего осваивать компьютерные системы, основанные на базах данных, и создавать программное обеспечение для работы с базами данных, ориентирована на подготовку учителей информатики на физико-математических факультетах педагогических вузов- 3) обучение школьников работе с базами данных при изучении основ информатики и использованию баз данных на уроках истории и географии средней школы.

Анализ выполненных в нашей стране исследований в области использования баз данных в образовательном процессе и преподавания раздела «Системы управления базами данных» на всех факультетах педагогических вузов в 1985;1999 гг. показал, что вопросам обучения работе с базами данных студентов педагогических вузов на гуманитарных и естественнонаучных (кроме математических и физических) факультетах уделялось недостаточно внимания.

На основе психолого-педагогического анализа состояния теоретических и методических исследований, педагогического опыта, образовательного процесса в педагогическом вузе можно сделать вывод, что в педагогической науке и практике возникли противоречия между:

— потребностями общества в специалистах, способных использовать и при необходимости самостоятельно осваивать соответствующие средства информационного обеспечения, и существующим уровнем подготовки учителей в области информационных технологий;

— стремительно совершенствующейся технической базой компьютеров, улучшающимися дидактическими возможностями программного обеспечения и медленно меняющимся содержанием образования в области информационных технологий;

— предметно-ориентированным содержанием курса информатики и потребностью в универсализации подготовки будущих учителей различных специальностей.

Разрешение данных противоречий мы видим в определении целей, отборе содержания и разработке технологии обучения студентов педагогических вузов, реализующую комплексную подготовку, которая подразумевает: 1) освоение СУБД как инструментального средства, 2) освоение технологии использования СУБД, 3) использование СУБД как средства обучения.

Данная технология обучения должна быть модульной, обладать возможностью переноса. Возможность переноса предполагает, что весь разработанный модуль (либо его компоненты) могут использоваться при освоении СУБД в рамках любых дисциплин и любых педагогических учебных заведений, где предусмотрена начальная подготовка пользователей СУБД.

Объектом исследования является образовательный процесс в педагогическом вузе на основе информационных технологий.

Предмет исследования: подготовка будущих учителей к использованию СУБД.

Цель исследования: разработать и теоретически обосновать технологию подготовки будущих учителей к использованию СУБД.

В основу диссертационного исследования была положена гипотеза: подготовка будущих учителей любых специальностей в педагогическом вузе к использованию СУБД будет соответствовать современному уровню требований к специалисту и обеспечит преподавателю возможность принимать решение о дальнейшей траектории обучения, если:

— обучение разделу «Системы управления базами данных» будет базироваться на интеграции содержания предметной области баз данных и дисциплин психолого-педагогического блока;

— полноту усвоения материала обеспечить за счет технологии, которая основана на комплексном использовании средств новых информационных технологий и специальных учебных текстов, предназначенных для управления обучением как на аудиторных занятий, так и при самостоятельной работе студентов;

— обеспечить трехступенчатую систему контроля, включающую самооценку, автоматизированный контроль с помощью изучаемого средства и вербальную диагностику.

Достижение выдвинутой цели исследования потребовало решения следующих задач:

1. На основе анализа научной, дидактической, методической и психолого-педагогической литературы обосновать необходимость комплексного подхода к подготовке будущих учителей к использованию СУБД.

2. Сформировать цели и осуществить отбор содержания, методов, средств и форм обучения будущих учителей работе с СУБД с учетом профессиональной направленности.

3. Выявить основные знания и умения предметной области баз данных для изучения студентами педагогических вузов.

— 94. На базе основных типов информационных задач по использованию баз данных и этапов их решения осуществить выбор учебно-ориентированной СУБДразработать технологию обучения работе с базами данных и учебно-методический комплекс для проведения лабораторного практикума по разделу «Системы управления базами данных».

5. Экспериментально проверить эффективность технологии, реализующей подготовку студентов педагогических вузов к использованию СУБД.

Методологическая основа исследования. В основу данного исследования положено деятельностная теория усвоения знаний, теория поэтапного усвоения умственных действий, разработанная А. Н. Леонтьевым, П. Я. Гальпериным, Н. Ф. Талызинойтеоретические исследования в области программированного обучения Т. А. Ильиной, Jl. Н. Ланда, Н. Ф. Талызиной, В. П. Беспалько, основные положения «модели полного усвоения» и основные черты плана Келлера, исследования по психологии компьютерного обучения Н. Ф. Талызиной, Е. И. Машбица.

Теоретическая основа исследования. В педагогической науке и практике накоплен определенный теоретический потенциал и практический опыт применения информационных технологий обучения, который обобщен в исследованиях А. П. Ершова, А. А. Кузнецова, Э. И. Кузнецова, М. П. Лапчика, Ю. А. Первина и др. Различным аспектам содержания обучения информатике, отбору материала для изучения информатики и информационных технологий в педагогическом вузе были посвящены исследования Ю. С. Брановского, М. П. Лапчика, М. В. Швецкого и др. Содержательные и организационные вопросы подготовки педагогических кадров в области образовательных информационных технологий рассматривались в работах Л. И. Долинера, М. И. Жалдака, В. Г. Житомирского, М. П. Лапчика, Б. Е. Стариченко.

