Обучение будущих учителей информатики логическому программированию на основе ментально-телесного подхода
|
Реферат
Введение 7
Глава 1. Теоретические основы ментально-телесного подхода к обучению логическому программированию 13
1.1.Особенности изучения логического программирования и языка Prolog в педвузе 13
1.2. Сущность ментально-телесного подхода к обучению программированию 23
1.3. Логическое мышление как необходимое условие успешного изучения языка Prolog ...33
Выводы по первой главе 38
Глава 2. Условия реализации ментально-телесного подхода к обучению логическому программированию 39
2.1. Диагностика уровня сформированности логического мышления 39
2.2. Разработка ментальных карт и кинестетических тренажеров по теме «Списки» на
языке программирования Prolog курса «Языки и методы программирования» 50
2.3.Экспериментальная проверка эффективности реализации ментально-телесного подхода 56
Выводы по второй главе 60
Заключение 61
Библиография 63
Приложения 70
Приложение 1. Материалы для диагностики уровня сформированности логического стиля мышления 70
Приложение 2. Ментальные карты по теме "Язык логического программирования Prolog"
78
Приложение 3. Кинестетический тренажер по теме "Списки в Prolog" 82
Приложение 4. Ментальные карты студентов 83
Введение 7
Глава 1. Теоретические основы ментально-телесного подхода к обучению логическому программированию 13
1.1.Особенности изучения логического программирования и языка Prolog в педвузе 13
1.2. Сущность ментально-телесного подхода к обучению программированию 23
1.3. Логическое мышление как необходимое условие успешного изучения языка Prolog ...33
Выводы по первой главе 38
Глава 2. Условия реализации ментально-телесного подхода к обучению логическому программированию 39
2.1. Диагностика уровня сформированности логического мышления 39
2.2. Разработка ментальных карт и кинестетических тренажеров по теме «Списки» на
языке программирования Prolog курса «Языки и методы программирования» 50
2.3.Экспериментальная проверка эффективности реализации ментально-телесного подхода 56
Выводы по второй главе 60
Заключение 61
Библиография 63
Приложения 70
Приложение 1. Материалы для диагностики уровня сформированности логического стиля мышления 70
Приложение 2. Ментальные карты по теме "Язык логического программирования Prolog"
78
Приложение 3. Кинестетический тренажер по теме "Списки в Prolog" 82
Приложение 4. Ментальные карты студентов 83
Современные образовательные стандарты предъявляют высокие требования к предметной подготовке учителя. Учитель информатики должен владеть всеми современными технологиями программирования, поэтому в курс «Языки и методы программирования» в педагогическом вузе включено изучение не только императивного программирования, которое изучается в школе, но и логического, функционального, объектно-ориентированного, параллельного и др. современных технологий программирования.
Изучение логического программирования вызывает определенные сложности у студентов в силу своих особенностей. Поэтому поиск новых подходов к разработке методических систем обучения логическому программированию является актуальной проблемой.
Ментальный подход к обучению предполагает смещение целеполагания учебного процесса в сторону развития когнитивных способностей обучаемых, в частности, если рассматривать обучение программированию - то основной целью будет являться развитие алгоритмического стиля мышления. В рамках ментального подхода к обучению программированию предполагается использование методики ментальных карт как средства развития алгоритмического мышления.
Согласно положениям такого относительно нового течения в психологии как телесный подход, немаловажную роль в формировании мышления вообще, и, алгоритмического мышления в частности играют тактильные, моторные ощущения, кинестетические каналы восприятия.
Однако в настоящее время практически не существует средств обучения, ориентированных на кинестетические каналы восприятия.
Актуальность и практический аспект данной проблемы связаны с необходимостью поиска новых эффективных подходов к обучению. Одним из перспективных видится ментально-телесный подход.
Из всего вышесказанного возникают противоречия:
• между требованиями ФГОС к уровню предметной подготовки будущих учителей информатики и недостаточным количеством средств и методов обучения современным парадигмам и технологиям программирования;
• между наличием методических систем обучения студентов логическому программированию и слабой проработкой вопросов их использования с учетом когнитивных способностей обучающихся;
• между возможностями ментальных и телесных технологий обучения и недостаточной соответствующей методической базой.
