Министерство образования Российской Федерации
Учебно-методическое объединение вузов России
по педагогическому образованиюВ.М.Васильев
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ВЫПУСКНОЙКВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ БАКАЛАВРА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПРОФИЛЬИНФОРМАТИКА
Учебное пособие
под редакцией доктора технических наук, профессораРумянцева И.А.
Рекомендовано учебно-методической комиссией
Санкт-Петербург
2003
РЕКОМЕНДОВАНО
Учебно-методическое объединениевузов России по педагогическому образованию в качестве учебного пособия длястудентов, обучающихся по направлению 540200 Физико-математическое образованиепрофиль Информатика
Васильев В.М. Методическиерекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы бакалавра физико-математическогообразования профиль Информатика.
Учебное пособие –Санкт-Петербург, издательство РГПУ им.А.И.Герцена, 2003. 102 с.
Методическиерекомендации предназначены для студентов, научных руководителей выпускныхквалификационных работ и государственных аттестационных комиссийпедагогических вузов.
Научный редактор:председатель учебно-методической комиссии по информатике УМО по педагогическомуобразованию, доктор технических наук, профессор Румянцев И.А.
Научные рецензенты:доктор педагогических наук, профессор Стефанова Н.Л.; докторфизико-математических наук, профессор Ханин С.Д., доктор технических наук,профессор Копыльцов А.В.
ISBN
ã Государственное образовательноеучреждение высшего профессионального образования «Российский государственныйпедагогический университет им. А.И.Герцена»
ã В.М. Васильев
АННОТАЦИЯ
Методическиерекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы подготовленыавтором по заданию учебно-методической комиссии по информатике в качестверуководства для бакалавров физико-математического образования по профилюинформатика.
Методическиерекомендации содержат:
- теоретический базис научных исследований, являющийсяличностно-ориентированным тезаурусом бакалавра;
- практические рекомендации по выбору темы, информационному и научномупоиску, формулированию научных результатов, оформлению работы и подготовкипрезентации.
Практическиерекомендации разработаны с использованием научных методов для этапов выполнениявыпускной квалификационной работы и содержат иллюстративные примеры.
Методическоеруководство составлено в соответствии с требованиями Государственногообразовательного стандарта высшего профессионального образования и другихнормативных документов, разработанных для регламентации оформления научныхтрудов. Квалификация бакалавр рассматривается как первая научная степень, авыпускная квалификационная работа (ВКР) классифицируется как научный трудисследователя.
Принятые сокращения
ГОС Государственный образовательный стандарт высшего образования ВКР Выпускная квалификационная работа РГПУ им.А.И.Герцена Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет им.А.И.Герцена» ГАК Государственная аттестационная комиссия УМО Учебно-методическое объединение вузов России по педагогическому образованию НИР Научно-исследовательская работа ГЗ Главная задача научного исследования ВЗ Вспомогательная задача научного исследования НР Научный результат исследования НП Научное положение ИПТ Информационная педагогическая технология ИКТ Информационно-коммуникационная технология ИТ Информационная технология ППС Педагогические программные средства УБЗ Учебная база знаний КТО Компьютерные технологии обучения ПК Персональный компьютер ОНИ Дисциплина «Основы научных исследований» ТОИ Дисциплина «Теоретические основы информатики» ДПП Дисциплины профильной подготовки в соответствии с ГОС
ОГЛАВЛЕНИЕ1. Общие положения методических рекомендаций… . … . . . 8 2. Характеристика научной степени бакалавра образования и квалификационные требования к ВКР….… . … . 8 3. Теоретический базис ВКР….… . 9 3.1. Понятие научных основ ВКР..… . 9 3.2. Общие сведения о науке и научных исследованиях… . 11 3.2.1. Наука….….… . 11 3.2.2. Научное исследование….… . 11 3.2.3. Научная теория….… . 12 3.2.4. Научная методология….… . 13 3.2.5. Научный метод….… . 14 3.3. Процессы научных исследований… . 14 3.3.1. Общие понятия процесса научных исследований… . 14 3.3.2. Постановка проблемы научных исследований… . 14 3.3.3. Выбор темы научных исследований… . 15 3.3.4. Обобщенная информационно-технологическая модель процесса научных исследований….… . 15 3.4. Методика научных исследований… . 15 3.4.1. Общие понятия методики научных исследований… . 15 3.4.2. Методическая система научных исследований… . 16 3.4.3. Методики теоретических исследований… . . 17 3.4.4. Методики экспериментальных исследований… . 19 3.4.5. Методика оформления научных результатов… . 21 3.5. Технология научных исследований… . 22 3.5.1. Определение и вид технологической карты научных исследований… . 22 3.5.2. Принципы построения технологической карты научных исследований . 23 3.5.3. Обобщенная модель технологической карты научных исследований… . 24 3.5.4. Главная и вспомогательная задачи, научный результат и научное положение….… .. … . 24 3.5.5. Эффективность технологической карты в организации научных исследований….… . 25 4. Практические рекомендации для выполнения выпускной квалификационной работы бакалавра физико-математического образования профиль информатика….… . 28 4.1. Положение о выпускной квалификационной работе бакалавра физико-математического образования: цель и задание… . 28 4.2. Тематическая ориентированность ВКР бакалавра физико-математического образования профиль информатика… . 30 4.2.1. Проблемные исследования в области информационных педагогических технологий….… . 30 4.2.2. Математические проблемы информатики… . 38 4.3. Технология и содержание этапов выполнения выпускной квалификационной работы….… . 39 4.3.1. Информационно-технологическая схема выполнения ВКР… . 39 4.3.2. Выбор темы ВКР….… . 42 4.3.3. Пример выбора темы ВКР бакалавра физико-математического образования профиль информатика….… . 44 4.3.4. Изучение и анализ литературы по теме ВКР (информационный поиск) . 49 4.3.5. Обоснование актуальности и научной новизны темы ВКР… . 52 4.3.6. Пример технологической карты выполнения ВКР… . 57 4.3.7 Составление плана исследований и разработка методики научного поиска (технологическая карта ВКР)… . 58 4.3.8. Организация исследований по теме ВКР… . 60 4.3.9. Научные результаты ВКР….… . 60 4.4. Нормативные требования к оформлению ВКР… . 61 4.4.1. Структура и содержание основных разделов ВКР… . 61 4.4.2. Изложение и оформление текстовой части ВКР… . 65 4.4.3. Графическое представление иллюстрационного материала ВКР… . 67 4.4.4. Написание и пояснение математических формул… . 68 4.4.5. Составление списка использованных источников… . 69 4.4.6. Правила оформления приложений… . 69 4.5. Принципы подготовки презентации ВКР… . 70 4.5.1. Общие положение о презентации ВКР… . 70 4.5.2. Пример подготовки слайдов презентации по теме ВКР «Разработка и исследование содержания дисциплины ДПП.04. Теоретические основы информатики»….… . 71 4.6. Рекомендации по оценке качества ВКР и защите в ГАК… . 78 4.7 Литература и документы, рекомендованные бакалавру физико-математического образования профиль информатика для выполнения ВКР….… . 80 Приложения к методическим рекомендациям по выполнению ВКР бакалавром физико-математического образования профиль информатика….… . 86 Приложение 1. Программа учебной дисциплины «Основы научных исследований»….… . 87 Приложение 2. Программа учебной дисциплины «Теоретические основы информатики». (В сравнении с разделом 1 «Теоретическая информатика» школьного предмета)….… . 97 Приложение 3. Список основной и дополнительной литературы, рекомендованной бакалавру для выполнения ВКР по направлению 540200 Физико-математическое образование профиль информатика.. . 102 Приложение 4. Образец титульного листа ВКР бакалавра физико-математического образования, профиль Информатика.… . 108
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИЧЕСКИХРЕКОМЕНДАЦИЙ.
Методические рекомендации разработаны для бакалавровфизико-математического образования по профилю информатика и преподавателей,которые осуществляют научное руководство выполнением выпускных квалификационныхработ (ВКР) по направлению 540200 Физико-математическое образование и указаннойстепени – бакалавр физико-математического образования профиль Информатика[1-4].
Целью методическихрекомендаций является предоставление бакалаврам необходимой методической помощипо научному сопровождению при организации и проведении рациональной иэффективной научно-исследовательской работы, обобщении и представлении научныхрезультатов, изложении и написании научного труда, соблюдении нормативныхтребований к содержанию, объему и оформлению ВКР, подготовке презентации изащите научных положений в Государственной аттестационной комиссии.
Методические рекомендацииуточняют форму задания ВКР, предлагают примерные направления для выбора темы,анализа литературы и использования различных информационных ресурсов,проведения исследований, ориентированных на научно-методическуюпрофессиональную деятельность по направлению физико-математическое образованиев предметной области информатика.
2. ХАРАКТЕРИСТИКА НАУЧНОЙ СТЕПЕНИБАКАЛАВРА ОБРАЗОВАНИЯ И КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВКР.
Степень бакалавра в соответствии с Государственнымобразовательным стандартом (ГОС), ориентирована на научно-исследовательский видпрофессиональной деятельности и соответствует первой научной степени вструктуре непрерывной многоуровневой подготовки высококвалифицированныхпедагогических кадров.
Научная степень бакалавраобразования присваивается выпускнику педагогического вуза, проходящемуподготовку по соответствующему научному направлению и выбранномуквалификационному профилю на основании успешной защиты выпускнойквалификационной работы (ВКР) в Государственной аттестационной комиссии.
Квалификационнаяхарактеристика бакалавра по соответствующему направлению педагогическогообразования и выбранному профилю подготовки определена Государственнымобразовательным стандартом (ГОС) высшего профессионального образования [5, 6].
Основным требованием кквалификационной характеристике выпускника является научно-педагогическийуровень выпускной квалификационной работы.
Выпускная квалификационнаяработа в настоящих методических рекомендациях оценивается как научный труд,полученный в результате проведенной бакалавром научно-исследовательской работына завершающем этапе обучения.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ БАЗИС ВЫПУСКНОЙКВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ [7-31]
3.1. Научные основыВКР.
Подтеоретическим базисом ВКР, выполняемой бакалавром физико-математическогообразования понимается знание основ научных исследований для качественнойразработки ВКР, оформленной как научный труд выпускника педагогического вуза,по которому оценивается его готовность к будущей профессиональной деятельностив образовательном учреждении, в других отраслевых организациях системыобразования (научно-исследовательских институтах, административных образованияи т.п.) или в подразделения Российской академии образования(научно-исследовательских лабораториях, опытно-экспериментальных центрах,вычислительных центрах и т.п.).
При изучении дисциплины«Основы научных исследований» происходит систематизация знаний о принципахнаучной работы, которые были получены бакалаврами в процессе освоенияпрофессионально-образовательной программы и формирование теоретического базисанаучного подхода необходимого для качественного выполнении ВКР [9, 10].
Целью дисциплины «Основынаучных исследований» является формирование личностно-ориентированноготезауруса «Общие сведения о науке и научных исследованиях». Этот курс формируету бакалавров физико-математического образования профиля информатика знания,умения и навыки в области теории и практики основ научных исследований, т.е.науковедческих аспектов, необходимых для научного сопровождения технологическихэтапов исследований в процессе разработки ВКР.
Важнейшими задачами курсаявляются:
- ознакомлениебакалавров с общими сведениями о науке и научных исследованиях;
- обучениебакалавров методам и методологии научных исследований;
- ознакомлениебакалавров с формами и методами работы с литературой;
- усвоениебакалаврами методики оформления результатов научно-исследовательской работы;
- приобретениебакалаврами необходимых знаний в области презентации научно-исследовательскойработы.
Методика изучения курса«Основы научных исследований» предусматривает усвоение теоретических аспектов вформе лекционных занятий, приобретение навыков в форме практических занятий пометодам научных исследований, а также выполнение заданий по самостоятельнойработе бакалавра при изучении отдельных тем, подготовке докладов, научныхстатей, написании курсовых работ и рефератов.
Условием успешногоусвоения данного курса является выполнение индивидуальных заданий по тематикебудущей выпускной квалификационной работы.
Программа курса «Основынаучных исследований», методика его изучения и тематика практических занятий,темы рефератов и вопросы для самоконтроля знаний, а также список необходимойлитературы, приведенные в приложении 1, обеспечивают необходимый теоретическийбазис ВКР.
3.2. Общиесведения о науке и научных исследованиях [11, 12]
3.2.1. Наука[13, 14]
Наука– это непрерывноразвивающаяся система знаний объективных законов природы, общества и мышления,получаемых и превращаемых в непосредственную производительную силу общества врезультате социально-экономической деятельности.
Это синтез организованной особымобразом познавательной деятельности и ее результатов. Под особым образомпознавательной деятельности понимается методологические и мировоззренческиепринципы, обеспечивающие научный подход к выбору, постановке и реализацииисследования. Термин наука применяется также и для обозначения отдельнойобласти знаний.
Основнаяцель науки – познание объективного мира (теоретическое отражениедействительности) и воздействие на окружающую среду с целью получения полезныхобществу результатов.
Наука поддерживается иразвивается в результате исследовательской деятельности общества.
3.2.2. Научное исследование[15]
Научное исследование – это формасуществования и развития науки. Структуру организации научных исследований целесообразно представить ввиде четырех компонентов (Рис.1.)
- первый — общиевопросы научных исследований (теория, методология и методы);
- второй – процессынаучных исследований (формы, методы и средства познания);
- третий – методиканаучных исследований (выбор конкретных форм, методов и средств, эффективных длясоответствующей области науки или отрасли профессиональной деятельности);
- четвертый –технология научных исследований (совокупность знаний о процессах научныхисследований и методике их выполнения);
3.2.3. Научная теория[16]
Научнаятеория – это высшаяформа организации теоретического знания, представляющая собой совокупностьобъединенных в единую систему основных элементов теории (подтвержденныхгипотез, понятий, суждений) в соответствующей отрасли (в данном случае винформатике). Критерием истинности теории является ее практическоеподтверждение.
/>/>
/>
/>
/>
Рис.1 Структура организации научныхисследований
3.2.4.Научная методология [17, 18, 19]
Основой любой науки и, в частности,науковедения является методология, которая представляет собой учение оструктуре, логической организации, методах и средствах деятельности.
Внаучной литературе под методологией обычно понимается, прежде всего, системанаучного познания, т.е. учение о принципах построения, формах и способахнаучно-познавательной деятельности.
Методология может бытьспециально-научная и философская. Специально-научная методология разделяется нанесколько уровней: общенаучные методологические концепции и направления,методология отдельных специальных наук, методика и технология исследований.
Философская методология определяетсистему философских знаний. Частным способом реализации методологии на практикеявляется метод, как система действий в различных видах человеческойдеятельности направленных на достижение поставленной задачи.
3.2.5. Научный метод [20, 21]
Научныйметод – это системаправил и предписаний, направляющих человеческую деятельность (производственную,политическую, культурную, научную, образовательную и т.д.) к достижениюпоставленной цели.
Если методология – это стратегиянаучных исследований, обеспечивающих достижение цели, сформулированной вгипотезе предполагаемых научных результатов (генеральный путь познания), то метод– это тактика, показывающая как лучше всего идти этим путем.
3.3.Процессынаучных исследований [22, 23]
3.3.1.Общие понятия процесса научных исследований [32]
Кпроцессам научных исследований относят формы, средства и методы познания,совокупность которых составляет методику исследований конкретной научнойобласти знаний, представляющий собой один из уровней специальной научнойметодологии.
3.3.2.Постановкапроблемы научных исследований.
Процесснаучных исследований, как организационная форма выполнениянаучно-исследовательской работы (НИР), определяется поставленной проблемой иможет быть наглядно представлен моделью информационных взаимосвязей привыполнении этапов ВКР как особого вида НИР (Рис. 2)
Научные исследованияначинаются с постановки проблемы на основе обнаружения имеющихся противоречий между потребностью научных знаний об объекте и фактическими знаниями об объекте(процессе, явлении) которыми располагает наука на данный период ее развития.
3.3.3. Выбор темы научныхисследований.
Постановка проблемы определяет выбортемы исследования, уточняет ее название и обеспечивает обоснование актуальностиразработки.
Для уточнения задач исследованияосуществляется информационный поиск и также проводится научный поиск,обеспечивающий получение научных результатов [24, 27, 28].
Решающее значение для научныхисследований имеют интеллектуальные способности исследователя, его научноемировоззрение, широта научных знаний, системное мышление, ассоциативное восприятие,информационная культура, творческая активность, толерантность. Научныеработники должны хорошо владеть психологией научной работы и грамотнойорганизацией научных исследований.
3.3.4. Обобщеннаяинформационно-технологическая модель процесса научных исследований
Таким образом, наосновании выполненного анализа структурных компонентов и необходимых этаповпроведения исследования, можно констатировать, что процесс научных исследованийсостоит из четырех последовательных и взаимосвязанных этапов (подпроцессов)(Рис.2).
3.4. Методика научныхисследований
3.4.1. Общие понятияметодики научных исследований [25, 26]
Приступая кнаучным исследованиям необходимо выбрать методы, средства и формы исследованияи научно обосновать методику исследования.
Методика научных исследований это совокупность конкретныхформ, методов и средств теоретических и прикладных исследований в определеннойобласти знаний (направления профессиональной деятельности исследователя).
/>
Запрос практики – социальный заказ
(постановки проблемы)
Этап №1 Этап №2 Этап №3 Этап №4
Рис.2. Процесс научных исследований (структураинформационных взаимосвязей этапов НИР)
Методиканаучных исследований выбирается для решения научной задачи в соответствии сосформулированной целью изучения конкретного объекта исследований (структуры,характеристики, информационные связи и другие свойства объекта) с помощьюнаучных принципов и методов познания для получения запланированных результатов,определяющих целесообразную деятельность для достижения определенного эффектапри дальнейшем использовании научных результатов в теории и практике (внедрениев производство, науку, образование и т.п.).
3.4.2.Методическая система научных исследований [1]
Всоответствии с перечисленными этапами процесса научных исследований (рис.2),отраженными в обобщенной модели (выбор темы – информационный поиск – научныйпоиск — внедрение), методическая система научных исследований должна включатьряд частных методик, ориентированных на выполнение работ на каждом из указанныхэтапов (рис.3).