Был обобщен опыт обучения работе в Norton Commander, Windows, Microsoft Word и Microsoft Excel на математическом и физическом факультетах Уральского государственного педагогического университета и в компьютерной школе под руководством Л. И. Долинера. В диссертационной работе были использованы теоретические подходы к формированию умений и навыков автодидактики, разработанные С. А. Днепровым.

Для решения поставленных задач применялись следующие методы исследования: изучение и анализ методической, дидактической, психолого-педагогической и специальной литературы по проблеме исследованияанализ учебной программной документации для педагогических вузов и общеобразовательных учрежденийанализ опыта изучения и использования баз данных в вузах и университетах, общеобразовательных учрежденияхсбор и обработка материала для изучения раздела «Системы управления базами данных" — создание баз данныханкетирование студентов, преподавателей школ и вузовнаблюдение за деятельностью и изучение результатов деятельности студентов на занятияхпроведение опытно-экспериментальной работы.

Этапы исследования. В ходе опытно-экспериментальной работы можно выделить четыре этапа: первый этап — подготовительный или поисковый, проводился на базе Курганского государственного педагогического института (1994;1995 гг.). Этапы опытно-экспериментальной работы — констатирующий, формирующий и обобщающий — проводились на базе Уральского государственного педагогического университета в 1996;1999 гг.

Научная новизна исследования заключается в том, что разработана и обоснована новая технология обучения студентов педагогических вузов работе с СУБД, базирующаяся на интеграции курса информатики с дисциплинами психолого-педагогического цикла. Она обеспечивает полноту усвоения учебного материала, обладает свойствами модульности и возможностью переноса.

Теоретическая значимость исследования заключается в том, что:

— обоснована целесообразность комплексной подготовки студентов педагогических вузов всех специальностей к работе с СУБД;

— сформулированы и обоснованы требования к подготовке студентов педагогических вузов (комплексность и универсальность)',.

— определены принципы отбора содержания подготовки студентов к работе с СУБД (принцип профессионально-педагогической направленности, принцип технологичности, принцип метапредметности новых информационных технологий и др.);

— разработаны требования к средствам обучения, используемых в предлагаемой технологии и обеспечивающих организацию не только аудиторных занятий, но и самостоятельной работы;

— предложены схемы и механизмы построения образовательных траекторий каждого обучаемого.

Практическая значимость исследования состоит в том, что разработан программно-методический комплекс для комплексной подготовки студентов педагогических вузов к работе с СУБД. Он включает: © программу обучениякомплекс лабораторных работ по разделу «Система управления базами данных Microsoft Access" — © учебные файлы и базы данныхсборник заданий по созданию предметных баз данных- © систему заданий и упражнений для самоконтроля и контроля- © базу данных по системе педагогических понятий, используемую как в рамках данного комплекса, так и в курсе педагогики.

Результаты исследования используются при подготовке будущих учителей в Курганском государственном университете. База данных по системе педагогических понятий используется в курсе педагогики Уральского государственного педагогического университета.

Достоверность и обоснованность результатов исследования обеспечивается исходными методологическими положениямииспользованием комплекса взаимосвязанных методов, адекватных дидактическим возможностям студентов, а также предмету и задачами диссертационного исследования. Теоретические и практические положения, выдвинутые в диссертационном исследовании, проверялись в ходе опытно-экспериментальной работы.

Апробация и внедрение в образовательный процесс. Использование компьютера для автоматизации работы деканата обсуждалось на Зональной научной конференции «Наука — сельскому хозяйству» в Курганском сельскохозяйственном институте в 1994 г. Основные идеи исследования рассматривались на научно-практическом семинаре «Межпредметные связи информатики с естественно-математическими дисциплинами» при Курганском институте усовершенствования учителей в 1995 г. и обсуждались на методических заседаниях кафедры информатики и МПИ Курганского государственного педагогического института. Основные результаты диссертационного исследования обсуждались на научно-практической конференции «Инновационные технологии в образовании и творческая индивидуальность педагога» в Уральском государственном педагогическом университете в 1998 г, на конференции в 1999 г. в г. Шадринске и на Всероссийской научно-практической конференции «Региональные проблемы информатизации образования (РЕГИНФОРМ -99) в г. Пермь. Результаты диссертационного исследования рассматривались на методических семинарах кафедры информационных технологийкафедры информатики и вычислительной техники Уральского государственного педагогического университета, кафедры методики преподавания информатики Курганского государственного университета.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Современный учитель любой специальности должен быть подготовлен к работе с СУБД.

2. Технология обучения работе с СУБД на начальном этапе должна быть универсальной для студентов всех специальностей педагогического вуза. Универсальность достигается за счет интеграции с предметами психолого-педагогического цикла.

3. Подготовка студентов педагогических вузов к работе с СУБД должна быть комплексной, что предполагает: 1) освоение самого инструментального средства, 2) освоение технологии его использования, 3) использование СУБД как средства обучения.

ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ.

