Author Archives: Т.А. Кувалдина

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ ИНФОРМАТИКИ

Статья опубликована в рамках: Международной научно-практической интернет-конференции «Актуальные проблемы методики обучения информатике в современной школе» (Россия, г.Москва, МПГУ,16 — 17 февраля 2016г.)

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ ИНФОРМАТИКИ

Кувалдина Татьяна Александровна
доктор педагогических наук

Волгоградский государственный социально-
педагогический университет
Россия, г.Волгоград
e-mail: kuvalditana@gmail.com

Одним из важных факторов достижения целей модернизации образования является совершенствование методологической подготовки преподавателей и учителей информатики, их активное вовлечение в опытно-экспериментальную работу, связанную с внедрением новых средств и технологий. В разработке нового направления — синтез образовательных технологий и методов искусственного интеллекта в обучении информатике — необходимо оптимальное сочетание традиций, сложившихся в дидактике, и инновационных идей и проектов. При этом надо учитывать неразрывную связь между фундаментальным содержанием образования в области информатики — и новыми интеллектуальными, в том числе и образовательными технологиями. В качестве ключевых понятий в обсуждении вышеназванных вопросов укажем знания, качества знаний (прежде всего — системность, полнота и прочность как первичные характеристики знаний учащихся в широком смысле, включая умения, навыки, компетенции), системы и модели знаний, представление знаний (информация), концептуальная модель, тезаурус, учебный тезаурус, формализация знаний, систематизация знаний, интеграция знаний, визуализация знаний, интеллектуальные системы и технологии. Отметим, что все перечисленные понятия входят в систему понятий искусственного интеллекта и в то же время — претендуют на своё место в системе понятий дидактики, или теории обучения.

Решение проблем систематизации, интеграции и визуализации знаний по информатике и на этой основе — формирование умений корректного отбора содержания и оптимального подбора учебного материала — в теории и практике обучения информатике является весьма актуальным. Мы предлагаем использовать следующие определения понятий: систематизация знаний в общем смысле (включая умения, навыки, компетенции) — анализ и синтез различных определений одних и тех же понятий с целью их уточнения, обобщения и формирования понятийных структур учебных курсов на основе тезаурусного метода и сетевого моделирования; интеграция знаний двух и более образовательных областей — процессы определения и формирования системы знаний учащихся, включая систему понятий, необходимых и достаточных для формирования набора компетенций учащихся в рамках того или иного конкретного учебного курса [6]; визуализация знаний — это представление связей между основными понятиями и образами, принадлежащими как одной, так и нескольким смежным областям знания и деятельности [5].

В качестве примеров синтеза образовательных технологий и методов искусственного интеллекта в обучении информатике рассмотрим особенности различных курсов предметной и методической подготовки будущих учителей информатики, которые в своё время были реализованы нами в рамках специалитета (1996-2003 гг.), затем — учтены при разработке новых образовательных программ в рамках бакалавриата и магистратуры (2004-2010 гг.) на факультете математики, информатики, физики ВГСПУ, и в настоящее время подготовлены как проект новой магистратуры «Теория и практика обучения информатике на основе интеллектуальных технологий» (первоначальное название «Интеллектуальные технологии в работе учителя информатики») и частично реализуются в системе дисциплин в соответствии с ФГОС ВО.

Итак, в своё время в рамках курса теории и методики обучения информатике (ТМОИ) нами предложены темы «Система основных понятий школьного курса информатики» и «Систематизация понятий в обучении информатике на основе моделирования структуры понятий» [1-4]. Наряду с этим весьма показательными являются особенности изучения, по сути, неоклассического курса «Информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) в образовании», который введён в систему подготовки учителя информатики с 1995 г. Есть несколько вариантов его современных модификаций: «Электронные образовательные ресурсы в обучении информатике (разработка и/или применение)», «Образовательные сетевые ресурсы», «Дистанционные образовательные технологии», «Интерактивные технологии в обучении» и т.п. Основная цель таких курсов состоит в обобщении и систематизации знаний и умений студентов — будущих учителей информатики — в области применения ИКТ в образовании. При этом каждый курс имеет ярко выраженный интегративный аспект, т.е. в его рамках происходит синтез знаний и умений, приобретённых в ходе изучения предметной области (средств ИКТ, частично алгоритмизации, программирования, архитектуры компьютера и компьютерных сетей), а также — знаний и умений методического и отчасти психолого-педагогического блоков общепрофессиональной подготовки. Укажем кратко, что в таких темах, как дидактические основы создания и использования средств ИКТ; педагогико-эргономические требования к созданию и использованию электронных средств учебного назначения, оценка их качества; перспективные направления разработки и использования средств ИКТ в образовании — наиболее ярко проявляются возможности междисциплинарного синтеза знаний предметного и методического характера. При этом мы широко используем вышеупомянутые ключевые понятия, связывающие искусственный интеллект и образовательные технологии (знания и т.д.) — благодаря тому, что опорными знаниями при изучении курса ИКТО служат не только те, что получены в рамках ТМОИ, а также — психологии и общей педагогики (педагогические теории, системы, технологии), но и знания по основам искусственного интеллекта.