Как ранееуказывалось научные исследования начинаются с постановки проблемы [2],поэтому методика должна позволить вскрыть противоречия между имеющимисязнаниями об объекте исследования, которые необходимы для практического решениязадачи, т.е. на лицо недостаточность теоретических сведений об объектеисследования для получения необходимого результата (этап 0).
Постановкапроблемы позволяет выбрать тему исследования на основе методикиформулирования темы и обоснования ее актуальности для решения конкретной задачиисследования (этап 1).
Выбор темы,ее формулирование и обоснование актуальности разработки позволяет перейти кследующему этапу – информационному поиску путей решения проблемы наоснове методики анализа литературных источников для обобщения имеющихся научныхрезультатов в данной области знаний (обзор литературных источников и использованиеинформационных ресурсов Internet). Результатом будетявляться план проведения научных исследований по поставленной проблеме (этап2).
Методиканаучного поиска обычно формируется на основе выбора из уже имеющихся методик,которые ранее применялись для других объектов (процессов, явлений) в смежныхобластях или если прототип такой методики отсутствует, то разрабатывается новаяавторская методика для решения задачи, поставленной в теме (этап 3).
Средиметодик научного поиска обычно выделяются две группы [2, 3]:
- Методики теоретических исследований;
- Методики экспериментальных исследований.
3.4.3. Методикитеоретических исследований
Методикитеоретических исследований определяют общую структуру теоретическогоисследования и методики решения главной и вспомогательной задач в соответствиис названием темы и поставленной проблемой. Методическое обеспечение этапов научных исследований
/>
Этапы научных исследований
/>/>Этап 0. Методика постановки научной проблемы на основе вскрытия противоречий между имеющимися на данный момент знаниями об объекте исследования и знаниями необходимыми для практического решения задачи, востребованной обществом
/>/>Этап 1. Методика выбора темы и научное обоснование ее актуальности для развития науки и практического применения
/>/>Этап 2. Методика информационного поиска путей решения проблемы и формулировка гипотезы с уточнением задач исследования, разработка плана научного исследования
/>/>Этап 3. Методика научного поиска – проведение научного исследования (теоретические и экспериментальные работы)
/>Этап 4. Методика формулирования тезисов научного положения на основе обобщения научных результатов /> />
Рис.3.Методическая система научных исследований
Теоретическиеисследования являются творческими, направленными на создание новых научныхгипотез, глубокое объяснение неизученных явлений или процессов, обобщениеотдельных явлений или процессов, обоснование стратегии и тактики научныхисследований, а также решении других подобных задач.
Научныеисследования базируются на интеллектуальной деятельности (мышлении) человека –исследователя. Важнейшим элементом теоретического исследования являетсяумственный труд. Существует большое количество методик теоретическогоисследования, поэтому выбор можно делать только в соответствии с конкретнойнаучной проблемой (см. раздел 4 настоящих рекомендаций).
Отметимнекоторые принципы научного труда, в котором теоретические исследованиясоставляют базисный компонент научного результата:
1. Постояннодумать о предмете исследования. Так И.Ньютон на вопрос о том, как он сумелоткрыть законы небесной механики, ответил: «Очень просто, я все время думал оних». Из этого принципа следует два практических вывода: нельзя заниматьсянаучной работой только на работе, человек должен думать о предмете своего исследованияпостоянно.
2. Неработать без плана. При научном исследовании сначала пишется укрупненный план,а затем в процессе теоретических исследований его детализируют и корректируют.
3. Контролироватьход работы в процессе теоретических исследований. По результатам постоянногоконтроля хода исследований осуществляется корректировка работ и выполняетсяанализ научных результатов.
3.4.4.Методики экспериментальных исследований [2, 3, 32]
Методикиэкспериментальных исследований – это общая структура, последовательность иприемы выполнения экспериментальных исследований. Экспериментальныеисследования подтверждают теоретические понятия, законы, принципы на практике иявляются базой для подтверждения достоверности полученных научных результатовсформулированных в гипотезе научных исследований по выбранной теме.
Эксперименти теория взаимосвязаны:
· теория позволяет обосновывать методику эксперимента;
· эксперимент позволяет оценить справедливость теории.
Экспериментальныеисследования состоят из трех этапов: планирование, эксперимент и анализ(обработка результатов).
Вподавляющем большинстве случаев эксперимент является многофакторным опытом.Многофакторность эксперимента дает возможность изложения его стратегии послеочередного этапа. Многофакторный эксперимент базируется на общематематическомаппарате, основы которого были заложены в трудах Р.Фишера.
Приступая кэксперименту необходимо: составить программу, обосновать методику, выбратьизмерительную аппаратуру, произвести оценку измерений, определить последовательностьи составить календарный план.
Математическаятеория эксперимента и его планирование, предусматривающее изменение всехисследуемых факторов (измеряемых параметров) по определенному плану иучитывающее их взаимодействие – качественно новый подход к исследованию сприменением ЭВМ для обработки результатов факторного эксперимента. Этонаправление в экспериментальных исследованиях получило название«вычислительный эксперимент».
Важнымразделом методики экспериментальных исследований является обработка и анализданных. Особое внимание в подборе методики эксперимента должно быть уделеноматематическим методам обработки и удобным формам записи результатов в видетаблиц, графиков, формул, диаграмм и т.п.
3.4.5.Методика оформления научных результатов.
Методикаоформления научных результатов в виде научного положения, которое являетсязаключающим этапом решения научной проблемы. Формами научной продукции являются[30]:
· научно-технический отчет;
· доклад;
· статья;
· монография;
· учебное пособие;
· выпускная квалификационная работа.
Новыенаучные результаты, имеющие важное теоретическое значение и имеют практическоеприменение, публикуются в монографиях, статьях, научных отчетах, а учебныематериалы в учебниках, учебных пособиях, методических рекомендациях.
Монография – научное издание в виде книги, содержащеевсестороннее исследование одной проблемы.
Доклад – краткое изложение содержания основных научныхположений, сформулированных автором, выводы и предложения. При подготовкедоклада необходимо составить краткие тезисы на 1-2 страницах с изложением целии содержания идей.
Статья – материал, предоставленный в виде информации дляспециалистов, которые могут использовать результаты в своей работе.
Учебник – учебное издание в виде книги, содержащеесистематическое изложение определенной учебной дисциплины, соответствующееучебной программе, утвержденной официальными органами.
Учебное пособие – учебное издание частично заменяющее илидополняющее учебник.
Выпускнаяквалификационная работа – результат научных исследований выпускника высшегоучебного заведения.
ВКР классифицируется как специальная, публично защищаемаяквалификационная работа.
Для проведения научныхисследований необходимо выбрать оптимальную методику для данной темы (задачи)из имеющихся в науке или разработать новую. Причем необходимо обратить особоевнимание на три взаимосвязанных научных понятия: методология, метод, методика,значение которых носит принципиальный характер для бакалавра, выполняющегоисследования по теме ВКР.
3.5. Технологиянаучных исследований [3]
3.5.1. Определение и вид технологической карты научных исследований[29]
Технология происходит отслияния двух греческих слов – tehne - искусство, мастерство и logos– понятие, учение, т.е. учение о мастерстве.
Технология научных исследований – это совокупность знаний о содержании процессов научногоисследования при выборе темы, информационном и научном поиске, внедрениинаучных результатов, а также практического освоения конкретной методикивыполнения научных исследований при разработке ВКР.
Графическое отображение технологии научныхисследований получило название «Технологическая карта научных исследований».
Технологическая карта научных исследований – это схема, иллюстрирующая методическицелесообразную последовательность выполнения научного исследования с учетомсодержания процессов научного исследования (выбора темы, информационный инаучный поиск, включающий теоретические и экспериментальные результаты),методики выполнения этапов процесса научных исследований и формулировки научногоположения, составляющего конечную цель исследования.
3.5.2. Принципыпостроения технологической карты научных исследований [2]
Как уже ранее отмечалось,научное исследование начинается с постановки проблемы. Проблема натехнологической карте (Рис.4) обозначается как запрос практики. Решениепроблемы и есть тема данного научного исследования. Для уточнения названия темынеобходимо знать состояние вопроса и сущность исследуемого объекта, а такжеуточнить цель исследования, т.е. необходимо провести информационный поиск поуточнению пути решения данной проблемы. На технологической карте этиисследования указаны как «наименование темы» и «цель исследования». Порезультатам этих процессов формулируется главная задача (ГЗ), соответствующаятеме исследования и определяется количество и содержание вспомогательных задач(ВЗ), необходимых для решения главной задачи. По каждой вспомогательной задачесоставляется план-программа исследования, приводящий к их решению. Исследованиявспомогательной задачи начинаются с информационного поиска, уточняющегопостановку вспомогательной задачи и содержание исследования. Затем начинаетсянаучный поиск, который для вспомогательных задач осуществляется совместно длятеоретических и экспериментальных исследований, начиная с выработки гипотезыпредполагаемого научного результата (НР) по каждой вспомогательной задаче.Проводится предварительный анализ путей решения ВЗ, а далее непосредственнорешение каждой вспомогательной задачи и проверяется состоятельность решения, закоторым следует оформление научных результатов. Синтез научных результатов повсем вспомогательным задачам позволяет сформулировать научное положение (НП),которое и является непосредственным решением главной задачи. По завершениюэтапа оформления НП приступают к внедрению результатов научного исследования, ккоторым относятся новая теория или методика обучения, информационная технологияи т.п.
3.5.3.Обобщенная модель технологической карты научных исследований.
На основанииперечисленных этапов исследований составляется технологическая карта научныхисследований в целом (рис.4). На схеме технологической карты, представленнойграфическим изображением гипотетической модели технологии научныхисследований, показаны название темы и ее главная задача, решение которойявляется целью исследования. Затем определяются вспомогательные задачи суказанием формулировки научных результатов, которые определяют научноеположение, замыкающее цикл научного исследования.
3.5.4. Главнаяи вспомогательная задача, научный результат и научные положения.
При составлениитехнологической карты научных исследований были обозначены ряд понятий такихкак:
Главная задача – задача, определяемая темой и цельюнаучного исследования, поставленного проблемой социального заказа (заказпрактики);
Вспомогательнаязадача вытекает изнеобходимых дополнительных исследований при решении главной задачи.
Это могут быть разработкикакого-либо прибора, программного обеспечения, информационной педагогическойтехнологии, без которых невозможно проведение исследования, необходимого длярешения главной задачи. Решение отдельной вспомогательной задачи позволяетсформулировать промежуточный научный результат.
Научным результатом исследования является творческий продукт в решении какой-либо однойзадачи, заказа, проблемы.
Научным положением называется обобщение научных результатов по всем вспомогательнымзадачам, задействованным в решении главной задачи.
3.5.5.Эффективность технологической карты в организации научных исследований [19, 31]
Методическая значимость технологическихкарт научных исследований подтверждается их соответствием формуле познанияи моделям познания. В соответствии с формулой познания на технологическихкартах этапу живого созерцания соответствует та ее часть, где обозначенаглавная задача, этапу абстрактного мышления – часть, где обозначенывспомогательные задачи при решении главной задачи, а этапу практическойпроверки научных результатов вспомогательных задач и проверки научногоположения для решения главной задачи соответствует педагогический эксперимент,отраженный в ВКР и ориентированный на систему образования.
Модельпознания объекта имеет трехступенчатую структуру [13, 23]:
· Ступень I. Раскрытие свойств объекта, которыеподдаются изучению непосредственно без воздействия со стороны исследователя(созерцание, наблюдение);
· Ступень II. Проникновение в скрытые сферы(характеристика, параметры, свойства) объекта;
· Ступень III. Мысленная разбивка объекта насоставляющие части с целью создания условий для более сложной познавательнойдеятельности с последующим эмпирическим восстановлением объекта при помощисинтеза.
На технологической картев соответствии с приведенной моделью познания можно также выделить [31]:
· Живое созерцаниес целью обоснования и постановки главной задачи исследования;
· Разбиение главнойзадачи на вспомогательные задачи, их анализ и синтез;
· Синтезпроанализированных частей с целью получения решения главной (исходной) задачидля данной темы исследования.
/>
Постановка
Проблемы
Наименование
темы
Цель исследования
(формулировка гипотезы)
/>/>/>
требуется
решить
Главная задача (ГЗ) />
/>
/>/>/>
Вспомогательные результаты
задачи(ВЗ) решения
/>/>
Научное положение
/>/>
Исследование
главной задачи с использованием HP
/>/>
/>
/>/>/>/>
/>/>
/>
Внедрение работы в целом />
/>/> Научные результаты (HP) HP-K
/>
/> HP-1
Рис.4 Технологическая карта научныхисследований.
Представленнаятехнологическая карта научных исследований, ориентированная на формированиетеоретического базиса выполнения ВКР бакалавра, является общей для разработкилюбого научного труда (бакалавр, магистр, кандидат наук). Отличительнойособенностью гипотетической модели научных исследований является сложностьнаучной проблемы и соответственно число разрабатываемых главных ивспомогательных задач, с увеличением которых происходит глобализация научнойпроблемы и соответственно качественно изменяется уровень научногоисследования. Так при выполнении ВКР бакалавром и магистром магистерскойдиссертации обычно решается одна главная и несколько вспомогательных задач.При чем в бакалаврской ВКР научные результаты и есть положение выносимое назащиту в ГАК, а для магистерской диссертации научным положением является новаятеория в области Информатики в соответствии с магистерскими программамиподготовки магистрантов утвержденными на факультете математики:
· магистерскаяпрограмма 540202 – Информатика в образовании
· магистерскаяпрограмма 540205М – Информационные технологии в физико-математическойобразовании.
Настоящие методическиерекомендации для бакалавра могут быть полезными не только для соискателейнаучных степеней (бакалавра и магистра физико-математического образования спрофилем Информатика), но и для соискателей ученых степеней (кандидата идоктора наук) по соответствующим специальностям, подготовляемым кафедройИнформатики РГПУ им. А.И. Герцена.
В последних, в случаеприменения настоящих методических рекомендаций к выполнению работ болеевысокого уровня, следует учитывать следующие особенности технологических картнаучных исследований:
· Для кандидатскихдиссертационных исследований обычно решается научная теоретическая задача снесколькими вспомогательными задачами исследования и оформляется научноеположение, выносимое на защиту в виде научного тезиса, важного для развитиятеории в конкретной области знаний.
· Для докторскихдиссертационных исследований решается научно-педагогическая илинаучно-техническая проблема, являющаяся новым научным вкладом в теориюопределенной области знаний (педагогику, технику и другие).
4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯВЫПОЛНЕНИЯ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ БАКАЛАВРА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГООБРАЗОВАНИЯ ПРОФИЛЬ ИНФОРМАТИКА
4.1. Положение овыпускной квалификационной работе бакалавра физико-математического образования:цель и задание [33]
Выпускная квалификационнаяработа выполняется на завершающем этапе обучения бакалавра в педагогическомвузе и является самостоятельной комплексной научно-исследовательской работой,которую выполняет выпускник под научным руководством преподавателя [4, 5].
Выпускная квалификационнаяработа (ВКР) – это самостоятельное научно-практическое исследование, котороепозволяет установить квалификационный уровень знаний выпускника и умениеиспользовать эти знания в своей будущей профессиональной учебно-методической инаучно-практической деятельности. При выполнении ВКР необходимо показать знаниеспециальной литературы, умение самотоятельно ее анализировать и делатьобобщающие выводы.
Выпускная квалификационнаяработа должна основываться на научных концепциях и физико-математическихтеориях в предметной области «Информатика». Содержать элементы творчества,новизны и быть направленной на эффективное решение научно-практической задачипо выбранной тематике исследований по сравнению с ранее известными решениями поприменению компьютеров и средств информационно-коммуникационных технологий вобразовательной области профессиональной деятельности.
Цель выпускной квалификационнойработы – систематизация, закрепление, расширение и углубление теоретическихзнаний и практических умений самостоятельного анализа и обобщения накопленныхнавыков по профильным дисциплинам информатики, которые изучались в процессеосвоения основной профессионально-образовательной программы при обучении ввузе, а также для применения полученных знаний, умений и навыков в решенииконкретных учебно-методических, научно-технических,информационно-технологических, программно-алгоритмических и других тематическихзаданий, соответствующих квалификационной характеристике видов профессиональнойдеятельности бакалавра физико-математического образования по профилюинформатика, регламентированной Государственным образовательным стандартом(ГОС) высшего профессионального образования.
Выпускная квалификационнаяработа бакалавра должна отражать владение гуманитарными,социально-экономическими и естественнонаучными дисциплинами, глубокое знаниеобщепрофессиональных дисциплин и дисциплин профильной подготовки в предметнойобласти «Информатика», ВКР должна показать умение применять эти знания впрактической научно-исследовательской работе, а также подтвердить владениенавыками по использованию информационных источников, нормативных материалов,отразить умение критически оценивать существующие научные концепции и подходы крешению проблем информатизации образования и, в частности, готовность жить иработать в информационном обществе.
Выполнение выпускнойквалификационной работы должно быть ориентировано на закрепление знанийполученных в процессе освоения профессионально-образовательной программы,углубления навыков самостоятельной работы с литературными источниками иинформационными ресурсами сети Интернет, содержащими научные, методические истатистические материалы, а также умение изучать и анализировать современныеметоды обработки результатов информационной деятельности в профессиональнойпрактике.
Выпускнаяквалификационная работа – определяется как квалификационный научный труд, наосновании которого определяется уровень профессионализма выпускника.Показателем оценки качества ВКР, а, следовательно, и оценки профессионализмабакалавра является исследование, которое ориентировано на практическоеприложение в сфере образования, выполненное на конкретных материалах, а выводыи рекомендации, предлагаемые в ВКР, полностью или частично могут быть внедреныв педагогическую практику для совершенствования процесса обучения на базеширокого использования информационно-коммуникационных технологий,ориентированных на современные методы и средства информатизации образования,сетевые технологии, технологии дистанционного образования, агент-технологиивиртуальной школы и другие подобные инновации в педагогике, поддерживаемыеинформационно-технологическими и программно-аппаратными средствами приорганизации учебно-познавательного пространства с развивающейся открытойархитектурой баз данных.
