Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы бакалавра физико-математического образования профиль информатика

Само представление знаний в информационных технологиях обучения

обеспечивает дидактический принцип систематичности.

Принцип сознательности, обеспеченный в компьютерном обучении методикой

организующей стратегию, которой отдается предпочтение в современных

информационных технологиях обучения.

Эта методика в психолого-педагогических теориях компьютерного обучения

направлена на воспитание стратега, который рассматривает предметы и

явления в их взаимосвязи для самостоятельного изучения учебного материала,

пополняя полученные знания в традиционных учебных дисциплинах. Для

реализации принципа сознательности компьютер обучаемому сообщает цели и

задачи по каждой теме и указывает необходимые действия для успешного

усвоения знаний, представляет этапы с уточнением важности этих действий в

виде технологической карты (схемокурс самообучения). Успешность реализации

принципа сознательности зависит от теоретического уровня курса, полноты

раскрытия изучаемых понятий и их взаимосвязей, т.е. от обеспечения

межпредметных связей.

Принцип когнитивности коммуникаций. Информационные технологии

потребовали введения еще одного дидактического принципа, присущего только

компьютерному обучению.

Принцип когнитивности коммуникаций базируется на организации диалога

между обучаемым и обучающим через компьютер, т.е. появляется совершенно

новая педагогическая система «преподаватель - компьютер - группа

обучаемых».

Ее реализация потребовала формирования новой педагогической теории –

информационной модели обучения, в которой учебник (электронная

энциклопедия, электронный учебник, виртуальный практикум и т.п.) является

активным излучателем учебной информации (генератор знаний), преподаватель

координатор учебного процесса (тьютер), а обучаемый активный элемент

самообучения в информационной познавательной среде Интернет [37].

4.2.2. Математические проблемы информатики [38]

Математические и логические основы информатики как науки и учебной

дисциплины базируются на элементах дискретной математики (ЭДМ).

В этой области знаний по предмету информатика бакалавр физико-

математического образования организует исследования по одному из

направлений в области теоретических разработок:

. Элементы алгебры логики в задачах синтеза микропроцессорных

автоматов.

. Теория графов в приложении к программированию.

. Прикладная теория алгоритмов в приложении к методам

алгоритмизации.

. Машинная математика в приложении к двоичной арифметике.

. Теория кодирования и декодирования информации в приложении к

телекоммуникации.

. Формальные языки и автоматы в приложении к задачам

теоретического программирования.

. теоретическое программирование и другие.

4.3. Технология и содержание этапов выполнения выпускной

квалификационной работы

4.3.1. Информационно-технологическая схема выполнения ВКР [51-54]

Информационно-технологическая схема этапов выполнения ВКР представлена

моделью изображенной на рисунке 7 и содержит в себе:

1. Блок процесса научных исследований, включающий следующие

дидактические единицы выполнения ВКР:

1.1. Выбор темы ВКР выпускником направления подготовки бакалавра физико-

математического образования по профилю информатика (этап постановки

проблемы и наименования темы ВКР);

1.2. Изучение и анализ литературы и информационных ресурсов (этап

информационного поиска);

1.3. Обоснование актуальности и новизны темы и определение задач

исследования (формулировка гипотезы);

| |

|Итоговая государственная аттестация |

| |

| | | |

|5. Защита ВКР в | |Государственный экзамен |

|Государственной | | |

|аттестационной комиссии | | |

|4. Оценка качества ВКР | | |

|(доклад на кафедре) | | |

| 3. Подготовка презентации | |Государственная |

|ВКР | |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 | |Научный руководитель |

|исследования (обоснование | | |

|актуальности и новизны.) | | |

|1.2. Изучение и анализ | | |

|литературы (информационный | | |

|поиск) | | |

|1.1. Выбор темы ВКР бакалавра| | |

|физико-математического | |Выпускник |

|образования профиль | | |

|Информатика | | |

| | | |

| | | | |

1.4. Составление плана исследования и определение или разработка методики

научного поиска (технологическая карат ВКР);

1.5. Организация выполнения ВКР (научный поиск – теоретические и

экспериментальные исследования);

1.6. Анализ результатов научных исследований (научный результат ВКР);

2. Блок оформления ВКР.

3. Подготовка презентации ВКР.

4. Оценка ВКР на выпускающей кафедре.

5. Защита ВКР в Государственной аттестационной комиссии.

На информационно-технологической схеме указаны информационные связи

этапов выполнения ВКР бакалавром, выполняющим научное исследование взаимные

связи выпускника с научным руководителем, выпускающей кафедрой и

государственной аттестационной комиссией (ГАК).

