Комп’ютерно-орієнтована методична система навчання майбутніх учителів інформатики математичного програмування

Abstract

У дисертації розглянуто роль і місце математичного програмування в процесі навчання дисциплін напряму підготовки спеціальності 014.09 Середня освіта (Інформатика) у вищому педагогічному навчальному закладі, а також розглянуто можливості використання різних сучасних програмних засобів для підтримки навчання розв’язувати задачі з математичного програмування. Розроблено та науково обґрунтовано основні компоненти комп’ютерно-орієнтованої методичної системи навчання майбутніх учителів інформатики математичного програмування і формування у них системи професійної обізнаності, необхідних як у процесі фахової підготовки у вищому педагогічному навчальному закладі, так і для професійної педагогічної діяльності, самоосвіти і самовдосконалення, достатніх для використання сучасних інформаційно-комунікаційних технологій для розв’язування задач. Експериментально апробовано основні компоненти комп’ютерно-орієнтованої методичної системи навчання майбутніх учителів інформатики математичного програмування, що сприяє підвищенню рівнів фахових знань і вмінь майбутніх учителів. Досліджено стан системи підготовки майбутніх учителів інформатики до використання сучасних інформаційно-комунікаційних технологій для розв’язування задач з математичного програмування у педагогічній науці та практичній діяльності вищих педагогічних навчальних закладів III-IV рівнів акредитації. Визначено критерії оцінювання досягнутих рівнів знань та вмінь студентів з математичного програмування та показники рівнів сформованості у майбутніх учителів інформатики системи відповідних фахової обізнаності.

В диссертации рассмотрены роль и место математического программирования в процессе обучения дисциплинам направления подготовки специальности 014.09 Среднее образование (Информатика) в высшем педагогическом учебном заведении, а также рассмотрены возможности использования различных современных программных средств для поддержки обучения решать задачи по математическому программированию. В первом разделе «Психолого-педагогические основы компьютерно-ориентированной методической системы обучения математического программирования будущих учителей информатики» рассмотрены психолого-педагогические основы использования информационно-коммуникационных технологий как средства повышения мотивации учебно-познавательной деятельности в процессе обучения будущих учителей информатики математического программирования. Представлен анализ учебных программ дисциплин, на которые непосредственно опирается обучение решения задач по математическому программированию, показана важность реализации межпредметных связей информатических, математических дисциплин с математическим программированием. Выполнен анализ программных средств, используемых в процессе обучения математического программирования. Во втором разделе «Компоненты компьютерно-ориентированной методической системы обучения математического программирования будущих учителей информатики» исследовано методические аспекты обучения математического программирования с использованием современных информационно-коммуникационных технологий. Для формирования общекультурных и профессиональных знаний и умений будущих учителей информатики предлагается изучение курса «Математическое программирование». Основной целью изучения данного курса является формирование математических та информатических знаний о решениях оптимизационных задач по методам математического программирования, а также подготовка будущих учителей к обучению основ математического программирования в средних учебных заведениях. Одной из главных задач организации обучения дисциплины «Математическое программирование» является сочетание теоретического та практического аспектов ее содержания. Практический аспект связан с приобретением студентами навыков работы с готовым проблемно-ориентированным программным обеспечением, а также с возможностью написания ими самими программ для решения задач прикладного содержания на одном из языков программирования высокого уровня. Обучение математического программирования с использованием современных информационно-коммуникационных технологий способствует формированию у студентов навыков применения компьютера как средства повышения эффективности учебной деятельности, развития их познавательной та исследовательской активности и творческих способностей, расширению кругозора, углублению знаний по информатических и математических дисциплинах, студенты приобретают умения практического применения различных компьютерных программ, систем компьютерной математики, онлайн-сервисов для решения практических задач; предоставляет возможность приобрести определенный опыт для студентов по применению информационно-коммуникационных технологий в педагогической деятельности. Разработаны и научно обоснованы основные компоненты компьютерно-ориентированной методической системы обучения будущих учителей информатики математического программирования, необходимых как в процессе профессиональной подготовки в высшем педагогическом учебном заведении, так и в процессе будущей профессиональной педагогической деятельности, самообразования и самосовершенствования. В третьем разделе «Реализация методической системы обучения математического программирования и проверка ее эффективности» освещены особенности проведения экспериментальной части педагогического исследования, дан анализ его результатов. Целью педагогического эксперимента была апробация и оценивание эффективности разработанной методической системы обучения будущих учителей информатики математическому программированию с применением современных информационно-коммуникационных технологий. Экспериментально апробированы основные компоненты компьютерно-ориентированной методической системы обучения будущих учителей информатики математическому программированию, способствует повышению уровней профессиональных знаний и умений будущих учителей. Определены критерии оценки достигнутых уровней знаний и умений студентов по математическому программированию и показатели уровней сформированности у будущих учителей информатики системы соответствующих профессиональных компетенций.

The dissertation examines the role and place of mathematical programming in the process of teaching disciplines of the specialty 014.09 Secondary education (Computer Science) in a higher pedagogical educational institution. The possibilities of using various modern software tools are also examined to support the learning and teaching to solve mathematical programming problems. The main components of a computer-oriented methodological system for teaching future IT teachers of mathematical programming and the formation of their system of professional knowledge and skills which are necessary as in the process of professional training in a higher pedagogical educational institution as for professional pedagogical activity, self-education and self-improvement have been developed and scientifically substantiated. They are sufficient to use modern information and communication technologies for solving problems. The main components of the computer-oriented methodical system of teaching future IT teachers of mathematical programming have been experimentally tested, it helps to increase the levels of professional knowledge and skills of future teachers. The state of a training system of future IT teachers for the using of modern information and communication technologies for solving mathematical programming problems in pedagogical science and practical activities of higher pedagogical educational institutions of III-IV levels of accreditation has been investigated. The assessing criteria of students’ knowledge and skills on mathematical programming and future IT teachers’ indicators of their formation levels of the system of corresponding professional competencies have been determined.