4.2. Тематическая ориентированность ВКР бакалавра физико-математического образования профиль информатика [5]
4.2.1. Проблемные исследования в областиинформационных педагогических технологий [34-50]
В соответствии с концептуальными тезисамиреформирования системы образования в средней, высшей и послевузовской школе,декларируемой в доктрине национального образования в России [34], выпускнаяквалификационная работа бакалавра должна отражать перспективные тенденции вэволюции информационных педагогических технологий (ИПТ):
· фундаментальноеобразование;
· опережающееобразование;
· открытоеобразование;
· непрерывноеобразование (рис. 5).Доктрина образования Российской Федерации
/>
/>Фундаментальность образования
Цель – повышение качества обучения
/>
/>Ноосферное сознание
/>
Системное научное мышление:
— конструктивное образное;
— развитое воображение;
— ассоциативное представление;
— развитая интуиция;
— хорошая память;
- вариативное восприятие;
Высшая интеллектуальная культура:
— педагогическая этика;
— экологическая культура;
— информационная культура;
/> — творческая активность;
- высокая нравственность;
— национальный патриотизм; /> /> /> /> /> />
/>/>Опережающее образование Цель – ориентация на профессии, выпуска (востребованные на момент будущей цивилизации)
/>/>Открытость образования Цель – доступность образования и активизация самообучения
/>
/>
Методы:
Проектно-групповая модель обучения
Индивидуальная модель обучения
/>
Формы:
Дистанционное образование на основе сетевых технологий обучения
/>
Средства:
Информационно-технологическое образовательное пространство
/>/>
Рис.5 Концептуальные основы реформирования образования на базе современных методов и средств ИКТ Непрерывное образование Согласование учебных программ и методов образовательного процесса по ступеням многоуровневой подготовки
Фундаментальноеобразование – цельповысить качество обучения для формирования у обучаемого: ноосферного сознания;системного научного мышления (конструктивного образного, развитого воображения,ассоциативного представления, развитой интуиции, хорошей памяти и вариативноговосприятия); высокой интеллектуальной культуры (экологической, информационной,педагогической, творческой активности, толерантности и высокой нравственности).
Опережающееобразование – цельнацеленность учебного процесса на квалификационную подготовку профессий,которые будут востребованы рынком труда на момент выпуска специалиста.
Открытое образование – цель обеспечение существеннобольшей доступности системы образования для всего населения планеты за счетширокого использования методов самообучения и средств дистанционногообразования на основе перспективных ИКТ.
Непрерывностьобразования – цельметодическое и психолого-педагогическое согласование образовательных программучебных дисциплин по ступеням иерархической лестницы образовательных программот среднего к высшему образованию, а от высшего к послевузовскому образованию.
Важнейшей методологиейнаправленности современной и перспективной системы образования, декларируемой вуказанной доктрине должны стать целевые задачи раскрытия творческого потенциалаличности, сущностью качеств которой сегодня является развитие системногомышления, т.е. подготовки стратега, а не тактика, который быстрее найдетсобственную нишу на рынке труда с развивающейся многоукладной экономикой. Передобразованием стоит задача перехода от «конвейерной» подготовки специалистов к«штучной» личностно-ориентированной модели организации учебного процесса длямногоукладной рыночной экономики, формируемой в России.
Перечислим качестваспециалиста, востребованного информационным обществом [35].
1) Системноемышление,позволяющее человеку, обозревая проблему или явление в целом, выделить еенаиболее важные составные части, их взаимосвязи и взаимообусловленность.
2) Конструктивноеобразное мышление,создающее у человека высокий эмоциональный подъем, необходимый для внутреннейпсихологической поддержки творческого процесса, требующего значительных волевыхусилий.
3) Развитоевоображение,позволяющее представить возможные варианты будущего развития тех или иныхпроцессов или явлений на основе ранее выявленных их свойств и тенденций.
4) Пространственноемышление,содействующее адекватному восприятию разнообразных пространственных формокружающего мира, постижению понятий многополярности физической реальности.
5) Ассоциативноемышление и развитая интуиция, которые помогают человеку уловить взаимосвязь и взаимноевлияние, казалось бы, далеких друг от друга явлений и на этой основе выявитьновые закономерности развития природы и общества.
6) Хорошая память, особенно на новые понятия и образы.Она – фундамент многих творческих процессов, особенно в области научнойдеятельности, изобразительности, изучения языков.
7) Вариативностьмышления, егонезакомплексованность, т.е. способность выйти за рамки привычных, устоявшихсяпредставлений, чувство нового.
Данная философиясовершенствования образования, принятая в национальной доктрине образования вРоссии, была положена в основу методологии формирования физико-математическихспециальностей, и в частности «бакалавра информатики», которая должна бытьвоспринята и в полной мере отражена в выпускной квалификационной работе.
Профиль информатикитребуют от бакалавра творческого подхода к использованию основополагающих впедагогике принципов дидактики, сформулированных А. Коменским [36]:
· наглядность,
· доступность,
· системность,
· последовательность,
· сознательность.
Информационные технологии(ИТ) в образовании являются прерогативой прикладной информатики, развивающейтеорию и методы проблемно-ориентированных информационных технологийавтоматизированного программирования, автоматизированного проектирования,автоматизированного обучения, автоматизированного управления,автоматизированного диагностирования, вычислительного эксперимента,компьютерного моделирования в приложении к различным сферам деятельности вотраслях (медицина, наука, культура, техника, образование, промышленность,торговля, транспорт, связь, юриспруденция, сфера услуг, досуг и другие).
Информационные технологииобучения должны разрабатываться с учетом указанных классических принциповдидактики. Однако простое декларирование дидактических принципов не прибавитэффективности компьютерному обучению. Эти принципы должны быть наполнены новымсодержанием (рис. 6), которые отражают особенности их реализации в новой образовательнойсреде – АОС (автоматизированная обучающая система) и которые позволяютсформировать новую парадигму информационной педагогической технологии (ИПТ).
Рассмотрим, как же будут влиятькомпьютерно-коммуникационные технологии на корректировку дидактическихпринципов А. Коменского (см. рис. 6).Дидактические принципы компьютерного обучения
/>/>
/>Классические принципы диалектики (по Коменскому)
/> Дидактические принципы компьютерного обучения
/>Научность
/> Более полное информационное представление научной картины мира
/>Наглядность
/> Визуализация предметов и явлений
/>Доступность
/> Личностно-ориентированное представление учебного материала в среде дистанционного обучения
/>Системность
/> Системный подход в преподавании учебных материалов
/>Последовательность
/> Подача учебного материала по фактическому его усвоению
/>
Сознательность
/> Реализация информационной модели самообучения
Рис 6. Эволюциядидактических принципов в информационно-технологической среде обучения
Принцип научности определяет содержание, требует включения в него не только традиционныхзнаний, но и наиболее фундаментальных положений современной науки, а такжепоказывает перспективы ее развития.
Системный подход кизложению учебного материала, его структурирование и выделение основных понятийи связей между ними в наибольшей степени достигается с помощью специальногопрограммного обеспечения – педагогических программных средств (ППС) иинновационных учебных баз знаний (УБЗ), т.е. как раз с помощью средкомпьютерных технологий обучения (КТО),
С помощью информационных технологий расширяетсякругозор учащихся. Можно рассматривать более широко понятийный аппарат учебногопредмета, достигается фундаментальность в знаниях, т.е. получает более полнуюнаучную картину мира. Таким образом, научность содержания образованияобеспечивается самой информационной технологией обучения.
Принцип наглядности. Под наглядностью понимается, прежде всего, иллюстративный учебныйматериал, позволяющий обучаемому увидеть предмет в какой-либо форме и проследитьразвитие (эволюцию, изменение) изучаемого физического явления.
Компьютер позволяетпроизводить манипуляции с отображением этих процессов на экране монитора ПК.Можно показать все в динамике движущихся объектов, что в традиционных средствах(доска, мел, тряпка) трудно достижимо.
Наглядность, обеспечиваемая компьютером, позволяетговорить о новом мощном инструменте познания – когнитивной компьютернойграфике, которая не только представляет знания в виде образов картинок итекста, а также позволяет визуализировать человеческие знания, для которых ненайдены текстовые описания, требующие высших ступеней абстракции.
Принцип доступности при компьютерном обучении переходит от принципа всеобщей доступности,для определенной возрастной группы обучаемых к принципу индивидуальнойдоступности, рассматриваемой как возможность достижений цели обучения дляконкретного учебного материала, подаваемого по различным путям (разветвлению) сучетом способностей к обучению.
Разветвленные маршрутыорганизации учебного процесса обеспечивают наивысшее качество образования засчет разных скоростей прохождения учебного курса, большей возможности оказанияметодической помощи (пояснений, подсказок), подачи дополнительного материала,постоянного контроля и поддержания необходимого уровня мотивации обучаемого.
Принцип систематичности и последовательности связан со структурной организациейучебного материала и действиям его предъявления обучаемому с обеспечениемобратной связи при его обсуждении (контролем степени обученности).
Компьютерное обучение посвоей методологии именно организуется, как последовательная подача доз (порций)учебного материала на экран обучаемому, т.е. характеризуетсяпоследовательностью специфических действий, присущих компьютеру (восприятиеинформации с экрана монитора, работа в знаковых моделях предметных областей,ввод ответа с клавиатуры в диалоговом режиме и реализация обучающих –компьютерных учебных программ.
Само представление знанийв информационных технологиях обучения обеспечивает дидактический принципсистематичности.
Принцип сознательности, обеспеченный в компьютерном обучении методикой организующейстратегию, которой отдается предпочтение в современных информационныхтехнологиях обучения.
Эта методика впсихолого-педагогических теориях компьютерного обучения направлена навоспитание стратега, который рассматривает предметы и явления в их взаимосвязидля самостоятельного изучения учебного материала, пополняя полученные знания втрадиционных учебных дисциплинах. Для реализации принципа сознательностикомпьютер обучаемому сообщает цели и задачи по каждой теме и указываетнеобходимые действия для успешного усвоения знаний, представляет этапы суточнением важности этих действий в виде технологической карты (схемокурссамообучения). Успешность реализации принципа сознательности зависит оттеоретического уровня курса, полноты раскрытия изучаемых понятий и ихвзаимосвязей, т.е. от обеспечения межпредметных связей.
Принцип когнитивностикоммуникаций.Информационные технологии потребовали введения еще одного дидактическогопринципа, присущего только компьютерному обучению.
Принципкогнитивности коммуникаций базируется на организации диалога между обучаемым иобучающим через компьютер, т.е. появляется совершенно новая педагогическаясистема «преподаватель — компьютер — группа обучаемых».
Ее реализация потребовала формирования новой педагогической теории – информационной моделиобучения, в которой учебник (электронная энциклопедия, электронный учебник,виртуальный практикум и т.п.) является активным излучателем учебной информации(генератор знаний), преподаватель координатор учебного процесса (тьютер), аобучаемый активный элемент самообучения в информационной познавательной средеИнтернет [37].
4.2.2. Математическиепроблемы информатики [38]
Математические илогические основы информатики как науки и учебной дисциплины базируются наэлементах дискретной математики (ЭДМ).
В этой области знаний попредмету информатика бакалавр физико-математического образования организуетисследования по одному из направлений в области теоретических разработок:
· Элементы алгебрылогики в задачах синтеза микропроцессорных автоматов.
· Теория графов вприложении к программированию.
· Прикладная теорияалгоритмов в приложении к методам алгоритмизации.
· Машиннаяматематика в приложении к двоичной арифметике.
· Теориякодирования и декодирования информации в приложении к телекоммуникации.
· Формальные языкии автоматы в приложении к задачам теоретического программирования.
· теоретическоепрограммирование и другие.
4.3. Технология исодержание этапов выполнения выпускной квалификационной работы
4.3.1.Информационно-технологическая схема выполнения ВКР [51-54]
Информационно-технологическаясхема этапов выполнения ВКР представлена моделью изображенной на рисунке 7 исодержит в себе:
1. Блок процесса научныхисследований, включающий следующие дидактические единицы выполнения ВКР:
1.1. Выбор темыВКР выпускником направления подготовки бакалавра физико-математическогообразования по профилю информатика (этап постановки проблемы и наименованиятемы ВКР);
1.2. Изучение ианализ литературы и информационных ресурсов (этап информационного поиска);
1.3. Обоснованиеактуальности и новизны темы и определение задач исследования (формулировкагипотезы);Итоговая государственная аттестация
/>/>
5. Защита ВКР в Государственной аттестационной комиссии
/>/>
Государственный экзамен
/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />/>
/>
4. Оценка качества ВКР
/>(доклад на кафедре)
/>/>
/> 3. Подготовка презентации ВКР
/> Государственная аттестационная комиссия
/>2. Оформление ВКР
/>
/>/> 1.6. Обобщение и формирование научного результата
/> 1.5. Организация выполнения ВКР (научный поиск)
/>/> Выпускающая кафедра
/>1.4. Составление плана исследования и разработка его методики (Технологическая карта НИР)
/>/> 1.3. Формулировка гипотезы, определение задач исследования (обоснование актуальности и новизны.)
/>/> Научный руководитель
/>1.2. Изучение и анализ литературы (информационный поиск)
/>
/>
1.1. Выбор темы ВКР бакалавра физико-математического образования профиль Информатика Выпускник
/>/> /> /> /> />
/>
Рис.7. Информационно-технологическая схема выполнения ВКР
1.4. Составлениеплана исследования и определение или разработка методики научного поиска(технологическая карат ВКР);
1.5. Организациявыполнения ВКР (научный поиск – теоретические и экспериментальныеисследования);
1.6. Анализрезультатов научных исследований (научный результат ВКР);
2. Блок оформленияВКР.
3. Подготовкапрезентации ВКР.
4. Оценка ВКР навыпускающей кафедре.
5. Защита ВКР вГосударственной аттестационной комиссии.
Наинформационно-технологической схеме указаны информационные связи этапов выполненияВКР бакалавром, выполняющим научное исследование взаимные связи выпускника снаучным руководителем, выпускающей кафедрой и государственной аттестационнойкомиссией (ГАК).
Выпускник проводитнаучные исследования, составляет план научных исследований, осуществляя выборметодики их проведения, организуя теоретические и экспериментальныеисследования. Выпускник практически реализует все этапы выполнения ВКР (этапы1, 2, 3, 4 и 5). Научный руководитель обсуждает результаты выбора темы инаучный результат, контролирует выполнение календарного плана НИР на этапахинформационного и научного поиска, составляет отзыв на работу и обсуждаетдоклад, подготовленный выпускником для кафедры и защиты в ГАК (подэтапы 1.1.,1.4). Заведующий выпускающей кафедрой утверждает тему ВКР и производит контрольдопуска к защите в ГАК по докладу, представленному на кафедре и передает ВКР вГосударственную аттестационную комиссию для оценки решения о квалификационномуровне бакалавра после заслушивания доклада и ответов на вопросы (подэтапы 1.1и этапы 4, 5).
Научное сопровождениеуказанных выше этапов выполнения ВКР бакалавром физико-математическогообразования по профилю информатика включает понятийный аппарат по основамнаучных исследований и теоретическое обоснование выбора темы, формулировкугипотезы, результаты проведения информационного поиска, подтверждение актуальности и новизны исследований, формирование научных результатов инаучного положения.
Понятийный аппарат основнаучных исследований должен соответствовать личностно-ориентированномутезаурусу бакалавра, который необходим для его будущей профессиональнойдеятельности и позволяющий обеспечить научное сопровождение всех этаповвыполнения выпускной квалификационной работы.
4.3.2. Выбор темы ВКР
Выбор темы выпускнойквалификационной работы – самый ответственный этап ее выполнения, определяющийтеоретический или экспериментальный характер работы и содержание будущихисследований, актуальность и новизну научных разработок, практическую ценностьи реализуемость научных результатов, полученных по завершении написаниярукописи ВКР.
Общими методическимипринципами выбора темы ВКР является постановка проблемы на основе социальногозаказа. В результате сформулированной проблемы уточняется наименование темынаучных исследований, необходимых для решения ее задач. При выборе темыразличают четыре основных возможных направления:
· темы, возникающиев результате исследований, проводимых выпускающей кафедрой;
· индивидуальныетемы, предлагаемые бакалаврами, связанные с их профессиональной деятельностью вшколе (педагогическая практика);
· темы,предложенные научными руководителями ВКР;
· заказные темы отшкол, органов образования и других учебных организаций и исследовательскихинститутов РАО, РАН и Министерства образования Российской Федерации.
При выборе темы проблеманаучных разработок ставится выпускающей кафедрой с обоснованием имеющихсяпротиворечий между потребностью практики и недостаточностью теоретическихисследований для обеспечения практики.
В инициативной темепроблему формулирует сам выпускник, и утверждает ее на выпускающей кафедре.
Для темы, предлагаемойнаучным руководителем, формулировка проблемы поставлена заранее и разъясненабакалавру.
В заказных темахформулировка проблемы производится организацией-заказчиком.
Выпускная квалификационная работа пофизико-математическому образованию с профилем Информатика предполагаетуглубленное изучение бакалавром одного или нескольких разделов учебных курсов,изучаемых на факультете математики с приоритетом в предметной областиинформатика, математика в дисциплинах информатики, физика в дисциплинахинформатики или компьютер на уроках математики, решение задач по физике накомпьютере и другие, а также методики преподавания информатики.
Тематика ВКР должна носить исследовательскийхарактер, определяющий:
· решение конкретной задачи, требующей проведения теоретических иэкспериментальных исследований для получения новых научных результатов;
· создание новых методов, приемов, способов, устройств,компьютерных программ, обеспечивающих повышения эффективностиучебно-воспитательного процесса в школе или педагогическом вузе;
· разработку методик преподавания новых разделов или дисциплинпредметной области информатика, направленных на согласование содержанияшкольных учебных программ и дисциплин ГОС профильной подготовки бакалавров впедагогических университетах;
· проведение компьютерных педагогических экспериментов,направленных на повышение уровня подготовки в школах и вузах, а такжеразработка новых компьютерных программ учебного назначения и формирование предложенийдля включения в государственные образовательные стандарты следующего поколения.