1. Опытно-экспериментальная работа по изучению раздела «Системы управления базами данных» показал, что его содержание доступно для усвоения студентами. В ходе изучения раздела студенты овладели основными понятиями предметной области баз данных, были сформированы умения работы с системами управления базами данных.

2. Педагогическая направленность раздела создает мотивацию к его изучению студентами педагогического вуза. Содержание лабораторных работ способствует поддержанию высокого уровня мотивации на протяжении всего периода изучения.

3. Опытно-экспериментальная работа показала, что разработанная технология дает преподавателю возможность принимать решение о дальнейшей траектории обучения. Подготовка будущего учителя соответствует требованиям к подготовке специалиста, которые определены государственным стандартом высшего педагогического образования. Статистическая обработка результатов опытно-экспериментальной работы позволяет сделать вывод, что изменения в организации учебного процесса привели к значимому улучшению результатов обучения. Комплексная подготовка будущих учителей к использованию систем управления базами данных позволяет добиться того, что большинство студентов усваивают материал на продуктивном и творческом уровне.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Диссертационное исследование на тему «Комплексная подготовка будущих учителей к использованию систем управления базами данных» посвящено разработке и обоснованию технологии обучения студентов педагогического вуза работе с системами управления базами данных. Комплексная подготовка студентов педагогических вузов к использованию систем управления базами данных предполагает одновременное освоение систем управления базами данных и технологии их применения на основе баз данных, которые используются в процессе обучения самостоятельно. В работе предложена технология обучения будущего учителя, не зависящая от конкретной специальности, ориентированная на его общую и общепедагогическую подготовку. Данная технология предусматривает поэтапное усвоение смысла и значения понятий предметной области баз данныхуправление процессом обучения при помощи компьютера и специального учебного пособияорганизацию систематического контроля результатов обучения (включающего самооценку, автоматизированный контроль с помощью изучаемого средства и диагностику преподавателем) — возможность работать в индивидуальном темпе и переход на самообучение. Специальным образом сконструированные учебные тексты лабораторных работ содержат как теоретический материал, задачи и задания, так и собственно управление процессом обучения (указание последовательности действий и организации системы текущего и итогового контроля).

К основным результатам проведенной работы можно отнести: 1. Обоснован комплексный подход к подготовке будущих учителей использованию СУБД, который предполагает: 1) освоение СУБД как инструментального средства, 2) освоение технологии использования СУБД, 3) использование СУБД как средства обучения. Такой подход позволяет рассматривать СУБД и как объект изучения и как средство обучения.

Сформулированы и обоснованы требования к подготовке студентов педагогических вузов в области информационных технологий (комплексность и универсалъностъ). Требование универсальности определяет выбор предметной области, с которой осуществляется интеграция. Данная предметная область должна изучаться всеми студентами педагогического вуза.

2. Определены принципы отбора содержания подготовки будущих учителей к работе с СУБД (принцип профессионально-педагогической направленности, принцип технологичности, принцип метапредметности НИТ и др.).

3. Произведен отбор базового содержания раздела «Системы управления базами данных» для студентов педагогического вуза с учетом профессиональной направленности, определены уровни подготовки студентов, уровни усвоения материала раздела.

4. Разработан программно-методический комплекс для изучения раздела «Системы управления базами данных Microsoft Access» студентами педагогического вуза. Комплекс включает модули, обеспечивающие общеобразовательную и общепедагогическую подготовку по данной тематике. Программно-методический комплекс включает программу раздела «Системы управления базами данных», учебные пособия «Лабораторные работы по теме «Системы управления базами данных Microsoft Access 2.0» и «Системы управления базами данных Microsoft Access 7.0», учебные файлы и базы данных, сборник заданий по созданию предметных баз данных, систему заданий и упражнений для самоконтроля и контроля.

Создана база данных по системе педагогических понятий, которая используется в курсе педагогики для организации практических занятий по изучению понятий курса, самообучения, проверки знания психолого-педагогических понятий курса самостоятельно или преподавателем.

5. Разработана технология обучения студентов педагогического вуза к работе с СУБД, обладающая свойствами модульности и возможностью переноса. Это означает: либо модуль, либо его компоненты могут использоваться при освоении СУБД в рамках любых дисциплин в области информационных технологий и любых педагогических учебных заведений, где предусмотрена начальная подготовка пользователей СУБД.

— 1276. На основе разработанной технологии была проведена опытно-экспериментальная работа, которая подтвердила выдвинутую нами гипотезу. Опытно-экспериментальная работа показала, что разработанная технология дает возможность преподавателю принимать решение о дальнейшей траектории обучения. Статистическая обработка результатов опытно-экспериментальной работы позволяет сделать вывод, что изменения в организации учебного процесса привели к значимому улучшению результатов обучения, которые соответствуют современным требованиям к подготовке специалиста. Эти требования определены государственным стандартом высшего педагогического образования. Комплексная подготовка будущих учителей к использованию СУБД также позволяет добиться того, что большинство студентов усваивает материал на продуктивном и творческом уровне.

Разработанная технология и предложенный комплекс могут быть применены в старших классах общеобразовательных учреждений при изучении раздела «Системы управления базами данных».