Выделенные нами противоречия определяют следующую проблему: какие средства обучения использовать при обучении логическому программированию в педвузе, чтобы сформировать необходимый для будущего учителя информатики уровень логического стиля мышления, способствующий высокому качеству обучения логическому
программированию.
Объект исследования: процесс обучения логическому
программированию.
Предмет исследования: обучение логическому программированию на основе ментально-телесного подхода.
Цель исследования: на основе ментально-телесного подхода
разработать средства обучения логическому программированию, повышающие уровень развития логического стиля мышления.
Гипотеза:
Сформировать необходимый уровень логического стиля мышления будущих учителей информатики, обеспечивающий высокое качество обучения логическому программированию возможно, если:
• будет уточнено понятие логического стиля мышления, предложены способы его диагностики;
• обучение будет происходить с опорой на когнитивные особенности познания, учитывая процессуальную структуру мыслительных операций, основанную на информационной модели памяти;
• использовать средства обучения ЛП, отражающие мыслительный процесс решения задачи, нацеленные не только на аудиальные и визуальные, но и на кинестетические каналы восприятии - ментальные карты и кинестетические тренажеры.
В ходе исследования были поставлены следующие задачи:
1. Рассмотреть теоретические основы ментального подхода к обучению программированию и телесного подхода к теории мышления.
2. Выявить особенности обучения логическому программированию в педвузе.
3. Уточнить понятие логического стиля мышления, построить структурную модель, предложить средства его развития и определить способы его диагностики.
4. Разработать ментальные карты и кинестетические тренажеры по теме «Списки» языка программирования Prolog курса «Языки и методы программирования» и провести апробацию разработанных материалов.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
3. теоретические, а именно: изучение и анализ педагогической, психологической и предметной литературы по теме исследования, анализ теоретических и эмпирических данных;
4. эмпирические, такие как наблюдение, тестирование, педагогический эксперимент.
Методологическим обоснованием исследования явились работы исследователей в области психологии А.Н.Леонтьева, С.Л.Рубинштейна, У.Найсера, Р.Амтхауера, А.Л.Алюшина, Е.Н.Князевой, А.Ш. Тхостова, Р. Бир, Р. Брукс, Т. ван Гелдер, Э. Кларк, Ж. Лакофф, П. Маес, Э. Прем, Э. Телен, Ф. Варела; методики обучения программированию А.П.Газейкиной, П.Б.Хорева, Г.С.Иванова, Н.И.Пака, Т.А.Степановой; в области теоретического программирования Ц.Ин, Д.Соломон, В.М.Зеленин, Н.И.Пак, В.И.Якушевич; в области методики ментальных карт Тони Бюзана и Жозефа Новака.
Теоретическая значимость настоящей работы заключается в уточнении понятия логического стиля мышления, построении его структурной модели и определения уровней сформированности логического стиля мышления.
Практическая значимость работы состоит в разработке системы тестов для диагностики уровня сформированности логического стиля мышления и принципиально новых средств обучения логическому программированию - ментальных карт по теме «Списки» и кинестетического тренажера по теме «Списки» в языке программирования Prolog.
Научная новизна данной работы описана в следующих пунктах:
• обоснована возможность и необходимость использования ментально-телесного подхода к обучению логическому программированию в педвузе;
• уточнено понятие логического стиля мышления, построена его структурная модель, определены уровни сформированности;
• предложена диагностика уровня сформированности логического стиля мышления;
• предложены критерии для оценки правильности составления ментальных карт;
• определены средства развития логического стиля мышления - ментальные карты, кинестетические тренажеры;
• спроектированы принципиально новые средства обучения логическому программированию - кинестетические тренажеры и ментальные карты по темам «Списки».
На защиту выносятся следующие положения:
1. Структурная модель уточненного понятия логического стиля мышления позволяет определить способы диагностики уровеня его сформированное™ и средства его развития.
2. Опора на ментально-телесный подход позволяет разработать средства обучения логическому программированию, учитывающие когнитивные особенности студентов
3. Использование кинестетических тренажеров и ментальных карт в обучении студентов способствует формированию их логического стиля мышления в процессе обучения логическому программированию.