Предлагаемая бакалавром инициативная тема может бытьпродолжением и дальнейшим развитием его курсовой или учебно-исследовательскойработы.
Выбор темы ВКР и ее утверждение на кафедреИнформатики должно быть завершено к окончанию обучения по учебному плануспециальности и перед началом выполнения исследования по теме выпускнойквалификационной работы. К этому периоду должен быть утвержден научныйруководитель ВКР и. если необходимо, консультанты по специальным разделамтематики ВКР.
После утверждения темы и назначения научногоруководителя, бакалавр получает задание на выполнение ВКР, утвержденноезаведующим кафедрой информатики.
4.3.3. Пример выбора темы ВКР по направлениюфизико-математического образования профиль информатика [55]
На основании анализа тематической содержательнойлинии программы по информатике для 10-11 классов, рекомендованной Министерствомобразования Российской Федерации по разделу «теоретическая информатика» (см.таблицу 1) и тематического содержания дисциплины «теоретические основыинформатики» (см. таблицу 2), утвержденной государственным образовательнымстандартом высшего профессионального образования по направлению «540200 –Физико-математическое образование» в блоке дисциплин профильной подготовки«Информатика» введена дисциплина ДПП.04 – Теоретические основы информатики,разделы и темы содержания которой существенно расходятся с необходимойподготовкой бакалавров для профессиональной работы в средней школе.
Таблица 1
Содержаниераздела «Теоретическая информатика»
для школуровня А и школ уровня В [55, 56]
Программа для школ естественного и гуманитарного профиля (уровень А)
Программа для школ физико-математического, технического (технологического) и социально-экономического профилей (уровень В)
1.1.Информация и информационные процессы.
Вещественно-энергетическая и информационная картины мира. Кодирование информации с помощью знаковых систем. Кодирование генетической информации. Кодирование аналоговой, непрерывной графической и звуковой информации методом дискретизации.
1.2.Моделирование и формализация.
Моделирование как метод познания. Материальные и информационные модели.
Формализация как основной этап построения модели. Формализация текстовой и графической информации.
Объект и его свойства. Система как целостная совокупность объектов (элементов). Модели изменения систем и модели состояния систем.
Различные типы информационных моделей. Свойства моделей. Адекватность модели объекту и цели моделирования. Основные этапы построения моделей. Построение и исследования с помощью компьютера информационных моделей из физики, биологии, экономики, экологии и др.
1.3.Математические и логические основы информатики.
Двоичная система счисления. Двоичная арифметика.
основы логики. Алгебра высказываний. Базовые логические функции. Логические законы и правила преобразования логических выражений. Построение таблиц истинности логические выражений.
Логические схемы сановных устройств компьютера (сумматор, регистр).
1.4. Алгоритмизация и программирование.
Понятие алгоритмов, свойства алгоритмов. Способы записи алгоритмов. Исполнители алгоритмов, система команд и исполнителя. Формальное исполнение алгоритмов. Основные алгоритмические структуры (линейная, ветвление, цикл). Вспомогательные алгоритмы.
Процедурное программирование: основные типы и структуры данных (нерешенные, массивы). Объектно-ориентированное программирование: объекты – свойства и методы; событийные и общие процедуры; графический интерфейс – форма и управляющие элементы.
1.1. Информация и информационные процессы.
Единство вещества, энергии и информации в современной научной картине мира. Информационные процессы в живой природе, обществе и технике: получение, передача, преобразование, хранение и использование информации.
Информационные процессы в управлении.
Измерение информации. Единицы измерения количества информации.
Кодирование информации с помощью знаковых систем. Естественные и искусственные языки.
Двоичное кодирование информации. Представление аналоговой, графической и звуковой информации в дискретной форме.
1.2. Построение и исследование компьютерных моделей.
Системный подход к окружающему миру. Система как целостная совокупность объектов (элементов). Объектно-ориентированное моделирование. Количественная и качественная оценка модели. Адекватность модели объему и цели моделирования.
Построение формальных моделей с использованием формальных языков (алгебры, алгебры логики, программирования).
Объектно-ориентированное программирование: объекты – свойства и методы; событийные и общие процедуры; графический интерфейс – форма и управляющие элементы.
Исследование моделей на компьютер с использованием применений (электрических таблиц, СУБД) и путем создания алгоритмов и программ.
Таблица 2
Содержаниеучебного курса по дисциплине ДПП-04 – Теоретические основы информатики ГОСвысшего профессионального образования по направлению 540200 –Физико-математическое образование,
профиль540203 – Информатика[5]
№
Наименование разделов дисциплины
Наименование тем и отдельных занятий (лекций, практических занятий)
1.
2.
3.
4.
Теория формальных языков
Теория алгоритмов вычислительной математики
Теория информатизации
Дискретная математика
1.1. Формальные языки
1.2. Автоматы
1.3. Алфавит
1.4. Цепочки и операции над цепочками.
2.1. Язык и операции над языками. Свойства языков. Классификация формальных языков.
2.2. Способы определения языков распознавателями. Машина Тьюринга.
2.3. Одноленточные машины Тьюринга. Эквивалентность машин Тьюринга.
2.4. Нормальные алгоритмы Маркова.
2.5. Частично-рекурсовая функция.
3.1. Теория кодирования.
3.2. Система счисления как основа различных кодов.
3.3. Криптография.
3.4. Алгоритмы помехоустойчивого кодирования и избыточные коды.
3.5. Сжатие информации.
4.1. Теория графов.
4.2. Теорема о сумме степеней вершины.
4.3. Понятие изоморфизации графов.
4.4. Связность графов.
4.5. Пути и циклы в графе. Деревья.
4.6. Алгоритм на графах.
В разделе «Теоретическая информатика» школьногопредмета «Информатика» выделены четыре комплексных темы:
1. «Информация и информационные процессы» (Формирование мировоззренческихкачеств у школьников и понимание основ информационной картины мира).
2. «Моделирование и формализация» (Для освоения методов вычислительногоэксперимента как основ познания мира с использование компьютера).
3. «Математические и логические основы информатики» (Практическое освоениедвоичной системы счисления и арифметических операций на ее базе. Изучениетеоретических основ построения персонального компьютера и его функциональныхустройств на основе математического аппарата функций алгебры логики).
4. «Алгоритмизация и программирование» (Обучение школьников методамалгоритмического описания постановок задач и обучения инструментарию технологииобъектно-ориентированного программирования).
В дисциплине «Теоретические основы информатики»(ТОИ), изучаемой в бакалавриате по циклу учебных курсов информатики в ГОС дляпедагогических вузов представлена совершенно другая образовательная парадигма,ориентированная на теорию формальных грамматик, как основ построения языковпрограммирования, т.е. мы видим, что в дисциплину ДПП.04 – Теоретические основыинформатики включены следующие четыре раздела:
1. Теорияформальных языков.
2. Теорияалгоритмов вычислительной математики.
3. Теорияинформации (только по теме Кодирование).
4. Дискретнаяматематика (только по основам теории графов).
Таким образом, на лицо возникает противоречие междуквалификационной востребованностью школы к бакалавру по профилю информатика,который должен обеспечивать занятия учащихся по изучению информатики, и содержательнойлинией базовой учебной дисциплины при подготовке бакалавров в педагогическомуниверситете, регламентированной ГОС высшего профессионального образования понаправлению 540200 – Физико-математическое образование профиль 540203 –Информатика.
Тогда тема может быть сформулирована следующимобразом «Разработка содержания дисциплины ДПП.04 – Теоретические основыинформатики, ориентированное на содержательную линию раздела «Теоретическаяинформатика» школьного предмета информатики».
4.3.4. Изучение и анализлитературы по теме ВКР (Информационный поиск) [55-59]
ОпределениеИнформационного поиска.
Информационныйпоиск, процесс отыскания в некотором множестве текстов всех таких, которыепосвящены выбранной теме ВКР или содержат нужные факты, сведения, статистическиеданные, необходимые для выполнения ВКР.
Информационный поискосуществляется посредством информационно-поисковой системы и выполняетсявручную, либо с использованием современных информационных технологий,реализованных на базе информационно-коммуникационных средств сети Интернет,обеспечивающей АИС (автоматизированные информационные системы) отраслевогоназначения, библиотек, образовательных учреждений и т.п. Для ускорения отборанеобходимой документации из общего объема имеющихся источников информации иповышения эффективности труда научных работников, обучаемых в вузах и другихучебных заведениях в стране созданы Информационно-сервисные центры библиотек(например, ИСЦ Российской национальной библиотеки в Санкт-Петербурге).
Переработка информации наэтапе выполнения информационного поиска по теме ВКР должна быть правильноорганизована при изучении опубликованных документов, книг, периодическихизданий, сборников научных трудов и специальной литературы, изданий научныхобществ, научных и реферативных журналов, сборников научных трудов и докладовученых академий наук.
Для организации процессаинформационного поиска целесообразно придерживаться следующих правил:
· Выяснение спискапериодических изданий по тематике выполняемой ВКР;
· Ограничениепараметров библиографии: языка, страны, года издания, авторов и др.
· Начинатьинформационный поиск следует с новейшей литературы, а затем по ссылкампостепенно выходить на первоисточники литературы (монографии, учебники,статьи);
· очень полезноиспользовать реферативные журналы и сборники изобретений (патентнаяинфиниация).
Технологияинформационного поиска сводится к быстрому просмотру литературы для отборанаиболее интересной для выполнения ВКР. Затем изучается более детальноотобранная литература для закрепления и выписки суждений, понятий, выводов.
Наиболее эффективнойформой запоминания необходимых сведений, фрагментов текста является конспект.
При составлении конспекта очень важно уметьправильно и четко делать выписки (краткое содержание отдельных разделов, глав,параграфов, страниц), уметь составлять сжатое содержание первоисточника.
Рекомендуется следующийпорядок составления конспектов. Когда материал прочитан и усвоен, необходимосоставить план конспекта. Планы бывают двух видов:
· Простые – схема,главный вопрос, содержание текста.
· Сложные – краткоеизложение основной мысли с ее некоторой расшифровкой в виде лаконичных тезисовизложения научных положений.
Конспект – это наиболее распространенный вид записейпри обзоре и анализе литературы. Конспект представляет собой последовательноеизложение прочитанного или услышанного (доклад, лекция). Конспект содержит нетолько основные идеи первоисточника, но и их обоснование, подтвержденноецитатами, цифрами, фактами.
При составленииинформационного материала на завершающем этапе информационного поиска по темеВКР, осуществляется учет источников (список литературы), производитсяпереработка первичных источников (составление конспектов) и проводится анализполученных сведений для обоснования актуальности и научной новизны выбраннойтемы для выполнения ВКР.
Анализ целесообразноосуществлять по следующей методике информационного поиска. Выписки делаются наотдельных листах, выполняющих роль картотеки. Лист делится на две части. Вправой части кратко формулируется суть данной выписки. Затем записывается еетекст в виде цитат, пересказа содержания своими словами, тезисов,статистической или хронологической таблицы.
В левой части листакратко формулируется свое отношение к данному тезису, цитата с высказываниеммнения или предложений по решению данного вопроса по теме ВКР. После выпискидается ссылка на источник, откуда взяты данные.
Проиллюстрируемтехнологию информационного поиска для темы «разработка содержания дисциплиныДПП.04 – теоретические основы информатики, ориентированной на содержательнуюлинию раздела «Теоретическая информатика» школьного предмета информатики,приведенной в качестве примера для этапа «Выбор темы ВКР».
В результатепредварительного обзора литературных источников установлено, что наибольшийинтерес для бакалавра физико-математического образования по профилю информатикапредставляет литература по информатике и методике ее преподавания в школе,изучения в педагогическом вузе, освящаемая в периодических изданиях:«Информатика и образование», «педагогическая информатика» и «Наука и школа», атакже в ряде специальных изданий: ежегодный «Межвузовский сборник научныхтрудов» РГПУ им. А.И. Герцена, «телекоммуникации, математика и информатика –исследования и инновации», ежегодник ИПИ РАН «Системы и средства информатики»,материалы периодической международной Санкт-Петербургской конференции«региональная информатика — РИ», материалы ежегодной молодежной конференции пошкольной информатике, а также специальная учебная и научная литература,рекомендованная преподавателями кафедры информатики.
4.3.5. Обоснование актуальности и научнойновизны темы ВКР
Тематика статей и другихматериалов, выбранная из указанных источников, представляющая интерес дляразработки темы ВКР должна быть проанализирована с указанием следующихпоказателей, характеризующих тему (таблица 3).Таблица 3
Наименование показателя, характеризующего тему
Содержание показателя, характеризующего тему Актуальность
Тема должна быть важной для теоретической или прикладной информатики, требующей решения в настоящее время для науки или образования. Критерия для установления степени новизны (актуальности) пока нет.
Актуальность темы ВКР определяет научный руководитель. Научная новизна Тема должна решать теоретическую, методическую или профессиональную задачу в области информатики. Это значит, что тема в такой постановке никогда не разрабатывалась или ориентирована на дальнейшее развитие данной научной области знаний. Иногда по заданию научного руководителя могут быть предложены одинаковые темы ВКР. Это делается для конкурирующих научных результатов при выборе наиболее эффективных результатов для внедрения. Соответствие квалификационному профилю бакалавра
Темы квалификационной выпускной работы бакалавра физико-математического образования по профилю информатика обычно выставляет кафедра на сервере бакалавра по заявкам школ, органов образования, фирм, научных организаций.
Иногда тема может быть ориентирована на некоторую специализацию, когда специалист бакалавриата «заказан» организацией с гарантированным трудоустройством. Осуществимость или внедряемость При разработке темы следует определить ее окончание в плановое время, нормативное по ГОС для выполнения ВКР. При выборе темы необходимо определить наличие экспериментальной базы для ее выполнения. Для оценки актуальности, новизны, квалификационной ориентации и осуществимости целесообразно посещение других учебных заведений, методических центров и родственных кафедр, лабораторий РАН и РАО.
Все перечисленныехарактеристики, предлагаемые для оценки ВКР, позволяют обосновать актуальность,научную новизну, соответствие квалификации бакалавра и практическую ценностьнаучных исследований на этапе информационного поиска.
На основе углубленногоизучения, анализа и обобщения материалов по теме ВКР для приведенного примераразработки содержания дисциплины ДПП04 – теоретические основы информатики вперечисленных ранее изданиях периодических журналов и учебной литературыследует отметить:
· Актуальность подтверждена в работе преподавателяНижнетагильского педагогического университета Поршнева С.В. [59] «Огосударственном образовательном стандарте высшего профессионального образованияпо специальности «Информатика» (ж-л «Педагогическая информатика» № 4, 2002 г.,стр. 62 — 67) следующей цитатой: «Таким образом, приведенный анализ приводит квыводу о низком качестве главного нормативного документа Министерстваобразования российской Федерации ГОС по высшему профессиональному образованиюпо дисциплине «Теоретические основы информатики», в соответствии с которымсегодня осуществляется подготовка по специальности «Информатика». Причем, есливспомнить в какой спешке проходила работа над образовательным стандартомвторого поколения, этот результат вполне закономерен. В ближайшее времяначнется (или уже началась) работа над государственным образовательнымстандартом третьего поколения. С нашей точки зрения она должна проводится присоответствующей финансовой поддержке Министерства образования, гласно, наконкурсной основе, несколькими творческими коллективами, состав которых долженбыть обнародован, с широким обсуждением проектов, заинтересованнымиспециалистами, как в печатных изданиях, так и в сети Интернет».
· Научнаяновизна заключаетсяв том, что, впервые поставлена цель по повышению профессионализма выпускниковпедагогических вузов, на основе обеспечения согласования содержания школьногопредмета информатики по разделу «теоретическая информатика» и базовойдисциплины «Теоретические основы информатики», изучаемой в педагогическом вузев блоке профильной подготовки по информатике ГОС высшего профессиональногообразования по направлению – бакалавр физико-математического образованияпрофиль Информатика. Подтверждением научной новизны темы ВКР, ориентированнойна согласование содержания дисциплин вузовской подготовки бакалавров ссодержанием школьного предмета Информатики может служить статья д.п.н.,профессора РАО Бешенкова С.А. «Информатика: единый курс от школы до вуза» (ж-л«Информатика и образование» № 7, 2002 г., стр. 2 – 5). В статье показано, чтоданная тема не решена методически для педагогических вузов.
· Ориентациятемы на подготовкубакалавра физико-математического образования по профилю информатика очевидна ине требует обоснований.
· Практическаяреализуемостьподтверждается наличием разработок кафедрой Информатики РГПУ им. А.И. Герцена учебных программ, содержания курса «Теоретические основы информатики»,изучаемого студентами различных специальностей подготавливаемых на факультетематематики (см. Приложение») и включением дисциплины ДПП.04 – «Теоретическиеосновы информатики» включенной в ГОС третьего поколения по высшемупрофессиональному образованию направления бакалавр физико-математическогообразования профиль Информатика.
В соответствии сизложенными материалами в пп. 4.3.3. и 4.3.4. сформулируем гипотезу следующимобразом: Если разработать содержание разделов и тем дисциплины «Теоретическиеосновы информатики» профильной подготовки бакалавров в педагогических вузах,ориентированное на раздел «теоретическая информатика» школьного предметаинформатики, то будут методически обеспечены знания, умения и навыки бакалавровфизико-математического образования по профилю Информатика необходимые дляповышения профессионализма выпускников и обеспечения качества их подготовки длябудущей профессиональной деятельности. (Для нашего примера будет обеспеченпрофессионализм выпускников-бакалавров физико-математического образованияпрофиль информатика, подготавливаемых на факультете математики РГПУ им. А.И.Герцена).
В соответствии свыбранной темой ВКР и сформулированной гипотезой могут быть поставлены следующиезадачи научных исследований, необходимые для выполнения ВКР:
1. Анализ содержаниядидактических единиц раздела «Теоретическая информатика» школьного предметаинформатики с выделением модулей учебно-методического обеспечения процессаобучения.
2. Разработкасодержания тем учебного курса «Теоретические основы информатики» супорядочением раздела курса, ориентированных на темы школьного предметаинформатики по первому разделу «Теоретическая информатика» и подготовкаметодического обеспечения учебного процесса в педагогическом вузе.
