Методическая система преподавания информатики в вузах на базе инструментальных средств комплексного тренажера

Современный этап развития общества характеризуется широким повсеместным внедрением на предприятиях вычислительной техники, локальных компьютерных сетей, средств телекоммуникаций, развитием систем управления производством на базе электронного документооборота. Внедрение информационных технологий в производство является не самоцелью, а необходимым условием решения важнейших задач, обеспечивающих устойчивость и конкурентоспособность предприятия: оперативность, гибкость и мобильность управления производством, автоматизацию производственных процессов, повышение качества конечного продукта.

Однако эффективность функционирования развитой информационной инфраструктуры предприятия напрямую зависит от умения специалистов (управленческого аппарата, работников структурных подразделений) грамотно использовать возможности современных информационных технологий, в том числе, самых массовых из них: информационных технологий обработки электронных документов. Зачастую, из-за отсутствия у большинства специалистов предприятия практических навыков работы с электронной информацией, внедрение информационных технологий не только не решает основных производственных задач, но, наоборот, становится источником новых проблем для руководства, ложится дополнительным бременем на бюджет предприятия.

Следовательно, формирование устойчивых практических навыков эффективной работы в информационной среде современного предприятия является важной составляющей общей профессиональной подготовки специалиста любого профиля. Этот факт нашел отражение в Государственных образовательных стандартах высшего образования, где для различных направлений и специальностей в раздел общих дисциплин включена «Информатика», в содержании которой необходимым элементом является освоение наиболее распространенных информационных технологий.

Повышение уровня подготовки специалистов в использовании современных информационных технологий невозможно без создания эффективной системы обучения и переподготовки. Сегодня этот вопрос является актуальным, что подтверждается Концепцией информатизации образования [1], работами ученых и педагогов среднего и высшего звена непрерывного образования.

Однако, несмотря на большое количество работ, посвященных этой проблематике, и появление новых эффективных методик преподавания информатики, еще существует ряд нерешенных вопросов, существенно влияющих на уровень подготовки специалистов, среди которых можно отметить следующие:

• существующие методики обучения информатике в вузах не акцентируют своего внимания на формирование, закрепление и поддержку навыков оперативной деятельности в сложной информационной среде современного предприятия;

• методические системы проведения практических занятий в компьютерных классах не отличаются разнообразием моделей учебных заданий, выполняемых слушателями;

• не в полной мере решены вопросы интенсификации учебного процесса: более плотной подачи материала в рамках отведенных учебных часов, эффективного использования времени преподавателя;

• не решены вопросы индивидуального подхода к обучению информационным технологиям при проведении занятий в учебной группе;

• отсутствуют интегральные инструментальные средства, обеспечивающие поддержку преподавательской деятельности на всех этапах проведения учебных практических занятий по информационным технологиям;

• не разработаны инструментальные средства, обеспечивающие оперативную готовность к воспроизведению любых задействованных учебных сценариев по любой изучаемой теме- • не решены вопросы, связанные с поддержкой уровня полученных знаний и навыков по информационным технологиям на выпускных курсах вуза. Таким образом, к настоящему времени еще не сформировалась целостная система методикотехнологических решений, направленных на выработку у слушателей вузов устойчивых навыков оперативной деятельности в информационной среде современного предприятия.

Проблема исследования заключается в необходимости развития методикотехнологического обеспечения процесса обучения информационным технологиям в вузах до уровня, удовлетворяющего потребности предприятий в специалистах, имеющих устойчивые навыки работы в современной информационной среде.

В качестве объекта исследования рассматривается процесс обучения информационным технологиям в высших учебных заведениях на практических занятиях в учебной группе.

Предметом исследования являются дидактические и технологические особенности процесса обучения информационным технологиям, построенного на базе методических и инструментальных средств комплексного тренинга.

Цель исследования — создание методической системы, обеспечивающей необходимые условия для формирования у слушателей в процессе обучения устойчивых навыков оперативной деятельности в информационной среде современного предприятия, оценка влияния комплексного тренинга на уровень подготовки слушателей и технологию ведения учебного процесса.

Гипотеза исследования предполагает, что внедрение методической системы комплексного тренинга в процесс обучения информационным технологиям обеспечит необходимые условия для формирования, закрепления и поддержки у слушателей устойчивых практических навыков работы в сложной сетевой информационной среде современного предприятия. Внедрение этой системы позволит интенсифицировать учебный процесс, обеспечит индивидуальный подход при обучении в учебной группе, поддержку преподавательской деятельности на этапах подготовки, проведения и анализа результатов учебных занятий.

