Модернизации математических дисциплин в подготовке учителей информатики в условиях реализации ФГОС ВПО 3-го поколения

В условиях реализации ФГОС ВПО 3-поколения в системе образования особую актуальность приобретает электронная образовательная среда, включающая  электронные учебники, материально-технические средства, учебные программы и т.п.

В качестве ключевых компонентов в новых ФГОС ВПО 3-го поколения отмечены формирование общекультурных и профессиональных компетенций личности.

Особую актуальность приобретает формирование математической культуры учителей информатики, так как преподавания общеобразовательный курс информатики в условиях реализации школьных ФГОС 2-го поколения потребует от учителя солидной математической компетенции [1],[2].

Учитывая особенности и возможности современного образования, с участием автора разработаны, модернизированы и внедрены учебные пособия по математическим дисциплинам [3], [4], электронные учебники по дисциплинам: «Дискретная математика», «Математическая логика», «Теория алгоритмов» для подготовки будущих учителей информатики в педвузах. 

Основными положениями модернизации математических дисциплин в профессиональной подготовке будущих учителей информатики в педагогических вузах являются:

1.                  Корректировка содержания математических дисциплин с учетом школьного ФГОС 2-го поколения, где информатика представлена как естественнонаучная дисциплина, изучающая закономерности протекания информационных процессов в различных системах, а также о методах и средствах их автоматизации. 

2.                  Подбор содержания математических дисциплин соответствующим основным аспектам современного школьного курса информатики: алгоритмическим и технологическим; естественнонаучным; метапредметным.

Эти три  аспекта, с одной стороны,   последовательно сменяют друг друга в процессе развития курса информатики.  С другой стороны,  предыдущий этап при этом не отменяется, так что  все три аспекта  существуют и развиваются одновременно. Каждый из этих аспектов отражает определенный и существенный компонент реальности, отвечает той или иной потребности личности учащихся, изучающих информатику.

В рамках алгоритмического и технологического направления модернизированы курсы «Дискретная математика», «Математическая логика» и «Теория алгоритмов».

В рамках естественнонаучного направления студенты изучают и исследуют различные математические, информационные модели, особенно модели дискретных систем, модели функциональных логических схем ПК, вероятностные модели, приближенные модели и др.

В рамках метапредметного направления большое внимание уделяется межпредметным связям курса информатики с математическими дисциплинами, где у студентов происходит формирование универсальных учебных действий.

На примере курса «Теория алгоритмов», покажем наиболее серьезные изменения данного курса в новом ФГОС ВПО по направлению педагогическое образование - профиль «Информатика», специальность «Информатика».

В рамках ФГОС ВПО 3-го поколения, содержание  дисциплины «Теория алгоритмов» расширялась. В нее, помимо различных теорий по уточнению понятия алгоритма, рекурсивных и рекурсивно-перечислимых множеств, алгоритмических проблем, включены: изучение  «введение в теории сложности вычисления» и «некоторых подходов анализа сложности алгоритмов», что является актуально с позиции современных наук.

 В практических вычислениях основной вопрос относительно задачи  А состоит не в том, что, алгоритмически разрешима, ли A, а скорее в том, разрешима ли Aпрактически. Другими словами, существует ли алгоритм, решения задачи  A  за полиномиальное время (или в том объеме памяти) которым мы располагаем? Ответ отчасти за­висит от мастерства в написании программ и возможностей компьютеров, но интуитивно понятно, что имеется дополни­тельный фактор, который можно назвать  «внутренней слож­ностью задачи  A». Исследование подобных вопросов изучаются в разделе «Теория вычислительной сложности».

Нужно, отметить, что при обучении курса «Теория алгоритмов» с учетом нововведений в большей степени реализуются метапредметные аспекты курса информатики. В рамках метапредметного аспекта дисциплины «Теория алгоритмов» очень важно выделить такие универсальные понятия как математическая модель, алгоритм, математическая символика, математический язык, математическая функция,  граф и др., которые вносят свой вклад в формирования математической культуры будущих учителей информатики.

Процесс обучения по математическим дисциплинам проводится в нескольких формах, среди которых особое внимание уделяется электронным обучениям.

Студент осуществляет взаимодействие с электронными учебниками в интерактивной форме. Занятие (часть модуля) состоит из следующих структурных элементов: дидактические цели, предварительная подготовка студентов, методический компонент обучения, технологический компонент обучения и литература. В свою очередь в методическом компоненте обучения предусмотрены такие разделы: основные понятия, содержательно-методический анализ, структуризация учебной информации, освоение аппаратных и программных средств ИКТ, вопросы для самоконтроля, тестовые задания.

Таким образом, разработанные электронные учебники по математическим дисциплинам предназначены для самостоятельной работы студентов - будущих учителей информатики. Они включают теоретический материал, практические задания и системы тестовых заданий.

Особенностью обучения математическим дисциплинам с использованием электронных средств является постоянное апеллирование к решению различных математических задач, фиксирующих внимание студентов на заранее отобранных ситуациях, так как, по нашему убеждению, изложение содержания математических дисциплин в контексте тестологической процедуры является эффективным средством формирования математической культуры будущих учителей информатики.

Таким образом, модернизация обучения математическим дисциплинам в профессиональной подготовке будущих учителей информатики в  рамках ФГОС ВПО 3-го поколения, и с учетом школьных  образовательных  стандартов второго поколения, является  одним из важным педагогическим условием.Она обеспечивает формирование МК БУИ и, следовательно, развивает у них фундаментальное математическое образование, что очень востребовано современным учителем информатики для углубленного и содержательного преподавания информатики в школе.