3. Проведениепедагогического эксперимента на кафедре информатики по апробации учебного курса«Теоретические основы информатики» с корректировкой его содержания.
4. Оформлениенаучных результатов в качестве предложения для включения в ГОС третьегопоколения по дисциплине ДПП.04 – Теоретические основы информатики.
4.3.6. Пример технологической картывыполнения ВКР по теме «Разработка содержания дисциплины ДПП.04 – теоретическиеосновы информатики» [53]
Так, Технологическаякарта научных исследований по теме ВКР «Разработка содержания дисциплины ДПП.04- Теоретические основы информатики приведена на рис. 8 (см. стр. 74), в которойуточнена главная задача: Совершенствование содержания учебного курса«Теоретические основы информатики», изучаемого в педагогических вузах.
Для решения главнойзадачи необходимо провести научные исследования 3-х вспомогательных задач:
· Вспомогательнойзадачи № 1,разработка учебной программы и курса дисциплины ДПП 04 ГОС на основе анализасодержания раздела «Теоретическая информатика» школьного предмета«Информатика».
· Научныйрезультат ВЗ № 1 –учебная программа дисциплины ДПП-04 –Теоретические основы информатики.
· Вспомогательнаязадача № 2, разработка методического обеспечения учебного курса«Теоретические основы информатики» для подготовки бакалавров в педагогическихвузах по направлению 540200 – Физико-математическое образование профильИнформатика.
· Научныйрезультат ВЗ № 2 –содержание учебного курса «Теоретические основы информатики» для специальностиБакалавр физико-математического образования профиль информатика.
· Вспомогательнаязадача № 3 –организация педагогического эксперимента для апробации учебного курса«Теоретические основы информатики в бакалавриате физико-математическогообразования по профилю информатика.
· Научныйрезультат ВЗ № 3 –анализ эффективности учебной программы и учебного курса «Теоретические основыинформатики» для повышения профессионализма выпускников-бакалавров.
Для каждойвспомогательной задачи могут быть предложены следующие планы научныхисследований.
4.3.7.Составление плана исследований и разработка методики научного поиска(технологическая карта ВКР)
План научных исследованийсначала разрабатывается укрупненно. В качестве укрупненного плана решенияглавной задачи, сформулированной в наименовании темы ВКР, целесообразноиспользовать технологическую карту научных исследований, принцип построениякоторой был рассмотрен в разделе 3.5.2. Для каждой вспомогательной задачисоставляется собственно детализированный план научных исследований, которыйориентирован на определенный метод.
На технологической картенаучных исследований для данного примера ДПП 04 – теоретическое основыинформатики все эти компоненты отражены (см. рис. 8). Более подробный планнаучных исследований следует представить в виде информационно-технической схемывыполнения ВКР (см. рис. 7).
План исследований поВЗ № 1 «Анализдидактических единиц раздела «Теоретическая информатика» школьно предметаинформатики:
1. Изучениесодержания программы и анализ учебного материала по теме «Информация иинформационные процессы».
2. Изучениесодержания программ и анализ учебного материала по теме «Моделирование иформализация».
3. Изучениесодержания программ и анализ учебного материала по теме «Математические илогические основы информатики».
4. Изучениесодержания программы и анализ учебного материала по теме «Алгоритмизация ипрограммирование».
5. оформлениерезультатов анализа для формирования содержания вузовского курса «Теоретическиеосновы информатики».
План исследований поВЗ № 2 «Разработкасодержания учебного курса «Теоретические основы информатики», упорядоченного потемам школьного предмета Информатика (раздел «теоретическая информатика»).
1. Разработкаучебного материала модуля «Информатика как наука и учебная дисциплина: предмети методы».
2. Разработкаучебного материала модуля «Элементы теории информации и информационныепроцессы».
3. Разработки учебного материала модуля «Модели и основы моделирования».
4. Разработкаучебного материала модуля «Алгоритмы и методы алгоритмизации» (Прикладнаятеория алгоритмов).
5. Разработкаучебного материала модуля «Автоматы и компьютер» (теория преобразователейинформации).
План исследований поВЗ № 2 «Проведенияпедагогического эксперимента по апробации учебной программы и учебного курсадисциплины «Теоретические основы информатики» в РГПУ им. А.И. Герцена.
1. Разработкаучебной программы курса «теоретические основы информатики».
2. Подготовкалекционного материала курса «Теоретические основы информатики».
3. Создание пособияпо практическим занятиям курса «Теоретические основы информатики».
4. Проведениезанятий с бакалаврами факультета математики.
5. Подготовкаметодических материалов по курсу «Теоретические основы информатики» длявключения в ГОС третьего поколения, разработанного Министерством образованияРоссийской Федерации.
4.3.8.Организация исследований по теме ВКР.
Методика теоретическихисследований ВЗ № 1, 2 осуществляется на основе «Теории учебника»,разработанной В.П. Беспалько.
Апробация учебного курса«Теоретические основы информатики» в решение В З № 3 проводится по методике«Организация педагогического эксперимента» предложенной в учебном пособии Ю.К.Бабанского «Педагогика» (глава 22 «Методы и средства обучения. Применения ЭВМ вучебном процессе).
Корганизационно-методическому обеспечению научных исследований (теоретических иэкспериментальных) следует отнести наличие доступа бакалавра кпрограммно-аппаратным средствам вычислительной техники (персональный компьютерс принтером и видеомагнитофоном, учебно-научный сервер с выходом в глобальнуюсеть Интернет, ксерокс и другая оргтехника кафедры информатики),учебно-методическая литература (учебники, учебные пособия, лабораторныепрактикумы и другие методические материалы).
Важным моментом дляорганизации эффективной работы над ВКР является закрепление за бакалавром базовойэкспериментальной площадки (школа, вуз, НИИ).
4.3.9.Научные результаты ВКР
Для ориентации содержаниядисциплины «Теоретические основы информатики» на раздел «Теоретическаяинформатика» школьного предмета по информатике разработана учебная программа дляпедагогических вузов по курсу ТОИ из следующих пяти разделов, упорядочивающихтемы данной дисциплины и согласующей с содержание раздела «Теоретическаяинформатика» школьного предмета «Информатика». Раздел 1. Введение винформатику: предмет и методы (обеспечивает введение в предмет изучения);Раздел 2: Элементы теории информации (обеспечивает тему «Информация иинформационные процессы»); Раздел 3: Модели и моделирование (обеспечивает тему«Моделирование и формализация). Раздел 4: Алгоритмы и методы алгоритмизации:прикладная теория алгоритмов (обеспечивает тему «Алгоритмизация»). Раздел 5: Автоматы и компьютер: теория преобразователей информации (обеспечивает тему«Программирование» и «Программно-аппаратная организация ПК»).
На основе синтеза научныхрезультатов (НР – 1, НР – 2 и НР – 3) сформулированных в разделе 4.2.5. можетбыть предложена следующая формулировка научного положения – разработано новоесодержание учебного курса «Теоретические основы информатики для специальности540203 – Информатика», которая квалификационно согласована с первым разделом«Теоретическая информатика» школьно предмета информатики.
4.4.Нормативные требования к оформлению ВКР (Правила написания научного трудабакалавра)
4.4.1. Структура и содержание основныхразделов ВКР [60]
Выпускнаяквалификационная работа (ВКР) бакалавра физико-математического образования попрофилю Информатика поступает к защите в напечатанном и сброшюрованном виде.Печать текста, графиков, формул и списка литературы оформляется на принтереперсонального компьютера. Материалы ВКР сопровождаются, помимо твердой копии,на электронном носителе. Компьютерная верстка текста ВКР имеет принципиальноезначение, так как показывает умение использовать современные средстваинформационных технологий и пакеты профессионального программного обеспечениятипа Windows, Word, Office2000 и другие широко используемые в издательско-полиграфической практике.
ВКР должна быть выполненав краткой и четкой форме с логической последовательностью раскрыть творческийзамысел автора, содержать методику исследования, описание проводимыхэкспериментов и их научные результаты, анализ литературы по выбранной теме ит.п.
Материал ВКРклассифицируется, как рукопись научного труда.
Объем ВКР должен, какправило, не превышать 100 страниц, а минимально допустимый объем не менее 50страниц печатного текста.
Типовая структура ВКРимеет следующий вид:
· Титульный листВКР (см. образец 1, Приложение 4).
· Аннотация ВКР.
· Оглавление (илисодержание) ВКР.
· Введение (илипредисловие).
· Основной текстВКР.
· Заключение поработе.
· Списокиспользуемой литературы.
· Приложения к ВКР.
В аннотации даетсякраткий обзор выполненных научных исследований по теме ВКР: научная проблема,актуальность и новизна темы, характеристика теоретических и экспериментальныхисследований, научные результаты и рекомендации по использованию материаловВКР. Аннотация оформляется в виде текстового материала объемом 1/3 – 1/2страницы.
Оглавление (содержание)содержит 2-3 раздела (главы), подразделы (параграфы) с двойной нумерацией(например, 1.2. – второй параграф первой главы). В содержание могут включатьсяи более мелкие единицы текстового материала (например, 1.2.1 – первый пунктвторого параграфа первой главы). С правой стороны текста оглавления (названиеглав, параграфов и пунктов) указываются номера страниц, на которых размещенматериал рукописи ВКР (например, 3.2.2 – научное исследование… 7, или 4.1.Положение о ВКР бакалавра физико-математического образования, цели и задания…25).
Во введении – раскрывается актуальность работы,формулируются цель, задачи и предмет исследования, приводится формулировкагипотезы, методологическая основа научного исследования, характеристикатеоретических исследований и педагогического эксперимента, научная новизна ипрактическая значимость ВКР, т.е., во введении дается общая характеристикавыпускной квалификационной работы, ориентированной на выявлениепрофессиональных знаний, умений и навыков бакалавра физико-математическогообразования по профилю информатика. Введение – это визитная карточка, рекламаВКР. Объем введения обычно составляет 3 – 5 страниц, оформленных в видетекстового материала (без графических иллюстраций и формул).
Основной текст ВКР.
Основной текст рукописи выпускной квалификационнойработы обычно структурируется в 2-3 главы. Наиболее общий вариант оформленияосновного текста ВКР – три главы (раздела): В текст основной части ВКР включенытакже текст, графики, таблицы и другой иллюстративный материал.
Глава 1 обычно составляет 20-25 % от общегообъема основной части текста рукописи, глава 2 – до 45 % объема рукописи, иглава 3 – около 25-30% объема рукописи ВКР.
Первая глава может носить концептуальный(методологический) характер научных исследований по теме ВКР. В главе обычнодается научная методология, используемая в разработке темы ВКР, а также историявопроса, степень изученности научных методов по проблеме, обзор соответствующейотечественной и зарубежной литературы. В первой главе раскрываются понятия исущность изучаемого объекта, явления или процесс, уточняются формулировкиопределений, терминов, осуществляется постановка проблемы и обосновываетсявыбор темы, а также определяются задачи исследований для выполнении ВКР.
Вторая глава посвящена разработке теоретическихоснов (математических методов) в предметной области Информатики, информационныхтехнологий, информатизации процесса обучения и других вопросов информационнойнауки. В главе содержится изложение материалов самостоятельных теоретическихисследований бакалавра физико-математического образования по профилюинформатика.
Третья глава обычно освящает результатыэкспериментальных подтверждений теоретических научных результатов, получаемыхво второй главе, описывается методика организации и проведения педагогическогоэксперимента по теме ВКР.
В заключение рукописи ВКР приводится итог научныхрезультатов, полученных в первой, второй и третьей главах, который обобщается внаучное положение, обеспечивающее решение проблемы сформулированной в выбраннойтеме ВКР. Даются предложения по дальнейшим направлениям развития теоретическихисследований в данной предметной области знаний и приводятся рекомендации длявнедрения в практику системы образования для совершенствования подготовкибакалавров физико-математического образования по профилю информатика впедагогических университетах Российской Федерации или развитиеучебно-методического обеспечения учебной дисциплины «Информатика» в школе.
Заключение оформляется ввиде текста с выделением нескольких пунктов в соответствии с полученныминаучными результатами.
Список используемойлитературы приводитсяпосле заключения и оформляется в алфавитном порядке авторов или в порядкецитирования (ссылки на первоисточники). Список литературы оформляется в видетекста, пронумерованного по числу указанных источников.
Приложения размещаются после списка используемойлитературы, сброшюрованные в рукописи ВКР, или представляются отдельной книгойдля учебных пособий, методических рекомендаций.
Целью выделенияприложения к ВКР является необходимый иллюстрированный и справочный материал,тезаурус тематики исследований, исходный материал для расчетов, статистическийматериал, цифровой и графический материал педагогического эксперимента.
В приложение могут бытьвключены:
· промежуточныедоказательства, формулы и расчеты;
· таблицывспомогательных цифровых данных;
· протоколы и актыиспытаний и обследования;
· описание средстввычислительной техники и программных пакетов, используемых в экспериментах;
· заполненныебланки различных документов;
· методика описанияалгоритмов;
· акты внедрениярезультатов ВКР;
· тесты контролязнаний и другие документы;
· методическиеуказания, рекомендации, пособия, учебники, монографии, программы учебных курсови т.п.
Все приложенияоформляются в виде текста, таблиц, формул, цифрового материала, пакетовпрограмм, формализованных алгоритмов. Приложения нумеруются в числовойпоследовательности (например, Приложение 1 «Наименование материала», Приложение2 «наименование…» и т.д.).
При ссылках на приложенияв тексте основной части ВКР, во введении и заключении, следует указывать насоответствующий номер приложения.
4.4.2. Изложение и оформление текстовойчасти ВКР
Текст ВКР набирается накомпьютере через два интервала на стандартных листах формата А4 (210х297 мм)без рамки, не линованных. По четырем сторонам листа оставляются поля: с левойстороны – 30 мм, с правой – 10 мм, сверху – 20 мм, снизу – 25 мм. Абзацныйотступ должен быть везде одинаков и равен пяти знакам. Печатание текстапроизводится на одной стороне листа, пастой черного цвета средней жирности.Текст печатается шрифтом 2,5 мм (кегль 14). Излагать материал рекомендуется отпервого лица множественного числа «По нашем мнению». Не принято писать в работе«Я думаю», «Я предполагаю». В тексте желательно избегать сложных и громоздкихпредложений.
В выпускнойквалификационной работе допускаются принятые стандартные сокращения (РФ, СНГ,ООН и др.) и собственные вновь вводимые или используемые в педагогическойпрактике (ЗУН, ППС, ЭОС и др.). Аббревиатура, вводимая автором при первомупотреблении расшифровывается с сокращением в скобках (например, Знания, уменияи навыки (ЗУН) и т.п.). На отдельном листе перед оглавлением рекомендуетсядавать список сокращений (принятую аббревиатуру).
Ссылки на таблицы,рисунки, формулы в тексте указываются следующим образом (см. таблицу 1) или(см. рис. 3), или (см. формулу 5).
Иногда целесообразноприменять двойную нумерацию. Например, рис. 1.2. (рисунок 2 первой главы),таблица 2.5. (таблица 5 второй главы), формула 2.1. (формула 1, второй главы).
Текст ВКР разбивается наразделы (главы), подразделы (параграфы) и пункты, которые должны иметьпорядковые номера. Разделы (главы) нумеруются арабскими цифрами в пределахвсей работы. Параграфы (подразделы) имеют двойную нумерацию (цифры разделеныточкой), а пункты тройную арабскими цифрами (цифры разделяются двумя точками –1.3.5.).
Название глав ВКР пишутсяна новом листе, вверху крупным шрифтом, с выделением жирным шрифтом, с отступомот верхней кромки листа на 4-5 см. переносы части слов в названии глав недопускаются, название глав, состоящее из двух и более предложений, разделяютсяточкой.
Название параграфовпишутся с отступом четыре интервала от последней строки предыдущего параграфа(главы) строчными буквами и выделяются жирным шрифтом. Переносы части слов вназвании параграфа не допускаются. Название параграфа, состоящее из двух и болеепредложений, разделяются точкой.
Начало текста параграфапишется с большой буквы с отступом пять знаков от левой колонки общего текста идва интервала от названия параграфа. Начало текста, после названия параграфа,пишется с отступом три интервала.
Название пункта с тройнойнумерацией арабскими буквами пишется строчным курсивом жирного шрифта.Переносить части слова в названии пункта также не допускается. Между названиемтаблиц и строчками текста выдерживается расстояние в один интервал Подпись названиятаблицы делается над таблицей под ее номером. Например, таблица 2:«Наименование таблицы».
Точка после заголовкатаблицы, параграфа, пункта, главы не ставится. Таблицы, формулы нумеруютсясквозными цифрами или по главам с двойной цифрой (например, таблица 1.3).
4.4.3. Графическое представление иллюстративного материала ВКР
Все иллюстрации(фотографии, схемы, графики, диаграммы, чертежи и прочее) именуются рисунками.В тексте они изображаются словом «Рис.» с соответствующим номером. Нумерациярисунков может быть сквозная или по главам. При нумерации по главамиспользуется двойная цифра, разделенная точкой (например, рис. 2.5. – рисунокномер пять второй главы).
Рисунки выполняются накомпьютере в графическом редакторе и изображаются черной или цветной пастой (нацветном принтере).
Подпись к рисункуделается под ним.
При графическихизображениях каких-либо процессов, данные охватывающие различные периодывремени на графиках должны быть пропорциональны величинам продолжительностипериодов или величинам изменения аргумента на графиках функций. Проценты награфиках наносятся с точностью до одной десятой. Цифры в миллионах, а такжерубли, тонны, километры, килограммы, кубометры и другие показатели отражаютсяна графике в масштабе.
Все таблицы должны иметьназвания, отражающее их содержание. В правом углу над названием таблицы пишетсяслово «Таблица 2.3» с обозначением номера главы и параграфа. Заголовки(названия) таблиц следует писать кратко и понятно, не допуская сокращения слов.В графах таблицы обязательно указываются единицы измерений, там, где они есть.
Боковик и головка таблицызаполняются с прописных букв, а подзаголовки – со строчных.