Выпускник проводит научные исследования, составляет план научных

исследований, осуществляя выбор методики их проведения, организуя

теоретические и экспериментальные исследования. Выпускник практически

реализует все этапы выполнения ВКР (этапы 1, 2, 3, 4 и 5). Научный

руководитель обсуждает результаты выбора темы и научный результат,

контролирует выполнение календарного плана НИР на этапах информационного и

научного поиска, составляет отзыв на работу и обсуждает доклад,

подготовленный выпускником для кафедры и защиты в ГАК (подэтапы 1.1., 1.4).

Заведующий выпускающей кафедрой утверждает тему ВКР и производит контроль

допуска к защите в ГАК по докладу, представленному на кафедре и передает

ВКР в Государственную аттестационную комиссию для оценки решения о

квалификационном уровне бакалавра после заслушивания доклада и ответов на

вопросы (подэтапы 1.1 и этапы 4, 5).

Научное сопровождение указанных выше этапов выполнения ВКР бакалавром

физико-математического образования по профилю информатика включает

понятийный аппарат по основам научных исследований и теоретическое

обоснование выбора темы, формулировку гипотезы, результаты проведения

информационного поиска, подтверждение актуальности и новизны

исследований, формирование научных результатов и научного положения.

Понятийный аппарат основ научных исследований должен соответствовать

личностно-ориентированному тезаурусу бакалавра, который необходим для его

будущей профессиональной деятельности и позволяющий обеспечить научное

сопровождение всех этапов выполнения выпускной квалификационной работы.

2. Выбор темы ВКР

Выбор темы выпускной квалификационной работы – самый ответственный этап

ее выполнения, определяющий теоретический или экспериментальный характер

работы и содержание будущих исследований, актуальность и новизну научных

разработок, практическую ценность и реализуемость научных результатов,

полученных по завершении написания рукописи ВКР.

Общими методическими принципами выбора темы ВКР является постановка

проблемы на основе социального заказа. В результате сформулированной

проблемы уточняется наименование темы научных исследований, необходимых для

решения ее задач. При выборе темы различают четыре основных возможных

направления:

. темы, возникающие в результате исследований, проводимых

выпускающей кафедрой;

. индивидуальные темы, предлагаемые бакалаврами, связанные с их

профессиональной деятельностью в школе (педагогическая практика);

. темы, предложенные научными руководителями ВКР;

. заказные темы от школ, органов образования и других учебных

организаций и исследовательских институтов РАО, РАН и Министерства

образования Российской Федерации.

При выборе темы проблема научных разработок ставится выпускающей

кафедрой с обоснованием имеющихся противоречий между потребностью практики

и недостаточностью теоретических исследований для обеспечения практики.

В инициативной теме проблему формулирует сам выпускник, и утверждает

ее на выпускающей кафедре.

Для темы, предлагаемой научным руководителем, формулировка проблемы

поставлена заранее и разъяснена бакалавру.

В заказных темах формулировка проблемы производится организацией-

заказчиком.

Выпускная квалификационная работа по физико-математическому образованию с

профилем Информатика предполагает углубленное изучение бакалавром одного

или нескольких разделов учебных курсов, изучаемых на факультете математики

с приоритетом в предметной области информатика, математика в дисциплинах

информатики, физика в дисциплинах информатики или компьютер на уроках

математики, решение задач по физике на компьютере и другие, а также

методики преподавания информатики.

Тематика ВКР должна носить исследовательский характер, определяющий:

. решение конкретной задачи, требующей проведения теоретических и

экспериментальных исследований для получения новых научных

результатов;

. создание новых методов, приемов, способов, устройств,

компьютерных программ, обеспечивающих повышения эффективности

учебно-воспитательного процесса в школе или педагогическом вузе;

. разработку методик преподавания новых разделов или дисциплин

предметной области информатика, направленных на согласование

содержания школьных учебных программ и дисциплин ГОС профильной

подготовки бакалавров в педагогических университетах;

. проведение компьютерных педагогических экспериментов,

направленных на повышение уровня подготовки в школах и вузах, а

также разработка новых компьютерных программ учебного назначения

и формирование предложений для включения в государственные

образовательные стандарты следующего поколения.

Предлагаемая бакалавром инициативная тема может быть продолжением и

дальнейшим развитием его курсовой или учебно-исследовательской работы.

Выбор темы ВКР и ее утверждение на кафедре Информатики должно быть

завершено к окончанию обучения по учебному плану специальности и перед

началом выполнения исследования по теме выпускной квалификационной работы.

К этому периоду должен быть утвержден научный руководитель ВКР и. если

необходимо, консультанты по специальным разделам тематики ВКР.

После утверждения темы и назначения научного руководителя, бакалавр

получает задание на выполнение ВКР, утвержденное заведующим кафедрой

информатики.

