На современном этапе развития общества, в условиях всеобщей информатизации, непрерывной смены повышаются требования к профессиональной подготовке будущего бакалавра, для которой в качестве основы для проектирования применяется компетентностный подход. Приоритетной целью учреждений высшего профессионального образования является подготовка профессионально-ориентированного и владеющего необходимыми компетенциями специалиста, уровень подготовки которого соответствует требованиям, предъявляемым к качеству и содержанию образования со стороны работодателя. Государственная программа РФ «Развитие образования» на 2013-2020 годы [2] указывает пути реализации компетентностного подхода в образовании, а одна из ее задач направлена на повышение эффективности реализации образовательных программ профессионального образования.
В исследованиях В.И. Байденко, В.А. Болотова, Э.Ф. Зеера, И.А. Зимней, В.А. Козырева, Н.В. Кузьминой, А.К. Марковой, Н.Ф. Радионовой, В.В. Серикова, В.А. Сластенина, Ю.Г. Татура, А.В. Хуторского и других ученых в отечественной науке определены основы теории компетентностного подхода (сущность, содержание и структура профессиональной компетентности), выявлены условия и разработаны технологические основы ее формирования.
Требования к результатам образования сформулированы в ФГОС ВПО (ВО) в виде компетенций, что указывает на необходимость реализации компетентностного подхода к обучению будущих бакалавров
Для направления подготовки 44.03.05 «Педагогическое образование» с двумя профилями образования целью освоения дисциплины «Основы математической обработки информации», исходя из компетентностной модели выпускника, его будущей профессиональной деятельности является: формирование знаний основных методов математической обработки информации, приобретение навыков использования математического аппарата для обработки данных теоретического и экспериментального исследования при решении профессионально-направленных задач как фундамента для развития универсальных профессиональных компетенций.
Изучение курса базируется на результатах обучения высшей математике, а также математике, информатике в процессе довузовского обучения. Успешное освоение данной дисциплины способствует формированию навыков качественной обработки экспериментальных данных при написании выпускной квалификационной работы.
Освоение дисциплины в соответствии с ФГОС высшего профессионального образования по направлению подготовки 050100 «Педагогическое образование» с двумя профилями образования (уровень бакалавр) [4] обеспечивает инструментарий формирования следующих общекультурных и профессиональных компетенций:
– способность использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);
– готовность использовать основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, готов работать с компьютером как средством управления информацией (ОК-8);
– способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-9);
– готовность применять современные методики и технологии, методы диагностирования достижений обучающихся для обеспечения качества учебно-воспитательного процесса (ПК-3);
– способность использовать в учебно-воспитательной деятельности основные методы научного исследования (ПК-13).
Согласно ФГОС высшего образования по направлению подготовки 44.03.05 «Педагогическое образование» с двумя профилями образования (уровень бакалавр) [4] выпускник должен обладать следующими компетенциями:
– способностью использовать естественнонаучные и математические знания для ориентирования в современном информационном пространстве (ОК-3);
– способностью использовать современные методы и технологии обучения и диагностики (ПК-2).
Анализ требований ФГОС нового поколения к результатам освоения основных образовательных программ бакалавров направления «Педагогическое образование» позволил сформулировать требования к ожидаемым результатам обучения бакалавров в рамках курса «Основы математической обработки информации».
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
– основы современных технологий сбора, обработки и представления информации;
– методы математической статистики, используемые при планировании, проведении и обработке результатов педагогических экспериментов;
– современные пакеты прикладных программ, используемые для статистической обработки данных;
уметь:
– читать и представлять данные в различных видах (таблицы, графики, диаграммы и др.);
– применять методы и средства получения, хранения и переработки информации, в зависимости от целей и задач исследований в рамках профессиональной деятельности;
– анализировать результаты математической обработки данных, интерпретировать и оценивать их значимость;
– использовать современные информационно-коммуникационные технологии для сбора, обработки и анализа информации;
– обрабатывать числовую информацию при помощи электронных таблиц;
владеть:
– основными методами математической обработки информации;
– средствами математического моделирования и анализа информации с помощью электронных таблиц.
Этот перечень является открытым, при необходимости он может быть дополнен новыми требованиями, предъявляемыми к знаниям, умениям и навыкам будущих бакалавров.
Теоретический материал по дисциплине «Основы математической обработки информации» для будущих учителей математики и информатики, на наш взгляд, необходимо структурировать следующим образом:
1. Основные средства представления информации в математике (формулы, таблицы, графики и др.)