4.4.4. Написание и пояснение математическихформул
Все имеющиеся в рукописиВКР математические формулы и выражения необходимо пояснить. Формулы пишутся накомпьютере вместе с текстом и графическим материалом с использованием символов,имеющихся в базе данных. Если формулы заимствованы из литературы, то делаютсяссылки на источник с раскрытием сущности символов, входящих в формулу. Оригинальныеформулы подробно объясняются в ходе их обоснования в тексте ВКР. При этом можноприводить не все промежуточные результаты, а лишь основные этапы выводаформулы и окончательный результат. Промежуточные этапы можно поместить вприложение к ВКР.
Обозначения величинобъясняются при их первой встрече в тексте. Целесообразно объяснить всеобозначения, входящие в заключительную формулу.
Все математические илогические выражения, а также знаки математических и лексических действий втексте набираются шрифтом черного цвета. Формулы нумеруются по главам двойнымицифрами, разделенными точкой или используется сквозная нумерация по всейработе.
При написании формулособое внимание следует обращать на четкое выделение индексов и показателейстепени, расположение и длину дробной части.
Номер формулы в текстеуказывается с правой стороны после окончания формулы с разделением от нее 5знаков. Номер формулы записывается в круглых скобках. Например, … (2.1),формула номер один второй главы.
4.4.5. Составление списка использованныхисточников
Список использованныхинформационных источников охватывает литературу (книги, учебники, брошюры,сборники, статьи и т.п.), на которую имеются ссылки в тексте ВКР, а такжедругие материалы, которые использованы при написании научной работы, включаяинформационные ресурсы портала «образования» и других ведомств сети Интернет.При составлении списка литературных, нормативных и других информационныхисточников их необходимо нумеровать арабскими цифрами и разместить в алфавитномпорядке, либо разместить в последовательности их использования в тексте ВКР.
При нумерациилитературных источников, в тексте после упоминания источника ставятсяквадратные скобки, внутри которых записывается номер арабской цифрой, котораяуказывает номер данного источника в списке литературы приведенном в ВКР.
При записи журналауказывается, кроме номера списка источника страниц, на которые имеются ссылки втексте [3. стр. 61-90].
При ссылках на стандарты,методические материалы, инструкции и другие нормативные документы или ихразделы, необходимо приводить наименование раздела.
4.4.6. Правила оформления приложений
Приложение используется сцелью освобождения ВКР от большого количества однообразных документов, ихцелесообразно оформлять в виде отдельных приложений. Текст, графики, формулы, идругие материалы приложений группируются по тематической направленности. Вприложения выносятся из текста рукописи ВКР первичные документы, учебныепрограммы, вспомогательные таблицы, графики, на которые имеются ссылки в текстеВКР. Приложения размещаются в конце ВКР. Нумерация приложения обычно сквознаяарабскими цифрами.
4.5. Принципыподготовки презентации ВКР
4.5.1. Общиеположения о презентации ВКР
Презентация этоиллюстрированный материал (текст, рисунки, графики, фотографии), оформленный в видемультимедийных гипертекстовых ссылок к докладу ВКР на защите в государственнойаттестационной комиссии (ГАК). Презентации разрабатываются в редакторе Power Point и представляются с помощью электронной проекционнойсистемы.
Для разработкипрезентации обычно составляется доклад на 10-12 минут. По содержанию докладаразрабатывается сценарий презентации. Наличие сценария сопровождения речевогодоклада позволяет отобрать сжатый текстовый материал и иллюстративные схемымоделей, технологий, последовательности вывода формул, содержательныеалгоритмы, таблицы, гистограммы и т.п.
Например, для темы ВКР«Разработка содержания дисциплины ДПП.04 – теоретические основы информатики ГОСтретьего поколения…» и в соответствии с изложением настоящих методическихрекомендаций для бакалавра физико-математического образования по профилюинформатика иллюстративный текстовый и графический материал презентации ВКРможет быть представлен следующими фрагментами к докладу на защите в ГАК,приведенными в п. 4.5.2.
Наглядный иллюстративныйматериал оформляется в виде компьютерных слайдов, проектируемых на экран спомощью электронного проектора. Количество слайдов демонстрационного наглядногоматериала доклада содержания ВКР рекомендуется в пределах 4-6 слайдовтекстового и графического материала. Каждый лист (слайд) должен иметьсоответствующий крупный заголовок, видный с большого расстояния аудитории(10-15 метров).
Перед разработкойпрезентации ВКР, бакалавр должен ознакомиться с принципами организациипрезентации, ее последовательным выполнением, а также с пакетом программногообеспечения презентации типа Power Point.
Презентация научныхисследований обычно приводится в специальной литературе или учебных пособиях.
Основная технологияпроцессов разработки иллюстративного материала презентации доклада включаетследующие этапы:
· Планированиепрезентации (Определение целей и аудитории, содержание выступления ипоследовательность изложения, разработка сценария презентации).
· Подготовкапрезентации (Работа с текстом вступления, последовательность подачи материала,отбора основных видов визуальных вспомогательных средств и иллюстраций, порядокиспользования визуальных вспомогательных средств и иллюстраций по текстудоклада, способы обеспечения и требования к качеству аудио и видео средств иллюстрации).
· Репетицияпрезентации (Подготовка места проведения презентации, репетиция презентации,оценка консультантом качества доклада и презентации иллюстративного материала).
4.5.2. Примерподготовки слайдов презентации по теме ВКР «Разработка содержания дисциплиныДПП. 04 – теоретические основы информатики
Создание иллюстративныхматериалов (слайдов) презентации указанной темы ВКР начинается с формированиясценария, обеспечивающего доклад на защите работы бакалавра в государственнойаттестационной комиссии. Это значит, что сценарий определяет последовательностьизложения доклада.
Представим текстпредлагаемого доклада.
Для выпускнойквалификационной работы по направлению физико-математического образования,профиль информатика была выбрана тема «Разработки и исследования содержаниядисциплины «Теоретические основы информатики», изучаемой в нашем педагогическомуниверситете на факультете математики в 5 и 6 семестре 3 курса студентами,обучающимися в бакалавриате по профилю информатика.
Проблема согласованиясодержания вузовского курса ТОИ с аналогичным разделом предмета школьнойинформатики является востребованной практикой, т.к. в процессе анализа ГОС повысшему профессиональному образованию, блок дисциплины профессиональнойподготовки студентов) и содержания программы школьной информатики выявленосущественное расхождение разделов и тем.
В связи с подготовкой ГОСтретьего поколения, совершенствование содержания базовой дисциплины ТОИ длябакалавров информатики, ориентированной на содержание школьного предметаинформатики является актуальной и своевременной.
Была сформулированагипотеза научных исследований: если разработать учебный курс ТОИ,ориентированный на подготовку бакалавров к будущей профессиональнойдеятельности в школе, то будет обеспечено повышение качества образования впедвузе по профилю информатика и методически совершенствуется ГОС по даннойдисциплине.
Основными задачамиисследования по теме ВКР являются:
1. Анализ содержанияшкольного предмета информатики по разделу «теоретическая информатика».
2. Разработкасодержания нового курса ТОИ для студентов педвуза на основе анализа дисциплиныДПП.04 ГОС второго поколения и выработка предложений по этой дисциплине для ГОСтретьего поколения.
3. Проведениепедагогического эксперимента по апробации программы учебной дисциплины ТОИ,разработанной в настоящей ВКР.
Научная новизнарезультатов состоит в том, что впервые предложен учебный курс ТОИ,ориентированный на процесс обучения школьников новому разделу, который ранее впрограмме школы не значился.
Научная методология,используемая при выполнении ВКР изложена в методических рекомендациях,разработанных учебно-методической комиссией УМО вузов России по педагогическомуобразованию. На основе указанных рекомендаций был сформирован теоретическийбазис ВКР, который позволил построить технологическую карту научныхисследований по теме.
В результатетеоретических (разработка содержания курса ТОИ) и экспериментальных (апробация курса в учебном процессе) исследований создано содержание нового учебного курсапо дисциплине «Теоретические основы информатики», который, в большей степени,соответствует содержанию раздела «Теоретическая информатика» школьного предметаинформатики.
Основными научнымирезультатами по теме ВКР являются учебник дисциплины ТОИ для педагогическихвузов по профилю подготовки бакалавров информатики и Программа дисциплины.
Слайды иллюстративногоматериала презентации ВКР по теме «Разработка исследования содержаниядисциплины ДПП.04 «Теоретические основы информатики», ориентированной нашколы».
Слайд № 1 (пл. 1).
Проблема: Согласование содержания школьной и педвузовской предметной области «информатика».
Тема ВКР: разработка и исследование содержания дисциплины ДПП.04 – теоретические основы информатики ГОС по высшему профессиональному образованию, ориентированного на школьный предмет.
Гипотеза: Если включить в ГОС содержания дисциплины ДПП.04 – ТОИ темы в большей степени ориентированные на содержание школьного предмета «информатика», то будет обеспечен профессионализм бакалавров информатики.
Задачи исследования по теме ВКР:
1. Анализ содержания раздела «Теоретическая информатика».
2. Разработка нового содержания курса ТОИ, изучаемого в бакалавриате педвуза.
3. Проведение педагогического эксперимента по апробации нового учебного курса ТОИ.
Научная новизна: Впервые разработано новое содержание дисциплины ТОИ для педвузов и предложены рекомендации для включения ее содержания в ГОС третьего поколения.
/>Слайд № 2. (график)
/>
Научно – педагогическаяпроблема
(согласованиясодержательных линий школьного и вузовского
курса информатики поразделу ”теоретическая информатика”)
Тема Создания учебно-методического обеспечения дисциплины- ТОИ
Цель– повышение профес- сионализма бакалавров
/>/>/>
Требуется
решить
проблему
ГЗ – Разработка учебного курса ТОИ
/>
/>
Результаты
решения
проблемы
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
Внедрение в учебный процесс
/>/>/>/>/>/>
Научное положение
Теоретический курс
Практикум по дисциплине />/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/> HP-3
/>
/> НР-2
/>
/> HP-1
Рис. 9 Технологиявыполнения ВКР по теме “Разработка учебного курса Теоретические основыинформатики” Слайд № 3. Программа информатики для X-XII классов, рекомендованная Министерством образования РФ в 2001/2002 учебном году Существующий ГОС второго поколения по профилю 540203 – информатика Содержание раздела «Теоретическая информатика» школьного предмета «Информатика» Содержание дисциплины ДПП.04 «Теоретические основы информатики» ГОС высшего профессионального образования направления физико-математическое образование профиль информатика
1.Информация и информационные процессы
2.Моделирование и формализация
3.Математические и логические основы информатики
4.Алгоритмизация и программирование
1.Теория формальных языков
2.Теория алгоритмов вычислительной математики
3.Теория информации
4.Дискретная математика Слайд № 4
Учебный курс нового содержания дисциплин ДПП.04 – Теоретические основы информатики, ориентированные на школу
1. Информатика: предмет и методы.
1.1. Информатика научная и учебная дисциплина.
1.2. Методы информатики.
2. Информация и информационные процессы.
2.1. Элементы теории информации
2.2. теоретические основы информационных процессов.
3. Введение в вычислительный эксперимент.
3.1. Формализация и моделирование.
3.2. Информационные модели описательных и точных наук.
4. Алгоритмы и методы алгоритмизации.
4.1. Общая теория алгоритмов.
4.2. Прикладная теория алгоритмов.
4.3. Типовые исполнители алгоритмов.
5. Теория преобразователей информации (школьная тема: Алгоритмизация и программирование).
5.1. Логические автоматы.
5.2. Конечные автоматы.
5.3. Компьютер как универсальный автомат с программным управлением.
5.4. Теоретическое программирование: от алгоритма к программе.
4.6.Рекомендации по оценке качества ВКР и защите в ГАК [62-64]
Законченная исоответствующим образом оформленная ВКР, подписанная бакалавром и консультантом(если был назначен), передается научному руководителю, который после проверкисодержания и качества оформления, подписывает титульный лист и сдаетразвернутый письменный отзыв объемом 1-2 страницы заведующему кафедройинформатики. В отзыве отмечается актуальность темы, теоретический уровень ипрактическое значение ВКР, ее новизна, а также недостатки.
Заведующий кафедройинформатики, где выполнялась ВКР по направлению физико-математическоеобразование бакалавра профиль информатика рассматривает работу и знакомится сотзывом научного руководителя. При положительной оценке качества ВКР,заведующий кафедрой назначает дату и время заседания преподавателей дляпредварительной защиты ВКР на кафедре и решает вопрос о допуске бакалавра кзащите ВКР в государственной аттестационной комиссии.
В процессе подготовки кзащите ВКР бакалавр должен ознакомиться с отзывом научного руководителя изаключением кафедры информатики, продумать ответы по существу сделанныхзамечаний научного руководителя, преподавателей, заведующего кафедрой,принимавших участие в предварительной защите ВКР.
Тезисы доклада ииллюстративный материал презентации следует согласовать с научнымруководителем.
Защита ВКР в ГАКпроводится публично в сроки, установленные в приказе по университету, наоткрытом заседании Государственной аттестационной комиссии. К защитедопускается работа, которая соответствует требованиям государственногообразовательного стандарта по высшему профессиональному образованию понаправлению Физико-математическое образование профиль Информатика иметодическим рекомендациям учебно-методического объединения (УМО) высшихучебных заведений России по педагогическому образованию (Учебно-методическийсовет физико-математического образования, Учебно-методическая комиссия поинформатике).
Цель защиты ВКР –определить уровень знаний выпускника бакалавриата педагогического университетапо определенной проблеме физико-математического образования профиляИнформатика, степень владения теоретическими знаниями и практическими умениямирешать вопросы по теме ВКР, определяющими уровень профессиональнойподготовленности бакалавра.
Во время защиты ВКРбакалавр должен сделать краткий доклад (до 10-12 мин.) о содержании проведенныхнаучных исследований по актуальной теме, о состоянии проблемы по теме, охарактеристике объекта и предмета исследования и кратко изложить содержаниерезультатов теоретических и экспериментальных исследований. Главное вниманиенеобходимо уделить полученным научным результатам, разработанным предложениям исделать выводы по работе в целом.
После окончания докладабакалавр должен кратко, но исчерпывающе ответить на вопросы членов ГАК иприсутствующих в аудитории. на основе отзыва научного руководителя, докладабакалавра и его ответов на поставленные вопросы при защите ВКР, членами ГАКвыставляется общая оценка о качестве выполненной работы и уровнепрофессионализма защищающегося.
После защиты ВКРПредседатель ГАК объявляет решение, которое затем оформляется приказом попедагогическому университету о присвоении научной степени бакалаврфизико-математического образования профиль Информатика.
4.7. Литератураи документы, рекомендованные бакалавру физико-математического образованияпрофиль информатики для выполнения ВКР
1. Научныестуденческие работы: методические рекомендации для преподавателей и студентов.Хабаровск: ХИНХ, 1989.
2. Ашеров А.Т.,Губинский А.И. Методические указания по работе над кандидатской диссертацией потехническим наукам. Харьков. УЗПИ, 1988, 64 с.
3. Гитис Э.И. работанад кандидатской диссертацией – Приборы и системы управления, 1984, № 1, с. 39– 41.
4. Как писатьвыпускную квалификационную работу на физико-математическом факультете. Рязань:РГПУ им. С.А. Есенина, 1999.
5. Государственныйобразовательный стандарт высшего профессионального образования направление:540200 Физико-математическое образование степень (квалификация) – бакалаврфизико-математического образования. Министерство образования российскойФедерации. Москва. 2000.
6. Государственныйобразовательный стандарт специальность: 030100 – Информатика квалификация:учитель информатики.
7. Крейг А., РосниК. Наука: энциклопедия. Пер. с англ. М.: РОСМЭН, 1996, 125 с.
8. Марценюк-КухарукЛ.О. Основы науковедения: Учебно-методическое пособие. Киев: Укр. НИИНТИ. 1990,72 с.
9. Глушко И.М.,Сидоренко В.М. Основы научных исследований. Учебное пособие для вузов. Харьков:Вища школа, 1989, 223 с.
10. Фрумкин Р.А.Михеев О.В. Основы научных исследований. Учебное пособие для студентов. М: МГИ,1990, 144 с.
11. Писарева Т.Е.,Писарев В.Е. Поговорим о терминах. Вестник высшей школы. 1980. Вып. 6, с.19021.
12. Роберт И.В.Совершенные информационные технологии: Дидактические проблемы. Перспективыиспользования. М: «Школа-пресс», 1994, 206 с.
13. Наука,образование и технологии в России. Сб. научно-аналитических обзоров. М: ИНИОН,1996.
14. Харченко В.К. Какзаниматься наукой? Белгород: БГПУ, 1996.
15. Максименко А.Н.Лекции по методике научно-исследовательской и научно-литературной работы. Л:Военно-медицинская академия. 1972.
16. Андреев Н.Д.Теория как форма организации научного знания. М: Наука, 1979.
17. Петрясь К.Д.Вопросы методологии исторической науки. Киев: высшая школа, 1976.
18. Философия иметодология науки: учебник для вузов. 1994, 41, 2.
19. Суслов И.П.Методология экономического исследования. М: Экономика, 1983, 216 с.
20. Панчук М.Н.,Дасман Б.Д. Квазиметрический метод оценки научно-технической статьи.Научно-техническая информация. Серия 2, 1974, № 4, с. 15-20.
21. Полонский Б.М.Методы определения новизны результатов педагогических исследований. Советскаяпедагогика. 1981, № 1. с. 64 – 70.
22. Косолапов В.В.Информационно-лексический анализ научного исследования. Киев: Наукова думка, 1976,147 с.
23. Научная инаучно-организационная деятельность. РАН ДВО. Владивосток: Дальнаука, 1996, 96с.
24. Энгельгард В. Ещераз о научном поиске – его эмоции и конфликты. Наука и жизнь. 1969. № 10.
25. Рудзит Р.Б. Онекоторых методических принципах. Вестник высшей школы. 1981, вып. 1, с. 15.
26. Шульга З.П. Ометодике научно-исследовательской работы. Киев: Вища школа, 1978, 130 с.
27. Биографическийпоиск информации по учебным дисциплинам. Введение в специальность«Библиотековедение и библиография». М: 1983, 150 с.
28. Гриханов Ю.А. Чтонужно знать каждому о библиотеке. М: Книга, 1997, 120 с.