Для достижения названной цели и подтверждения высказанной гипотезы в процессе исследований необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать существующий опыт преподавания информационных технологий на всех этапах непрерывного образования и выявить особенности вузовского этапа преподавания информатики;

• обосновать целесообразность применения методов комплексного тренинга в процессе обучения информационным технологиям;

• разработать архитектуру инструментальных средств, структуру дидактических материалов, схемы сценариев для проведения комплексного тренинга;

• выявить дидактические и технологические свойства комплексного тренинга при обучении информационным технологиям;

• провести сравнительный анализ дидактических возможностей методической системы комплексного тренинга и традиционных методических систем проведения практических занятий по информатике;

• определить возможности индивидуального подхода к обучению в учебной группе на базе комплексного тренажера.

• выявить особенности взаимодействия преподавателя со слушателями при проведении комплексного тренинга;

• определить возможные организационные формы проведения занятий на базе комплексного тренажера;

• оценить влияние инструментальных средств комплексного тренинга на педагогическую деятельность и нагрузку преподавателя. Методологической основой исследования являются работы.

М.И.Башмакова, в области создания информационных сред обучения [3],.

В.М.Монахова, в области технологии проектирования учебного процесса по информатике [4,5], Я. А. Ваграменко и И. В. Роберт, в области создания инструментальных средств обучения информатике [6,7], В. Е. Шукшунова, в области теории и практики обучения операторов на базе комплексных тренажеров [8,9].

В работе использовались следующие методы исследования:

• математические методы теории систем для описания информационной среды предприятия, как коллективно управляемой системы, и выявлении ее сходства с другими управляемыми техническими производственными системами или управляемыми сложными техническими объектами с точки зрения профессиональной подготовки операторов этих систем на комплексных тренажерах;

• метод аналогии, на основании которого делается вывод о возможности восприятия методического и технологического опыта подготовки операторов сложных производственных систем в процессе обучения информационным технологиям в вузах;

• метод эксперимента, на основании которого проводится изучение функциональных и дидактических возможностей методической системы комплексного тренинга в условиях реального педагогического процесса;

• метод сравнительного анализа, на основании которого выявляются особенности методической системы комплексного тренинга в сопоставлении с известными методическими системами.

На защиту диссертации выносится:

• обоснование целесообразности применения комплексного тренинга при обучении информационным технологиям в вузах;

• требования, предъявляемые к методической системе комплексного тренинга;

• структура инструментальных средств и информационной базы дидактических материалов, сценарии и организационные формы проведения учебных занятий на базе комплексного тренажера;

• результаты исследования свойств, дидактических и технологических возможностей методической системы комплексного тренинга;

• обоснование эффективности методической системы комплексного тренинга.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

• теоретически обоснована и экспериментально подтверждена эффективность комплексного тренинга при обучении информационным технологиям в вузах;

• выявлено одно из возможных направлений развития современных компьютерных классов — комплексный офисный тренажер;

• предложены средства для описания сценариев тренировочных заданий, включающие понятия логической магистрали взаимодействия «преподаватель-слушатель», модели задания, тактики контроля и управления заданием;

• описаны и апробированы модели тренировочных заданий, сценарии индивидуального и коллективного тренинга в режиме реального времени;

• определена структура и формат электронных дидактических материалов и сценариев взаимодействия преподавателя со слушателями, которые могут быть использованы в дистанционном обучении информационным технологиям.

Теоретическая и практическая значимость исследования заключается в следующем.

Результаты исследования развивают и создают новые методические и технологические возможности обучения слушателей вузов современным информационным технологиям. Они могут быть использованы в учебном процессе высших учебных заведений для общей профессиональной подготовки и переподготовки специалистов по дисциплине «Информатика», а также, в учебных центрах подготовки пользователей персональных компьютеров.

Результаты исследований легко реализуются на практике и не приводят к существенному удорожанию традиционного комплекса технических средств обучения.