2. Теоретико-множественные основы математической обработки информации.
3. Применение логических законов при работе с информацией.
4. Комбинаторные задачи как средство обработки и интерпретации информации.
5. Элементы теории вероятностей.
6. Элементы математической статистики в обработке и интерпретации информации
7. Методы статистической обработки исследовательских данных.
Систематизации, закреплению и расширению теоретических знаний студента способствуют практические занятия по курсу в соответствии со следующей структурой и содержанием:
1. Построение таблиц, графиков и диаграмм на основе анализа информации.
2. Построение графиков функций. Интерпретация результатов исследования функции.
3. Уравнения и неравенства как математические модели.
4. Множество. Способы его задания. Операции над множествами.
5. Высказывания. Логика высказываний. Логические операции.
6. Связь между логическими операциями и операциями с множествами.
7. Основные формулы комбинаторики. Комбинаторные методы обработки информации
8. Случайные события. Случайные величины, их виды. Основные теоремы теории вероятностей.
9. Первичная обработка опытных данных. Гистограмма и полигон частот. Выборочные величины: средняя, математическое ожидание, дисперсия, среднее квадратическое отклонение.
Важнейшим элементом учебного процесса в вузе является лабораторный практикум, в котором гармонично сочетаются элементы теоретического исследования и практической работы. Более эффективному формированию у будущих специалистов информационно-коммуникационно-технологической компетентности будет способствовать выполнение в рамках дисциплины практикума на базе MS Excel в соответствии с последовательностью и содержанием лабораторных работ, представленных Глотовой М.Ю. и Самохваловой Е.А. [1]:
1. Основы работы с MS Excel. Ввод данных. Использование автозаполнения. Форматирование ячеек и их содержимого.
2. Создание таблицы и выполнение расчетов. Сортировка данных.
3. Фильтрация данных с использованием расширенного фильтра. Условное форматирование.
4. Построение диаграмм в MS Excel.
5. Логические функции (ЕСЛИ, И, ИЛИ). Совместное использование логических функций. Функции Дата и Время.
6. Подбор параметра и поиск решения.
7. Решение комбинаторных задач в MS Excel.
8. Решение вероятностных задач в MS Excel.
9. Статистическая обработка информации в MS Excel.
В ходе выполнения лабораторных работ студенты учатся обрабатывать и анализировать экспериментальные данные, сравнивать результаты эксперимента с теоретическими положениями, делать соответствующие выводы, строить графики и диаграммы, а также при необходимости грамотно работать со справочной литературой. В работах [5-7] нами описаны возможности применения компьютера при обучении студентов теории вероятностей и математической статистике.
Следует подчеркнуть, что использование компьютера при изучении дисциплины «Основы математической обработки информации» не заменяет традиционные средства обучения, а эффективно дополняет их и является лишь элементом системы различных средств обучения, направленной на рациональное применение информационных технологий.
Лабораторные работы по курсу проводятся в специализированных компьютерных классах с применением разработанных и дидактических материалов, в которых изложены необходимые методические рекомендации по изучению каждой темы и выполнению соответствующих заданий. Это позволяет каждому обучающемуся не только работать в своем индивидуальном темпе, но и дополнительно прорабатывать учебный материал во время самостоятельной работы. Материалы для самостоятельного изучения теоретического материала, подготовки к практическим занятиям и лабораторным работам, а также подготовки к итоговому собеседованию на зачете доступны студентам в печатном виде и электронном виде.
На лабораторных занятиях каждый студент получает индивидуальное задание, направленное на формирование требуемых компетенций. Особое внимание уделяется изучению и использованию различных методов математической обработки информации, широко распространенных при решении педагогических задач. При оценивании выполнения студентами заданий лабораторных работ используются следующие критерии: правильность выполнения; творческий подход; степень самостоятельности выполнения заданий; умение применить полученные знания в знакомой и измененной ситуации. Результаты обучения (уровень сформированности компетентностей) оцениваются в форме защиты лабораторных работ и на итоговом зачете в форме собеседования.
Изучение дисциплины «Основы математической обработки информации» создает благоприятные условия для эффективного обучения будущего бакалавра в информационно-образовательной среде, при этом у будущих бакалавров расширяются и углубляются фундаментальные и прикладные знания, развиваются интеллектуальные и творческие способности, вероятностное мышление, математическая и информационная культура, повышается интерес к проведению исследовательской работы.