В настоящее время вопросы анализа и синтеза содержания образовательных программ подготовки студента — будущего учителя информатики — на основе теории и практики ИИ особенно актуальны из-за всепроникающего характера Интернет-технологий и ресурсов по отношению к сфере образования и всей жизнедеятельности общества. Поэтому наряду с такими уже ставшими традиционными дисциплинами и курсами, как «Интеллектуальные системы и технологии в образовании (от автоматизированных к экспертным системам)», «Информационное моделирование в естественнонаучном образовании», «Математическое обеспечение информационных систем», «Методические системы обучения информатике в общеобразовательной и профессиональной школе», «Образовательные технологии в школьной информатике:  методологический анализ, традиции и инновации, психологические основы», «Построение и реализация дидактической системы учителя информатики (пропедевтические курсы)»,  «Деятельностный подход в построении дидактической системы учителя информатики (на примере пропедевтического курса), «Диагностика качества знаний учащихся на основе методов информатики (тестирование, ЕГЭ, олимпиады)», а также дисциплины по выбору: «Анализ экспериментальных данных», «Квалиметрия в исследованиях по методике информатики», «Информационные системы и социальные сервисы в работе учителя информатики (АРМ и ДО)», «Программирование на классических языках искусственного интеллекта (PROLOG, LISP)», «Объектно-ориентированное программирование в школьной информатике» — мы предлагаем инновационные составляющие: «Моделирование систем понятий в естественнонаучном и гуманитарном образовании» (Теория сетей Петри и моделирование систем — элементы дискретной математики в сочетании с примерами моделирования систем понятий разных предметных/проблемных областей: информатики, экологии, психологии, физики); «Тезаурусы и онтологии: теория и практика информационного поиска» (Элементы теории баз данных, информационного поиска в сочетании с аналогичными примерами); «Веб-программирование в концепции Semantic Web» (RDF-схемы — Resource Description Framework, OWL-языки — Web Ontology Language), «Англоязычные термины в системе понятий информатики (научно-технический и лингводидактический аспекты), «Анализ и проектирование учебных курсов в профильном обучении информатике (на основе семантических сетей и тезаурусного метода)», «Решение задач по информатике в аспекте систематизации знаний учащихся».

Основной идеей и условием своевременного и успешного обновления методической системы подготовки студентов — будущих учителей информатики — является, с нашей точки зрения, непрерывное взаимодействие преподавателей предметных и методических дисциплин для оптимального совершенствования всех компонентов методической системы (целей, содержания, методов, форм и средств обучения, а также — требований к результатам обучения). При этом методы искусственного интеллекта дают возможность моделировать деятельность учителя, преподавателя, связанную с обобщением и систематизацией как понятий, так и знаний, умений и компетенций.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Кувалдина Т.А. Основные понятия информатики: тезаурус. Учеб. издание. —  Волгоград: Перемена, 1996. — 107 с.
  2. Кувалдина Т.А. Избранные лекции по методике преподавания информатики: Учеб.-теор.  издание. — Волгоград: Перемена, 1999. — 76 с.
  3. Кувалдина Т.А. Практикум по теории и методике обучения информатике: Учеб.-метод. издание. — Волгоград: Перемена, 2002. — 56 с.
  4. Кувалдина Т.А. Тезаурус как дидактическое средство систематизации понятий курса информатики // Информатика и образование. 2003. № 11. С. 3-6.
  5. Кувалдина Т.А. К проблеме визуализации знаний в обучении информатике // III Международная научно-практической конференция «Педагогический опыт: теория, методика, практика»: Педагогика высшей профессиональной школы (Чебоксары, 31 июля 2015 г.). Чебоксары: Центр научного сотрудничества «Интерактив плюс», 2015. (304 с.) С. 83-89. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://interactive-plus.ru/e-articles/145/Action145-11076.pdf.
  6. Кувалдина Т.А., Мазина О.В. О концепции методического эксперимента по интеграции знаний информатики и экологии для студентов и школьников // Информационные технологии в образовании. XXV Международная конференция-выставка (Москва, 6-7 ноября 2015 г.). Сборник трудов. Ч. II. — М.: Издательский отдел факультета ВМК МГУ имени М.В. Ломоносова, 2015. — С. 47-50. [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://ito.su/main.php?pid=26&fid=9387.