В первой главе диссертации выдвигается и обосновывается предположение о необходимости и возможности применения комплексного тренинга при изучении информационных технологий (ИТ) в вузах. Для подтверждения высказанного предположения проводится обзор научных публикаций по вопросам обучения информатике в средней и высшей школе, анализ информационной среды предприятия как сложной управляемой многопараметрической системы, функционирующей в режиме реального времени, рассматривается опыт применения комплексного тренинга при профессиональной подготовке операторов аналогичных систем. На основании проведенного анализа делается вывод о целесообразности применения комплексного тренинга при обучении информационным технологиям в вузах.

Во второй главе излагаются требования к методической системе комплексного тренинга, предлагается структура и состав инструментальных средств: пульта контроля управления и моделирующей системы комплексного офисного тренажера, определяются форматы дидактических материалов, выявляются особенности взаимодействия преподавателя со слушателями в процессе выполнения тренировочных заданий. На основании предложенных решений и выявленных особенностей проектируются типовые сценарии проведения комплексного тренинга.

В третьей главе описываются условия проведения экспериментов, исследуемые характеристики и результаты исследований процесса обучения информационным технологиям в режиме комплексного тренинга: • представляется структура экспериментального стенда комплексного офисного тренажера, на базе которого проводились исследования в условиях реального педагогического процесса;

• проводится анализ дидактических свойств и технологических особенностей отдельных тренировочных сценариев, их влияние на уровень подготовки слушателей;

• выявляются и описываются рациональные, с методической точки зрения, последовательности учебных заданий;

• проводится сравнительный анализ параметров процесса обучения в традиционных компьютерных классах и на базе комплексного офисного тренажера;

• исследуются возможности индивидуального подхода к обучению при проведении занятий в учебной группе;

• оценивается влияние инструментальных средств комплексного тренажера на педагогическую деятельность преподавателя;

• формируются рекомендации по проведению учебного процесса в режиме комплексного тренинга.

Апробация и внедрение результатов исследования.

Материалы исследования доложены и обсуждены на X и XI конференцияхвыставках «Информационные технологии в образовании» (Москва, 2000, 2001гг.), на всероссийской школесеминаре «Информационные технологии в управлении качеством образования и развитии образовательного пространства» (Москва, 2000, 2001гг.), на Научнопрактической конференции «Качество подготовки специалистов в негосударственных вузах» (Москва, 2000 г.), опубликованы в Сборнике научных трудов «Математические методы исследования сложных систем, процессов и структур» Вып.4, /Отв. редактор А. И. Нижников, -М., Редакционноиздательский центр МГОПУ, 2000 г [73−79].

Результаты исследования в полном объеме внедрены в учебный процесс НОУ Московская академия экономики и права, где используются для обучения студентов 1 и 2 курсов по дисциплинам «Основы информационных технологий» и «Сетевые информационные технологии», учащихся Колледжа экономики и менеджмента (г. Москва) и Московской школы № 104 по дисциплине «Основы информационных технологий», а также, для переподготовки слушателей Комитета труда и занятости по программе «Пользователь ПЭВМ» .

Разработанная программа, дидактические материалы и методика работы с ними используется при обучении студентов Московского государственного открытого педагогического университета имени М. А. Шолохова по дисциплине «Информатика» .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Обобщая результаты проведенных исследований методической системы обучения информационным технологиям на базе КОТ, можно сделать следующие выводы:

1. Предложенная методическая система, включающая интегральную инструментальную среду обучения (комплексный офисный тренажер) и методическое обеспечение (дидактические материалы и схемы тренировочных сценариев), позволяет проводить практические занятия в учебных группах в режимах индивидуального или коллективного комплексного тренинга, как на отдельных компьютерах, так и в компьютерных сетях.

2. Методическая система обеспечивает необходимые условия для формирования у слушателей устойчивых практических навыков оперативной деятельности в информационной среде современного предприятия за счет следующих реализованных возможностей:

• моделирования оперативной обстановки, максимально соответствующей информационной среде предприятия, как по функциональным возможностям, так и по оперативному окружению;

• многократной отработки слушателями в реальном времени типичных регламентированных и «нештатных» оперативных ситуаций, встречающихся на предприятиях при ведении электронного делопроизводства;