Материалы исследования обсуждались на заседаниях кафедры информатики и вычислительной техники КГПУ им. В.П. Астафьева, на научно-исследовательских семинарах-вебинарах «Информационные
технологии и открытое образование». Также были представлены на XIX Международном научно-практическом форуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука XXI века: Актуальные проблемы информатики и информационных технологий в образовании» (Красноярск,
22 мая 2017 г.), на XVIII Международном научно-практическом форуме студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященному 85-летию КГПУ им. В.П. Астафьева. «Молодежь и наука XXI века: Актуальные проблемы информатики и информационных технологий в образовании» (Красноярск,
23 мая 2017 г.), на международной научно - практической конференции
«Проблемы и приоритеты развития науки в XXI веке» (Смоленск, 30 декабря 2017), на международной научно-практической конференции «Внедрение результатов инновационных разработок: проблемы и перспективы»
(Стерлитамак, 8 января 2018), на международной научно - практической конференции «Роль и место информационных технологий в современной науке» (Магнитогорск, 28 декабря 2017), на международной научнопрактической конференции «Вопросы образования и науки» (Тамбов, 30 ноября 2017), на международной научно - практической конференции «Современные условия взаимодействия науки и техники» (Омск, 13 декабря 2017), на международной научно - практической конференции «Традиционная и инновационная наука: история, современное состояние, перспективы» (Пермь, 10 января 2018), на международной научно - практической конференции «Планирование и интерпретация результатов научно-технических исследований» (Тюмень, 11 января 2018).
По результатам исследования имеется 8 публикаций.
Изучение логического программирования вызывает определенные сложности у студентов в силу своих особенностей. Поэтому поиск новых подходов к разработке методических систем обучения логическому программированию является актуальной проблемой.
Ментальный подход к обучению предполагает смещение целеполагания учебного процесса в сторону развития когнитивных способностей обучаемых, в частности, если рассматривать обучение программированию - то основной целью будет являться развитие алгоритмического стиля мышления. В рамках ментального подхода к обучению программированию предполагается использование методики ментальных карт как средства развития алгоритмического мышления.
Согласно положениям такого относительно нового течения в психологии как телесный подход, немаловажную роль в формировании мышления вообще, и, алгоритмического мышления в частности играют тактильные, моторные ощущения, кинестетические каналы восприятия.
Однако в настоящее время практически не существует средств обучения, ориентированных на кинестетические каналы восприятия.
Актуальность и практический аспект данной проблемы связаны с необходимостью поиска новых эффективных подходов к обучению. Одним из перспективных видится ментально-телесный подход.
Из всего вышесказанного возникают противоречия:
• между требованиями ФГОС к уровню предметной подготовки будущих учителей информатики и недостаточным количеством средств и методов обучения современным парадигмам и технологиям программирования;
• между наличием методических систем обучения студентов логическому программированию и слабой проработкой вопросов их использования с учетом когнитивных способностей обучающихся;
• между возможностями ментальных и телесных технологий обучения и недостаточной соответствующей методической базой.
Выделенные нами противоречия определяют следующую проблему: какие средства обучения использовать при обучении логическому программированию в педвузе, чтобы сформировать необходимый для будущего учителя информатики уровень логического стиля мышления, способствующий высокому качеству обучения логическому
программированию.
Объект исследования: процесс обучения логическому
программированию.
Предмет исследования: обучение логическому программированию на основе ментально-телесного подхода.
Цель исследования: на основе ментально-телесного подхода
разработать средства обучения логическому программированию, повышающие уровень развития логического стиля мышления.
Гипотеза:
Сформировать необходимый уровень логического стиля мышления будущих учителей информатики, обеспечивающий высокое качество обучения логическому программированию возможно, если:
• будет уточнено понятие логического стиля мышления, предложены способы его диагностики;
• обучение будет происходить с опорой на когнитивные особенности познания, учитывая процессуальную структуру мыслительных операций, основанную на информационной модели памяти;
• использовать средства обучения ЛП, отражающие мыслительный процесс решения задачи, нацеленные не только на аудиальные и визуальные, но и на кинестетические каналы восприятии - ментальные карты и кинестетические тренажеры.
В ходе исследования были поставлены следующие задачи:
1. Рассмотреть теоретические основы ментального подхода к обучению программированию и телесного подхода к теории мышления.
2. Выявить особенности обучения логическому программированию в педвузе.