4.3.3. Пример выбора темы ВКР по направлению физико-математического

образования профиль информатика [55]

На основании анализа тематической содержательной линии программы по

информатике для 10-11 классов, рекомендованной Министерством образования

Российской Федерации по разделу «теоретическая информатика» (см. таблицу 1)

и тематического содержания дисциплины «теоретические основы информатики»

(см. таблицу 2), утвержденной государственным образовательным стандартом

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 необходимой

подготовкой бакалавров для профессиональной работы в средней школе.

Таблица 1

Содержание раздела «Теоретическая информатика»

для школ уровня А и школ уровня В [55, 56]

|Программа для школ естественного и |Программа для школ |

|гуманитарного профиля (уровень А) |физико-математического, технического|

| |(технологического) и |

| |социально-экономического профилей |

| |(уровень В) |

|1.1.Информация и информационные |Информация и информационные |

|процессы. |процессы. |

|Вещественно-энергетическая и |Единство вещества, энергии и |

|информационная картины мира. |информации в современной научной |

|Кодирование информации с помощью |картине мира. Информационные |

|знаковых систем. Кодирование |процессы в живой природе, обществе и|

|генетической информации. Кодирование|технике: получение, передача, |

|аналоговой, непрерывной графической |преобразование, хранение и |

|и звуковой информации методом |использование информации. |

|дискретизации. |Информационные процессы в |

|1.2.Моделирование и формализация. |управлении. |

|Моделирование как метод познания. |Измерение информации. Единицы |

|Материальные и информационные |измерения количества информации. |

|модели. |Кодирование информации с помощью |

|Формализация как основной этап |знаковых систем. Естественные и |

|построения модели. Формализация |искусственные языки. |

|текстовой и графической информации. |Двоичное кодирование информации. |

|Объект и его свойства. Система как |Представление аналоговой, |

|целостная совокупность объектов |графической и звуковой информации в |

|(элементов). Модели изменения систем|дискретной форме. |

|и модели состояния систем. |Построение и исследование |

|Различные типы информационных |компьютерных моделей. |

|моделей. Свойства моделей. |Системный подход к окружающему миру.|

|Адекватность модели объекту и цели |Система как целостная совокупность |

|моделирования. Основные этапы |объектов (элементов). |

|построения моделей. Построение и |Объектно-ориентированное |

|исследования с помощью компьютера |моделирование. Количественная и |

|информационных моделей из физики, |качественная оценка модели. |

|биологии, экономики, экологии и др. |Адекватность модели объему и цели |

|1.3.Математические и логические |моделирования. |

|основы информатики. |Построение формальных моделей с |

|Двоичная система счисления. Двоичная|использованием формальных языков |

|арифметика. |(алгебры, алгебры логики, |

|основы логики. Алгебра высказываний.|программирования). |

|Базовые логические функции. |Объектно-ориентированное |

|Логические законы и правила |программирование: объекты – свойства|

|преобразования логических выражений.|и методы; событийные и общие |

|Построение таблиц истинности |процедуры; графический интерфейс – |

|логические выражений. |форма и управляющие элементы. |

|Логические схемы сановных устройств |Исследование моделей на компьютер с |

|компьютера (сумматор, регистр). |использованием применений |

|1.4. Алгоритмизация и |(электрических таблиц, СУБД) и путем|

|программирование. |создания алгоритмов и программ. |

|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. | |

Таблица 2

Содержание учебного курса по дисциплине ДПП-04 – Теоретические основы

информатики ГОС высшего профессионального образования по направлению 540200

– Физико-математическое образование,

профиль 540203 – Информатика [5]

|№ |Наименование разделов |Наименование тем и отдельных занятий |

| |дисциплины |(лекций, практических занятий) |

|1. |Теория формальных языков|Формальные языки |

| | |Автоматы |

| | |Алфавит |

| | |Цепочки и операции над цепочками. |

|2. |Теория алгоритмов |2.1. Язык и операции над языками. Свойства |

| |вычислительной |языков. Классификация формальных языков. |

| |математики |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. |Теория информатизации |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. |Дискретная математика |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» школьного предмета «Информатика»

выделены четыре комплексных темы:

1. «Информация и информационные процессы» (Формирование

мировоззренческих качеств у школьников и понимание основ

информационной картины мира).

2. «Моделирование и формализация» (Для освоения методов

вычислительного эксперимента как основ познания мира с

использование компьютера).

3. «Математические и логические основы информатики» (Практическое

освоение двоичной системы счисления и арифметических операций на

ее базе. Изучение теоретических основ построения персонального

компьютера и его функциональных устройств на основе

математического аппарата функций алгебры логики).

4. «Алгоритмизация и программирование» (Обучение школьников методам

алгоритмического описания постановок задач и обучения

инструментарию технологии объектно-ориентированного

программирования).

В дисциплине «Теоретические основы информатики» (ТОИ), изучаемой в

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8