• выполнения слушателями широкого спектра разнообразных моделей учебных тренировочных заданий, обеспечивающих формирование и закрепление комплекса необходимых навыков оперативной деятельности в информационной среде предприятияинтенсификации учебного процесса и увеличения объема выполняемых учебных заданий почти в 2 раза по сравнению с традиционными методами обучениярационального перераспределения учебного времени преподавателя от затрат на выполнение вспомогательных функций в пользу непосредственного учебного контакта со слушателямиПредложенная структура инструментальных средств КОТ развивает возможности современных компьютерных классов и отличается следующими дополнительными свойствами: новыми каналами взаимодействия преподавателя со слушателямипостоянной готовностью к воспроизведению любого задействованного сценария по любой изучаемой темеоперативностью активации и адресностью передачи дидактического материала слушателямгибкостью, которая позволяют адаптировать учебный процесс, ориентируясь на уровень подготовки слушателейвозможностями систематизации, накопления и развития дидактического материалавозможностями накопления и передачи методического опыта в виде разработанных схем сценариев комплексного тренинга и сформированной системы дидактических материалов. Перечисленные новые свойства инструментальной среды КОТ создают условия для индивидуального подхода к обучению при проведении учебных занятий в группе.

Удобные интегрированные средства контроля и управления КОТ позволяют автоматизировать основные технологические операции подготовки и проведения учебного процесса, уменьшить физические нагрузки на преподавателя.

6. Наличие широкого спектра заранее подготовленных дидактических материалов различной степени сложности, возможность их оперативного использования по ходу учебного занятия придают уверенность и психологическую комфортность деятельности преподавателя.

7. Инструментальная среда КОТ не ограничивает творческих возможностей преподавателей, наоборот, появление дополнительных магистралей взаимодействия преподавателя со слушателями стимулирует расширение спектра методических приемов и сценариев проведения учебных занятий.

8. Реализуя режим поддерживающего тренинга, КОТ создает технологические предпосылки для решения задачи сохранения студентами выпускных курсов достигнутого ранее уровня знаний и навыков.

9. Большинство сценариев и электронные дидактические материалы КОТ могут быть использованы при организации дистанционного обучения в вузе. ю. Стоимость инструментальных средств КОТ (без учета стоимости разработки дидактических материалов) превышает стоимость традиционного компьютерного класса не более чем на 4 — 5%. Полученные результаты вызывают интерес к проведению дальнейших исследований по следующим возможным направлениям:

• развитие комплексного тренинга как метода обучения «Информатике» в средней и высшей школе;

• исследование возможностей комплексного тренинга при обучении специалистов в области информатики: программистов, администраторов локальных сетей, системных аналитиков и другихпредставляется, что комплексные тренажеры могли бы существенно повысить уровень и сократить время обучения этих специалистовобычно эти специалисты получают реальный практический опыт постепенно, работая в информационной среде конкретного предприятия, что часто приводит к серьезным и дорогостоящим ошибкам в эксплуатации или проектировании сложных информационных систем;

• создание методик комплексного тренинга при дистанционном обучении «Информатике» ;

• расширение спектра изучаемых информационных технологий (распознавание текстов, удаленного доступа к информации офиса, автоматизации электронного документооборота, электронных архивов, хранилищ данных) с включением в состав КОТ современных устройств обработки и обмена информации (сканеры, факсмодемы, сотовые телефоны, портативные компьютеры),.

• изучение возможностей развития автоматизированных средств контроля и управления КОТ: применение выносных ПКУ, использование единого ПКУ для управления несколькими КОТ, создание специализированных программных средств контроля и управления комплексным тренингом;

• изучение возможностей передачи педагогического опыта проведения учебных занятий по ИТ на базе КОТ, создание средств тиражирования и инсталляции информационной базы дидактических материалов;

В заключении хочу выразить искреннюю и глубокую благодарность моим научным руководителям доктору педагогических наук А. И. Нижникову и кандидату физикоматематических наук А. М. Сергееву за квалифицированную методическую и организационную поддержку, проявленный научный интерес и внимательное отношение к моей работе.

Приношу огромную благодарность руководству Московской академии экономики и права в лице ректора В. П. Буянова и вице — ректора В. П. Лукьянцева за финансовую поддержку моего обучения в аспирантуре, за предоставленные возможности по созданию экспериментального стенда комплексного офисного тренажера и проведению плановых учебных занятий по информационным технологиям.

Большая практическая помощь была оказана мне сотрудниками кафедры математики и информатики Московской академии экономики и права. Искренне благодарю заведующего кафедрой профессора Г. О. Зайцева, кандидатов ф.м. наук А. В. Курилина и А. М. Сергеева за непосредственное участие в педагогических экспериментах, за ценные замечания и дружескую поддержку.