3. Уточнить понятие логического стиля мышления, построить структурную модель, предложить средства его развития и определить способы его диагностики.
4. Разработать ментальные карты и кинестетические тренажеры по теме «Списки» языка программирования Prolog курса «Языки и методы программирования» и провести апробацию разработанных материалов.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования:
3. теоретические, а именно: изучение и анализ педагогической, психологической и предметной литературы по теме исследования, анализ теоретических и эмпирических данных;
4. эмпирические, такие как наблюдение, тестирование, педагогический эксперимент.
Методологическим обоснованием исследования явились работы исследователей в области психологии А.Н.Леонтьева, С.Л.Рубинштейна, У.Найсера, Р.Амтхауера, А.Л.Алюшина, Е.Н.Князевой, А.Ш. Тхостова, Р. Бир, Р. Брукс, Т. ван Гелдер, Э. Кларк, Ж. Лакофф, П. Маес, Э. Прем, Э. Телен, Ф. Варела; методики обучения программированию А.П.Газейкиной, П.Б.Хорева, Г.С.Иванова, Н.И.Пака, Т.А.Степановой; в области теоретического программирования Ц.Ин, Д.Соломон, В.М.Зеленин, Н.И.Пак, В.И.Якушевич; в области методики ментальных карт Тони Бюзана и Жозефа Новака.
Теоретическая значимость настоящей работы заключается в уточнении понятия логического стиля мышления, построении его структурной модели и определения уровней сформированности логического стиля мышления.
Практическая значимость работы состоит в разработке системы тестов для диагностики уровня сформированности логического стиля мышления и принципиально новых средств обучения логическому программированию - ментальных карт по теме «Списки» и кинестетического тренажера по теме «Списки» в языке программирования Prolog.
Научная новизна данной работы описана в следующих пунктах:
• обоснована возможность и необходимость использования ментально-телесного подхода к обучению логическому программированию в педвузе;
• уточнено понятие логического стиля мышления, построена его структурная модель, определены уровни сформированности;
• предложена диагностика уровня сформированности логического стиля мышления;
• предложены критерии для оценки правильности составления ментальных карт;
• определены средства развития логического стиля мышления - ментальные карты, кинестетические тренажеры;
• спроектированы принципиально новые средства обучения логическому программированию - кинестетические тренажеры и ментальные карты по темам «Списки».
На защиту выносятся следующие положения:
1. Структурная модель уточненного понятия логического стиля мышления позволяет определить способы диагностики уровеня его сформированное™ и средства его развития.
2. Опора на ментально-телесный подход позволяет разработать средства обучения логическому программированию, учитывающие когнитивные особенности студентов
3. Использование кинестетических тренажеров и ментальных карт в обучении студентов способствует формированию их логического стиля мышления в процессе обучения логическому программированию.
Материалы исследования обсуждались на заседаниях кафедры информатики и вычислительной техники КГПУ им. В.П. Астафьева, на научно-исследовательских семинарах-вебинарах «Информационные
технологии и открытое образование». Также были представлены на XIX Международном научно-практическом форуме студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука XXI века: Актуальные проблемы информатики и информационных технологий в образовании» (Красноярск,
22 мая 2017 г.), на XVIII Международном научно-практическом форуме студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященному 85-летию КГПУ им. В.П. Астафьева. «Молодежь и наука XXI века: Актуальные проблемы информатики и информационных технологий в образовании» (Красноярск,
23 мая 2017 г.), на международной научно - практической конференции
«Проблемы и приоритеты развития науки в XXI веке» (Смоленск, 30 декабря 2017), на международной научно-практической конференции «Внедрение результатов инновационных разработок: проблемы и перспективы»
(Стерлитамак, 8 января 2018), на международной научно - практической конференции «Роль и место информационных технологий в современной науке» (Магнитогорск, 28 декабря 2017), на международной научнопрактической конференции «Вопросы образования и науки» (Тамбов, 30 ноября 2017), на международной научно - практической конференции «Современные условия взаимодействия науки и техники» (Омск, 13 декабря 2017), на международной научно - практической конференции «Традиционная и инновационная наука: история, современное состояние, перспективы» (Пермь, 10 января 2018), на международной научно - практической конференции «Планирование и интерпретация результатов научно-технических исследований» (Тюмень, 11 января 2018).