29. Варшавский К.М.Организация труда научных работников. М: экономика, 1975.
30. Гецов Г. Какписать книги, журналы, газеты. М: Знание, 1989, 142 с.
31. Квиткина Л.Г.Научное творчество студентов. М.: МГУ, 1982, 108 с.
32. Основы научныхисследований и техники экспериментов. Текст лекций. Челябинск: ЧПИ, 1989, 125с.
33. Приказ МО РФ олицензировании РГПУ им. А.И. Герцена на право ведения образовательнойдеятельности по направлению 540100 Естественнонаучное образование профиль540106 Информатика.
34. Проектнациональной доктрины образования в РФ «Педагогические вести» № 1-2 январь 2000года.
35. Колин К.К. Напути к новой системе образования. Институт фундаментальной и прикладнойинформатики. М: РАЕН, 1997, 32 с.
36. Апатова Н.В.Информационные технологии в школьном образовании. М: ИОШ РАО, 1998, 228 с.
37. Концепцияинформатизации сферы образования российской федерации Министерства образованияРоссии. Гос. НИИ системных исследований. Бюллетень № 3-4, 1998, 322 с.
38. Математика иинформатика. Учебник для гуманитарных факультетов педагогических вузов. СПБ:РГПУ ИМ. А.И. Герцена, 2001, 392 с.
39. Симур Пейперт.Образование в просвещенном обществе. Новые технологии в школьном образовании вРоссии. Компьютерные инструменты в образовании. 2001, № 2, с. 24-28.
40. Колин К.К.Фундаментальные основы информатики: Социальная информатика. Учебное пособие длявысшей школы. М: Академический проект, 2000, 352 с.
41. Юсупов Р.М.,Заболотский В.П. Научно-методические основы информатизации. РАН. Санкт-Петербургскийинститут информатики и автоматизации. СПб. «Наука», 2001 г.
42. Игнатьев Н.Б.Информатика устойчивого развития. СПб. Госуниверситет, 2000, 90 с.
43. Аналитическийобзор по проблеме «Образование и информатика» (Понятия, состояния,перспективы). Москва: Институт проблем информатики. РАН, 1996).
44. Конференцияинформатизации сферы образования Российской Федерации. Бюллетень «Проблемыинформатизации высшей школы», № 3-4, 1998.
45. Кинелев В.Г.Политика в области образования и новые информационные технологии. Национальныйдоклад РФ на II Международном конгрессе ЮНЕСКО«Образование и информатика». М.: Госкомвуз, 1996.
46. Колин К.К.Информационный подход как фундаментальный метод научного познания. Москва: РАЕН«Институт фундаментальной и прикладной информатики», 1998.
47. Румянцев И.А. идр. Физико-математическая школа высокой информационной культуры –педагогическая информатика. 2000, № 2, с. 10-15.
48. Васильева В.М.,Иезуитов А.Н., Румянцев И.А. Информационное пространство информатики впарадигме «Наука, культура, образование» (Методология информационногообщества). Педагогическая информатика. 2001, № 1.
49. Степанов С.А.Информатика. Методическое пособие по непрерывному компьютерному образованию.СПб. УКВЦ, 1999, 54 с.
50. Круподерова Е.П.Информационные технологии в средней школе. (ИЗ опыта экспериментальной работыСШ № 43 г. Мурманска). Мурманск. ГМЦИТ, 1995, 38 с.
51. Учебно-методическийкомплекс для подготовки преподавателей информатики. Отчет по НИП. 4.3.1.Министерства образования РФ. СПб: РГПУ им. А.И. Герцена. 1992-1995.
52. Учебный план РГПУим. А.И. Герцена по направлению 540200 Физико-математическое образованиепрофиль 540203 – Информатика.
53. Кальнин С.М.,Румянцев И.А., Соломин В.П., Степанов С.А. Информационное проектированиеучебного процесса (теория и практика анализа и синтеза педагогическихмакросистем НИТО). Учебное пособие под ред. профессора В.П. Соломина. СПБ:Образование, 1997, 234 с.
54. Рабочий учебныйплан кафедры информатики по физико-математическому образованию бакалавровпрофиль информатика.
55. Обэкспериментальном преподавании курса информатики и информационных технологий в2001/2002 учебном году. Ж-л «Информация и образование» № 6, 2001. с. 2 – 15.
56. Примернаяпрограмма по информатике для 11 – 12 классов общеобразовательной школы. Ж-л«Информация и образование» № 8, 2002. с. 14-18.
57. Статьи д.п.н.Кузнецова А.А. в журналах «Информатика и образование» № 1, 1997, с. 12-19, №6, 1997, с. 13-21, № 1, 2002, с. 10-16, № 2, 2002, с. 12-17.
58. Бешенков С.А.Информатика: Единый курс от школы до вуза. Информатика и образование, № 7,2002, с. 2-5.
59. Поршнев С.В. Огосударственном образовательном стандарте высшего профессионального образованияпо специальности «Информатика» — Педагогическая информатика, № 4, 2002, с.62-67.
60. Научныестуденческие работы. Общие требования к содержанию и оформлению. Под ред. Г.А.Коростеловой. Хабаровск: ХИНХ, 1989, 27 с.
61. Джей Э.Эффективная презентация. Пер. с англ. Минск: Амалфея, 1996, 208 с.
62. Соколов В.М.Стандарты в управлении качеством образования. Монография. Нижний Новгород: ННГУим. Лобачевского, 1993, 95 с.
63. Беспалько В.П. Окритериях качества подготовки специалиста. Вестник высшей школы, 1998, № 1, с.3-8.
64. Симонов В.П.Качество образования: что в основе: Как его определить? Стандарты и качество.1994, № 2, с. 55-58.
П Р И Л ОЖ Е Н И Я
кметодическим рекомендациям по выполнению ВКР бакалавром физико-математическогообразования
профильинформатика
Приложение1. Программа учебной дисциплины «Основы научных исследований»*
ВВЕДЕНИЕ
Учебный курс «Основы научных исследований» (ОНИ)относится к дисциплине, изучение которой предусмотрено государственнымобразовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению540200 Физико-математическое образование профиль 540203 Информатика
Данная дисциплина формирует у студентов знания,умения и навыки в области теории и практики основ научных исследований –основного направления деятельности бакалавра образования.
Важнейшими задачами курса «ОНИ» является:
- ознакомлениестудентов с общими сведениями о науке и научных исследованиях;
- обучениестудентов методам и методологии научных исследований;
- обучениестудентов формам и методам работы с литературой;
- обучение студентов методике оформления результатов научно-исследовательскойработы;
- вооружениестудентов необходимыми знаниями в области презентации
научно-исследовательской работы.
Методика изучения курса «Основы научных исследований»предусматривает усвоение теоретических аспектов в форме лекционных занятий,практические занятия по методам научных исследований, самостоятельную работустудентов по изучению отдельных тем, подготовку сообщений и написаниерефератов.
Условием успешного освоения данной дисциплины являетсявыполнение индивидуальных заданий. По результатам обучения проводится зачет.
Методические указания содержат тематику практических занятий,темы рефератов, вопросы к зачету и список необходимой литературы.ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. Общие сведения онауке и научных исследованиях
Понятие науки, ее роль в информатике.Классификация наук. Потенциал российской науки. Научные исследования: понятие,формы организации, виды научных работ.
Тема 2. Выбор иобоснование темы научного исследования
Научные направления в информатике. Тема исследования каксоставная часть проблемы, охватывающая ряд вопросов конкретного исследования.
Факторы, определяющие выбор темы научного исследования.Приемы и способы выбора темы научного исследования.
Критерии выбора и обоснования темы научногоисследования: актуальность темы, научная новизна, практическая значимость.
Формулирование целей научного исследования,определение задач, объекта и предмета исследования
Тема 3. Информационноеобеспечение научных исследований
Источники информации: вторичные, первичные.
Сбор вторичных данных. Организация работы в вузовскойбиблиотеке при информационном поиске, ее фонды и их структура. Правилапользования библиотекой [27, 28].
Справочно-поисковый аппарат библиотеки: алфавитный,систематический, электронный каталог. Систематическая картотека статей.Тематические картотеки. Фонд справочных библиографических и информационныхизданий.
Межбиблиотечный абонемент.
Другие организации, предоставляющие вторичнуюинформацию: государственное статистическое управление, научно-исследовательскиеинституты, коммерческие фирмы.
Последовательность ознакомления с источниками литературы.
Рабочий каталог исследователя: назначение, порядок составления.
Приемы ознакомления с книгами, периодическими изданиями. Записи.
Сбор, первичных данных. План сбора первичныхданных: определение методов исследования с использованием информационныхресурсов Интернет. Требования к организации информационного поиска сиспользованием литературных источников и ресурсов Интернет.
Тема 4. План научногоисследования
Виды планов научного исследования: перспективный, рабочий.
Требования, предъявляемые к плану научной работы.
Общая архитектоника научной работы: аннотация(реферат на 1 стр., отражающий основное содержание); введение (обоснованиетемы, формулировка целей исследования); изложение, основное содержание научногоисследования (несколько глав или разделов); заключение (выводы); списокиспользованных источников.
Формы плана научного исследования (простой план, сложныйплан), целесообразность применения.
Тема 5. Выполнение научного исследования итехника оформления его результатов
Аналитико-критическая обработка собранной информации: приемы,результаты (аналитический обзор по теме, формирование гипотезы, уточнение плананаучного исследования).
Содержание собственно исследовательского этапа научногоисследования: доказательство гипотезы; формирование выводов и рекомендаций;научный эксперимент; корректировка выводов и рекомендаций.
Оформление результатов научного исследования. Виды научныхдокументов: реферат, статья, монография, отчет о НИР.
Тема 6. Презентациянаучного исследования
Основные понятия темы: презентация, ведущий, аудитория,визуальные вспомогательные средства и иллюстрации.
Планирование презентации. Определение целей и аудитории,подготовка состава доклада, анализ его содержания, репетиция выступления,определение времени выступления и последовательности. Разработка сценарияпрезентации.
Подготовка презентации. Работа с текстомвыступления. Подача материала. Основные виды визуальных вспомогательных средстви иллюстрации. Разработка визуальных средств: способы и требования к качеству.
Этапы презентации.
Репетиция презентации.
Подготовка местапроведения презентации.
Проведение презентации.ТЕМАТИКА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Тема 1. Общие сведения онауке и научных исследованиях
1. Понятие науки, ее рольв информатике
2. Сущность и организация научных исследований, их виды.
3. Организация НИРС в вузе.
Задания:
1. Составитьличный тезаурус «Наука и научные исследования»
Литература
1. Научные студенческие работы: методические рекомендации для преподавателей истудентов. -Хабаровск: ХИНХ, 1989.
2. Основынаучных исследований /Под ред. В.И. Крутова, В.В. Попова. -М.: Высшая школа,1989.
3. Философия и методология науки: Учебник для высших учебных заведений. Ч 1, 2. -М.: SVR, 1994.
Тема 2. Выбор иобоснование темы научного исследования
1. Основныенаправления научных исследований в информатике
2. Выбортемы исследования, факторы, способы.
3. Критерииобоснования темы научного исследования.
4. Определениецелей и задач научного исследования.
Задание
1. Выбратьи обосновать тему научного исследования.
2. Определитьцели и задачи выбранной темы научного исследования.
Литература
1. АкановБ.А., Карамзин Н.А. Основы научных исследований: Учебное пособие. -Алма-Ата:Ментен, 1989. -133 с.
2. ГрушкоИ.М., Сидоренко В.М. Основы научных исследований: Учебное пособие для вузов.-Харьков: Вища школа, 1989. -223 с.
3. ШульгаЗ.П. О методике научно-исследовательской работы. -Киев: Вища школа, 1978.—130 с.
Тема 3. Информационноеобеспечение научных исследований
1. Видыисточников информации.
2. Основныеотделы библиотеки: их функции и услуги, предоставляемые читателям.
3. Правилапользования библиотекой.
4. Организацияпоиска вторичных данных в библиотеке вуза.
5. Организацияработы исследователя при сборе вторичной информации.
6. Сборпервичных данных.Задание
Составить библиографию по выбранной теме научногоисследования (в форме списка источников литературы).Литература
1. Библиографическийпоиск информации по учебным дисциплинам //Введение в специальность«Библиотековедение и библиография». -М., 1983.-150 с.
2. Гриханов Ю.А. Что нужнознать каждому о библиотеке. -М.: Книга, ' 1997.-120 с.
3. Первокурсникуо правилах работы в библиотеке вуза: Методические рекомендации для студентов I курса всех факультетов.-Новосибирский электротехнический институт, 1988.
Тема 4. План научногоисследования
1. Видыпланов научного исследования, требования к их составлению.
2. Формыпланов научного исследования.
3. Структуранаучно-исследовательской работы.
Задание
1. Составитьрабочий план по выбранной теме.
2. Определитьпримерную структуру выбранной темы научного исследования.
Литература
1. ВаршавскийК.М. Организация труда научных исследований. -М.: Экономика, 1975. -109 с.
2. Наумченко И.Л.Самостоятельный учебный труд студентов. — Саратов, 1984.-148 с.
3. Пискунов М.У. Организацияучебного труда студентов. -Минск, 1982. -142с.
Тема 5. Выполнение научного исследования и техника оформления егорезультатов
1. Анализсобранной информации.
2. Содержаниенаучного поиска этапов. Организация собственно теоретического иэкспериментального научного исследования.
3. Оформлениерезультатов научного исследования.
Задание
1. Выполнитьоформление текста научного исследования в соответствии с требованиями (см.параграф 4.4. настоящих методических рекомендаций).
2. Написать текст аннотациипо выбранной теме (см. прил. 2).
Литература
1. КосолаповВ.В. Информационно-логический анализ научного исследования. -Киев: Науковадумка, 1986. -147 с.
2. Научные студенческиеработы. Общие требования к содержанию и оформлению /Под ред. Г.А. Коростелевой.-Хабаровск: ХИНХ, 1989. -27с.
Тема 6. Презентациянаучного исследования
1. Планированиепрезентации.
2. Подготовкапрезентации.
3. Использованиена презентации визуальных вспомогательных средств и иллюстраций.
4. Проведениепрезентации.
Задание
1. Подготовитьвспомогательные визуальные средства (иллюстрацию) к выступлению.
2. Подготовитьдоклад о проведенном научном исследовании.
Литература
1. ДжейЭ. Эффективная презентация /Пер. с англ. -Минск: Амалфея, 1996.-208 с.
2. КвиткинаЛ.Г. Научное творчество студентов. -М.: МГУ, 1982. -108 с.
ТЕМАТИКА РЕФЕРАТОВ ПО КУРСУ«ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ»
1. Особенностинауки, ее роль в современном обществе.
2. Организациянауки в России: проблемы и перспективы.
3. Видынаучных исследований, их основные направления.
4. ОрганизацияНИРС в вузах.
5. Организацияи методика самостоятельной работы студентов.
6. Путисовершенствования умений и навыков самостоятельной работы студентов.
7. Формыи методы работы с книгой.
8. Правилапроведения презентации.
9. РольНТП в решении глобальных проблем человечества.
10. Творческийподход к научно-исследовательской деятельности.
ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ ПОКУРСУ «ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ»
1. Понятие«наука», ее роль в информатике.
2. Классификациянаук.
3. Научныеисследования: определение, виды.
4. ОрганизацияНИРС в вузе.
5. Основныенаправления научных исследований в информатике.
6. Факторы,определяющие выбор темы научного исследования.
7. Критерииобоснования темы научного исследования.
8. Формированиецелей и задач научного исследования.
9. Видыисточников информации.
10. Характеристикаосновных отделов библиотеки, их функции и услуги, предоставляемые читателям.
11. Организацияпоиска вторичных данных в библиотеке вуза.
12. Организациясбора вторичной информации.
13. Способысбора первичных данных.
14. Видыпланов научного исследования.
15. Требования,предъявляемые к плану научной работы.
16. Формыпланов научного исследования.
17. Структуранаучно-исследовательской работы.
18. Анализсобранной информации.
19. Содержаниетеоретического и экспериментального (исследовательского) этапа научногоисследования.
20. Техникаоформления результатов научно-исследовательской работы.
21. Планированиепрезентации научного исследования.
22. Подготовкапрезентации научного исследования.
23. Характеристикавизуальных вспомогательных средств и иллюстраций.
24. Проведениепрезентации научного исследования.
СПИСОКРЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. АкановБ.А., Карамзин Н.А. Основы научных исследований: Учеб.пособие. -Алма-Ата:Мектен, 1989.-133 с.
2. Андреев В.Л. Основы научных исследований: Учеб пособие для студентов. -М.:МКИ, 1990. -104 с.
3. ВернейИ.И. Основы научных исследований (практика исследовательской работы): Учеб.пособие. -Калинин: КПИ, 1989. -100с.
4. БолдинА.П., Максимов В.А. Основы научных исследований и УНИРС: Учеб. пособие. -М.:МАДИ, 1990. -76 с.
5. ВаренникВ.В., Шишкин А.В. Основы научных исследований: Учеб. пособие. -М.: МИНХ, 1990.-60 с.
6. ГаврилинИ.В., Леонтьев Ю.А. Основы научных исследований: Текст лекций. -Владимир: ВПИ,1990. -48 с.
7. ГецовГ. Как писать книги, журналы, газеты. -М.: Знание, 1989. -142 с.
8. ГрушкоИ.М., Сидоренко В.М. Основы научных исследований: Учеб. пособие для вузов.-Харьков: Вища школа, 1989. -223 с.
9. ДжейЭ. Эффективная презентация /Пер. с англ. -Минск.: Амалфея, 1996. -208 с.
10. ЕрошенкоГ.П., Хамутов О.И. На пороге научной карьеры (Методика и психология научнойработы): Учеб. пособие. -Барнаул: АГТУ, 1996.-72с.
11. Иллюстрированныйтолковый словарь русской научной и технической лексики. -М.: Руссо, 1994. -800 с.
12. КоваленкоЕ.С. Основы научных исследований. Учеб. пособие. -Томск: ТУ, 1989.-193 с.
13. КоптевВ.В. Основы научных исследований и патентоведение. Учеб. пособие для вузов.-М.: Колос, 1993. -144 с.
14. КотлерФ. Основы маркетинга /Пер. с англ. -Сиб.: АО «Коруна», 1994.
15. КрейгА., Росни К. Наука: Энциклопедия. /Пер. с англ. -М.: Росмэн, 1996.-125 с.
16. ЛакиревС.Г. Основы научных исследований: Учеб. пособие. -М.: МТН, 1990.-114с.
17. Марценюк-КухарукП.О. Основы науковедения: Учебно-метод. пособие. -Киев: Укр НИИНТИ, 1990. -72с.
18. Наукаи человечество: международный ежегодник. -М.: Знание, 1995. 197 с.
19. Наука,образование и технология в России: Сб. научно-аналитических обзоров. -М.:ИНИОН, 1996.
20. Научныеорганизации России: Справочник. -М.: ЦИСН, 1993. -286 с.
21. НиколаевИ.А. Приоритетные направления науки и технологии: Выбор и реализация. -М.:Машиностроение, 1995.
22. Образование и наука на пороге третьего тысячелетия: Материалы международного конгресса.-Новосибирск: СО РАН, 1995.
23. Основы научных исследований и техники экспериментов: Текст лекций.-Челябинск: ЧПИ, 1989. -125 с.
24. РАНДВО. Научная и научно-организационная деятельность в 1995 г. -Владивосток:Дальнаука, 1996. -96 с.
25. ТрифоноваМ.Ф. Основы научных исследований: Учеб. пособие для вузов. -М.: Колос, 1993.-238 с.
26. ФрумкинР.А., Михеев О.В. Основы научных исследований: Учеб.пособие для студентов.-М.: МГИ, 1990. -114с.
27. ХарченкоВ.К. Как заниматься наукой? -Белгород: БГПУ, 1996.
Шевелев Ю.А.,Удовицкий В.И. Основы научных исследований: Учеб.пособие. -Кемерово: Куз ГТУ,1995. -39 с.
Приложение2
Программаучебной дисциплины «Теоретические основы информатики» (в сравнении с разделом 1«Теоретическая информатика» школьного предмета)*Содержание разделов и тем дисциплины ТОИ, изучаемой в РГПУ им. А.И. Герцена [53] Содержание раздела 1 «Теоретическая информатика» для школ гуманитарного и естественного профилей (Программа информатики уровня А) [55]
1. Информатика: предмет и методы
1.1.Информатика – научная и учебная дисциплина (История возникновения и развитие. Современное понятие. Два научных направления в предметной области информатики: компьютерное и информационное. Определение информатики как науки. Эволюция сферы применения. Объект, предмет и задачи информатики. Место информатики в системе наук. Вещественно-энергетическая и информационная картины мира. Триада: вещество, энергия и информация. Взаимосвязь с математическими науками. Информатика и кибернетика. Классификация информатики: теоретическая, педагогическая и прикладная отраслевая).
1.2.Методы информатики (Информационный подход как фундаментальный метод научного познания. технологический цикл информатики. вычислительный эксперимент. Классификация методов информатики: метод математического моделирования. Метод распознавания образов, метод представления знаний).
1. Теоретическая информатика
2. Аппаратные и программные средства информатизации
3. Информационные и коммуникационные технологии
4. Социальная информатика
2. Информация и информационные процессы
2.1.Элементы теории информации (Определение и свойства информации. Знак, сигнал и сообщение. Алфавитный способ представления информации. Алфавит, слово и языки кодирования информации. Двоичная система счисления как универсальный способ кодирования информации. Информация аналоговая и дискретная. Преобразование аналоговой информации в дискрецию (теорема Котельникова). Измерение информации (Теорема Шеннона). Величины объема информации. Кодирование текстовой, графической, числовой информации).
2.2.Теоретические основы информационных процессов (теоретический базис информационного процесса: система, информация, модель. Понятие системологии и информалогии. Возникновение, распространение, функционирование и использование информации. Роль вычислительных машин в автоматизации информационных процессов. Автоматизированные информационные системы и их классификация). 1.1. Информация и информационные процессы. Вещественно-энергетическая и информационная картина мира. Кодирование информации с помощью знаковых систем. Кодирование генетической информации. Кодирование аналоговой (непрерывность), графической и звуковой информации методом дискретизации.
3. Введение в вычислительный эксперимент.
3.1.Формализация и моделирование (Моделирование как метод познания в коде. Оригинал, модель, аналогия, гипотеза. математический аппарат формализации предметных моделей. Модели систем массового обслуживания. Модели деловых игр. Модели оптимизации и другие).
3.2.Информационные модели описательных и точных наук (Организация вычислительного эксперимента и роль предметных моделей. Модели информационных процессов. Классификация моделей информатики. Классификационные модели и их приложения. Динамические модели кибернетических систем. Автоматные или логико-лингвистические модели. Примеры моделирования информационных процессов в гуманитарных, физико-математических, технологических и социально-экономических научных областях знаний). 1.2. Моделирование и формализация (Моделирование как метод познания. Материальные и информационные модели. Формализация как основной этап построения модели. Формализация текстовой и графической информации. Объект и его свойства. Система как целостная совокупность объектов (элементов). Модели изменения систем и модели состояния систем. Различные типы информационных моделей. Свойства моделей. Построение и исследование с помощью компьютера информационных моделей из физики, биологии, экономики, экологии и других областей наук и отраслей).
4. Алгоритмы и методы алгоритмизации
4.1.Общая теория алгоритмов (Введение в теорию алгоритмов и ее информационное умение. Алгоритм и его свойства. Об истории термина «алгоритм». Интуитивное понятие алгоритма, свойства алгоритмов: классификация алгоритмов в приложениях: численные, логические, эмпирические и эвристические. Алгоритм, алфавит и информация. Представленные алгоритмические системы математики. Рекурсивные функции. Максимы Тьюринга-Поста. Нормативные алгоритмы Маркова. Математические проблемы алгоритмов. Логичность, неразменность. Формальные языки и грамматики. Синтаксис и семантика формальных языков. 1.4. Алгоритмизация и программирование. (Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов. Способы записи алгоритмов. Система команд исполнителя. Формальное исполнение алгоритмов. Основные алгоритмические структуры: линейная, ветвление, цикл. Вспомогательные алгоритмы. Процедурное программирование: основные типы и структуры данных. Переменные массивы. Объектно-ориентированное программирование: объекты-свойства и методы, событийные и общие процедуры. Графический интерфейс-форма и управляющие элементы). Способы представления алгоритмов: строчная словесная
запись. Графические формы. Языки псевдокодов. Алгебраические и геометрические формализмы теории алгоритма).
4.2.Прикладная теория алгоритмов (методы алгоритмизации информационных процессов. Расширение понятия алгоритма в кибернетической интерпретации. Аксиоматика алгоритмики систем информатики. Структурная теорема Бомэ и Джаконини. Алгоритмические языки внемашинной формализации. Об истории проблемы алгоритмических языков и их классификация. Графовые, логические и метрические схемы алгоритмов в приложениях).
4.3.Типовые исполнители алгоритмов (введение в алгоритмику. Исполнители алгоритмов. Алгоритмы вспомогательные. Алгоритм-вычислитель. Алгоритм-логик. Алгоритм-геометр. Алгоритмические модели. Агент-технологии. Многоуровневые языки системной формализации. Примеры отраслевых алгоритмических систем).
5. Теория преобразователей информации.
5.1.Логический автомат. (Логика состояний. Логические автоматы. Понятие булевой функции. Законы математической логики. Анализ и синтез переключателей схем. таблицы истин. Методы минимализации логических уровней. Примеры логических схем в функциональных блоках компьютера: демифр, метрические схемы. Синтез автомата в заданном логическом базисе).
5.2.Конечные автоматы (Понятия исследовательских схем. Логика состояний и событий. Автомат с памятью. Способы анализа и синтеза конечных автоматов. Таблицы входов и состояний. Структурная теория автоматов. Принципы работы автоматов в функциональных схемах компьютера: триггер, регистр, счетчики).
5.2.Компьютер как универсальный автомат с программным управлением. (Принципы фон Неймана. Эволюция автоматизации вычислений. Микрокалькулятор, компьютер, ЭВМ 5 поколения. Архитектура компьютера: ЦПУ, ПЗУ, ОЗУ, модель работы процессора. Ввод-вывод информации. Представление информации. Мультипрограммный режим работы компьютера: памятка, коллективного пользования, реального времени. История вычислительной техники.
5.3.Теоретическое программирование от алгоритма к программе. (Машинный алгоритм. Алгоритм-программа над знаниями. Программа-алгоритм над памятью. Этапы эволюции техники программирования. Компьютерные учебные программы. Среды конечного пользователя). 1.3. Математические логические основы информатики. (Двоичная система счислений. Двоичная арифметика. Основы логики. Алгебра высказываний. Базовые логические функции. Логические законы и правила преобразования логических выражений. Построение таблиц истинности логических выражений. Логические схемы основных устройств компьютер: сумматор, регистр).
Приложение3
Списокосновной и дополнительной литературы, рекомендованной бакалавру для выполненияВКР по направлению 540200 Физико-математическое образование профиль Информатика(к ГОС второго поколения)*
ДПП.01. ЯЗЫКИ И МЕТОДЫПРОГРАММИРОВАНИЯ
Основнаялитература
1. Абрамов В.Г.,Трифонов Н.П., Трифонова Г.Н. Введение в язык Паскаль. – М., 1988.
2. Абрамов С.А. Элементы анализа программ. – М., 1986.
3. Баранова Е.В., Топорнина О.А. и др.Методические рекомендации к выполнению лабораторных работ по курсу«Алгоритмизация и программирование» – СПб.,1997.
4. Баранова Е.В. Объектно-ориентированноепроектирование при обучении современным информационным технологиям: Монография.– СПб., 2000./>
5. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерамиприложений на C++. – 2-е изд. – М.; СПб., 1998../>
6. Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных = Программы. – М.,1989.
7. Грабер М. Введение в SQL. – М., 1996./>
8. Грис Д. Наука программирования. – М.,1984.
Дополнительнаялитература
1. Гудман.С.,Хидетниеми С. Введение в разработку и анализ алгоритмов. – М., 1981.
2. ДарахвелидзеБ.Г., Марков Е.Б. Delphi – среда визуального программирования. – СПб., 1996.
3. Касьянов В.Н., Сабельфельд В.К. Сборник заданий попрактикуму на ЭВМ. Учебн. пос. для вузов. – М., 1986.
4. Шумаков П.В., Фаронов В.В. Delphi 5 – руководство разработчикабаз данных. – М., 2000.ДПП.02. АРХИТЕКТУРА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Основная литература
1. Айден К., Фибельман Х, Крамер М. Аппаратные средства PC.энциклопедия аппаратных ресурсов персональных компьютеров. – СПб., 1996.
2. Белозеров С.А. 220 прикладных программ. Архиваторы, отладчики,взломщики, грабилки, драйверы, просмотрщики, программы печати и др. – М., 1997.
3. Борзенко А. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация. – М., 1996.
4. Шляго А. Н. Информатика. Учебное пособие. – СПб., 1999.
Дополнительная литература
1. Кравацкий Ю., Рамендик М. Выбор, сборка, апгрейд качественногокомпьютера. – М., 1998.
2. Пильщиков В. Н. Программирование на языке ассемблера IBMРC. – М., 1996.
3. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. – М., 1999.
4. Штайнер Й., Валентин Р. Windows 98. Справочник.– М., 1997.
ДПП.03. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ
Основнаялитература
1. Олифер Г.В., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Учебник. – СПб.,1999.
2. Гончаров А. HTML в примерах. – СПб., 1997.
Дополнительнаялитература
1. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных. – М., 1999.
2. LINUX, Медиа Хауз. 2000.
3. Липаев В.В. Системное проектирование сложных программных средств дляинформационных систем. Синтег. – М., 1999.ДПП.04. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ
Основная литература:
1. Каныгин Ю.М.Теоретическая информатика. – К., 1993.
2. Анисимова Н.С., Баранова Е.В., ДунаевА.И., Погорелов В.И., румянцев И.А., Топорника О.А. Информатика ивычислительная техника: алгоритмизация и основы программирования. Учебноепособие под общей редакцией д.т.н., профессора И.А. Румянцева и к.т.н., доцентаВ.И. Погорелова. СПб:: ЛГОУ, 1997, 132 с.
3. Энциклопедия:Информатика для начинающих. Под ред. Поспелова Д.А. – М., 1996.
4. Рыжова Н.И., Голанова А.В., ШвецкийМ.В. Упражнения по теории алгоритмов. Учебное пособие для студентовматематического факультета. СПб: Изд-во «Дмитрий Буланин», 2000, 304 с.
5. Рыжова Н.И. Элементы теоретическойинформатики: упражнения по математическим основаниям информатики. Формальныеязыки. Часть 2. Учебное пособие для студентов математического факультета. СПб:Изд-во «Дмитрий Буланин», 2000, 288 с.
6. Юзвишин И.И.Информациология. – М., 1996.
Дополнительная литература
1. Колин К.К. Социальная информатика. – М., 1998.
2. Брановский Ю.С.Введение в педагогическую информатику. – Ставрополь, 1997.ДПП.05 ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ
Основнаялитература
1. Акулич И.А.Математическое программирование. – М., 1993.
2. Алиманов С.А.,Тимохов А.В. Теория оптимизации в задачах и упражнениях. – М., 1991.
3. Вентцель Е.С.Исследование операций: Задачи, принципы, методология. – М., 1988.
4. Воробьев Н.Н. Теорияигр для экономистов-кибернетиков. – М., 1985.
5. Глухов В.В.,Медников М.Д., Коробко С.Б. Математические методы и модели для менеджмента. –СПб., 2000.
6. Ермаков С.М.,Кривулин Н.К. Элементы теории массового обслуживания: Учебное пособие. – СПб.,1998.
7. Конюховский П. Математические методы исследования операций в экономике –СПб., 2000.
8. Кузнецов Ю.Н., Кузубов В.И.,Волощенко А.Б. Математическое программирование: Учебное пособие. – М., 1980.
9. Поископтимальных решений средствами EXCEL 7.0. – СПб., 1997.
Дополнительнаялитература
1. Банди Б. Основылинейного программирования. – М., 1989.
2. Зайченко Ю.П.Исследование операций: Учебное пособие. – Киев, 1979.
3. Капустин В.Ф.Практические занятия по курсу математического программирования. – Л., 1976.
4. Петросян Л.А.,Зенкевич Н.А., Семина Е.А. Теория игр: Учебное пособие. – М., 1998.
ДПП.06 КОМПЬЮТЕРНОЕМОДЕЛИРОВАНИЕ
Основнаялитература
1. Васильков Ю.В.,Василькова Н.Н. Компьютерные технологии вычислений в математическоммоделировании. – М., 1999.
2. Инженерная икомпьютерная графика: Учебник для вузов /Под ред Э.Т.Романычевой. – М., 1996.
3. Математическиеметоды решения физических задач: Учебное пособие /Под ред. В.В.Харитонова. –М.,1991.
4. Мышкис А.Д.Элементы теории математических моделей. – М., 1994.
5. Прусаков Г.М.Математические модели и методы в расчетах на ЭВМ. – М., 1993.
6. Самарский А.А.,Михайлов А.П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. – М., 1997.
7. Тюрин Ю.Н.,Макаров А.А. Статистический анализ данных на компьютере. – М., 1998.
8. Шуп Т.Е.Прикладные численные методы в физике и технике. – М., 1990.
Дополнительнаялитература
1. Буч Г, РамбоДж, Джекобсон А. UML. Руководство пользователя. – М., 2000.
2. Гулд Х.,Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике: В 2-х частях. – М., 1990.
3. Капица С.П.,Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего. – М., 1997.
4. Кузин З.С.,Власова Е.З. Решение систем линейных уравнений методами факторизации: Учебноепособие. – СПб., 2000.
5. Шикин А.В.,Боресков А.В. Компьютерная графика. Полигональные модели. – М., 2000ДПП.07. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЛОГИКА
Основнаялитература
1. ЛихтарниковЛ.М., Сукачева Т.Г. Математическая логика. – СПб., 1998.
2. Мендельсон Э.Введение в математическую логику. – М., 1980.
3. Новиков П.С.Элементы математической логики. – М., 1973.
Дополнительнаялитература
1. Братчиков И.Л.Синтаксис языков программирования. – Л., 1976.
2. Кейслер Г., ЧенЧ. Теория моделей. – М., 1977.
3. Мальцев А.И. Алгоритмы и рекурсивные функции. – М., 1965.
4. Черч А. Введение в математическую логику. – М., 1960.
ДПП.08. ПРАКТИКУМ ПО РЕШЕНИЮПРЕДМЕТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ЗАДАЧ
Основная литература
1. БарановаЕ.В. Объектно-ориентированноепроектирование при обучении современным информационным технологиям: Монография.– СПб., 2000.
2. БучГ. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений наC++. – 2-е изд. – М., СПб., 1998.
3. ВласоваЕ.З., Ильина Т.Ю., Копыльцов А.В. HTML впримерах. – СПб., 2000.
4. ГраберМ. Введение в SQL. – М., 1996.
5. ДарахвелидзеБ.Г., Марков Е.Б. Delphi – среда визуального программирования. – СПб., 1996.
Дополнительнаялитература
1. Новиков Ф.,Яценко А. Microsoft Office 2000 в целом. – СПб., 1999.
2. Санна П. и др. Visual Basic для приложений (версия 5) в подлиннике. –СПб., 1998.Шумаков П.В., Фаронов В.В. Delphi 5 – руководство разработчика баз данных. – М., 2000.
Приложение 4
Образец титульного листа ВКРбакалавра физико-математического образования профиль Информатика
Министерство образования Российской Федерации
Государственное учреждение высшего профессиональногообразования «Российский государственный педагогический университет
имени А.И. Герцена»
Факультет математики
Кафедра Информатики
Ф. И. О.
Выпускная квалификационная работа
Тема:_____________________________________________________
Квалификация: Бакалавр физико-математического
образования профиль Информатика
Научный руководитель ВКР
Ученая степень, ученое звание
ФИО
Санкт-Петербург
2003 год