По результатам исследования имеется 8 публикаций.
В результате проведенного исследования достигнута цель и выполнены все поставленные задачи, а именно:
1. Рассмотрена и описана сущность ментально-телесного подхода к обучению логическому программированию и к теории мышления. Выявлено, что основной особенностью ментального подхода является направленность на развитие алгоритмического стиля мышления. Поэтому в процессе обучения логическому программированию используется методика ментальных карт, как средств развития алгоритмического мышления. Учитывая положения телесного подхода о влиянии на обучение кинестетических каналов восприятия информации, в процессе обучения также задействованы кинестетические тренажеры;
2. Проведен краткий обзор по парадигмам программирования, описаны особенности обучения логическому программированию и выделены основные сложности, возникающие при обучении логическим языкам программирования у студентов. Представлены и описаны основные подходы к обучению программированию;
3. Уточнено понятие логического стиля мышления, также построена его структурная модель, определено, что уровень сформированности логического стиля мышления влияет на успешность обучения логическому программированию. Для диагностики уровня сформированности логического стиля мышления разработаны тестовые задания и предложено использование методики построения ментальных карт. Проведена дифференциация студентов на основе проведенных диагностик по уровню сформированности их логического мышления и для каждого уровня предложены средства обучения, способствующие развитию логического стиля мышления и пониманию логического программирования в целом;
4. Разработаны ментальные карты и кинестетический тренажер по теме «Списки» языка логического программирования Prolog и использованы нами в учебном процессе. Данные разработки являются неотъемлемой частью ментально-телесного подхода, поскольку воздействуют на кинестетические каналы восприятия, тем самым повышая уровень понимания материала, и наглядно отражают процесс нашего мышления, позволяя увидеть пробелы в понимании материала.
Перспективы данной работы мы видим в следующем:
• совершенствование системы диагностики уровня
сформированности логического стиля мышления;
• доработка средств развития логического стиля мышления: метальных карт и кинестетических тренажеров;
• использование технологий SD-печати для создания кинестетических тренажеров;
• Возможность применения наших разработок к другим языкам программирования.
1. Рассмотрена и описана сущность ментально-телесного подхода к обучению логическому программированию и к теории мышления. Выявлено, что основной особенностью ментального подхода является направленность на развитие алгоритмического стиля мышления. Поэтому в процессе обучения логическому программированию используется методика ментальных карт, как средств развития алгоритмического мышления. Учитывая положения телесного подхода о влиянии на обучение кинестетических каналов восприятия информации, в процессе обучения также задействованы кинестетические тренажеры;
2. Проведен краткий обзор по парадигмам программирования, описаны особенности обучения логическому программированию и выделены основные сложности, возникающие при обучении логическим языкам программирования у студентов. Представлены и описаны основные подходы к обучению программированию;
3. Уточнено понятие логического стиля мышления, также построена его структурная модель, определено, что уровень сформированности логического стиля мышления влияет на успешность обучения логическому программированию. Для диагностики уровня сформированности логического стиля мышления разработаны тестовые задания и предложено использование методики построения ментальных карт. Проведена дифференциация студентов на основе проведенных диагностик по уровню сформированности их логического мышления и для каждого уровня предложены средства обучения, способствующие развитию логического стиля мышления и пониманию логического программирования в целом;
4. Разработаны ментальные карты и кинестетический тренажер по теме «Списки» языка логического программирования Prolog и использованы нами в учебном процессе. Данные разработки являются неотъемлемой частью ментально-телесного подхода, поскольку воздействуют на кинестетические каналы восприятия, тем самым повышая уровень понимания материала, и наглядно отражают процесс нашего мышления, позволяя увидеть пробелы в понимании материала.
Перспективы данной работы мы видим в следующем:
• совершенствование системы диагностики уровня
сформированности логического стиля мышления;
• доработка средств развития логического стиля мышления: метальных карт и кинестетических тренажеров;
• использование технологий SD-печати для создания кинестетических тренажеров;
• Возможность применения наших разработок к другим языкам программирования.
Подобные работы
- Методика телесно-полиязыкового обучения будущих учителей информатики программированию
Магистерская диссертация, педагогика. Язык работы: Русский. Цена: 4800 р. Год сдачи: 2017