Методические основы представления и контроля знаний в области информатики с использованием адаптивных семантических моделей (12.01.2009)

Автор: Шихнабиева Тамара Шихгасановна

Должна обеспечиваться структуризация знаний для различных форм учебных занятий (лекций, лабораторных работ, практических занятий и др.),

При семантической структуризации учебных задач по программированию

целесообразно использовать трехуровневую АСМ:

1 уровень – условие задачи;

2 уровень – алгоритм решения задачи;

3 уровень – система знаний, необходимых для решения задачи.

8. В качестве инструментальных средств структуризации учебных задач по

программированию целесообразно использовать:

классификатор базовых знаний по программированию;

алфавит языка программирования;

таксономическую структуру оператора условного перехода.

9. Разработанные АСМ должны сопровождаться методическими

рекомендациями для студентов, требования к ним должны содержаться в специальном методическом пособии для преподавателей информатики.

10. Внедрению образовательных АСМ в реальный учебный процесс должна предшествовать их предварительная апробация (вместе с методическими пособиями) с участием студентов.

На основе представленной выше методики разработки образовательных АСМ (п.п. 1-9) созданы 43 модели по 8 учебным дисциплинам предметной подготовки учителей информатики (“Программирование”, “Программное обеспечение”, “Архитектура компьютера”, “Компьютерное моделирование”, “Математическая логика”, “Теоретические основы информатики”, “Компьютерные сети”, “Основы искусственного интеллекта”). Для разработки указанных АСМ по этим учебным дисциплинам их содержание было разделено на отдельные темы, которые реализовались на соответствующих АСМ.

На рис. 4 представлен фрагмент семантической модели по учебной дисциплине «Программирование» по теме “Подпрограммы – процедуры языка Паскаль”. В рамках данной темы студенты изучают принципы модульного построения программ, назначение подпрограмм, структуру и свойства процедур.

????????????TH

??????????????????®

?????????????????®

(При данном подходе к изучению указанной темы необходимо только добавить в семантическую модель учебного материала отличительные от процедуры признаки.

На рис. 5 представлена семантическая модель учебного материала на тему “Антивирусные программы” (учебная дисциплина «Программное обеспечение»). Данная семантическая модель показывает, что основным понятием по указанной теме является понятие “Антивирусные программы“, которое подразделяется на программы - детекторы, программы - доктора, программы - вакцины и т.д. Кроме того, разработанная модель показывает особенности действия каждого вида антивируса, наследуя свойства понятия “Антивирусные программы”. На рис. 6 представлена семантическая модель по учебной дисциплине “Компьютерное моделирование”. Семантическая модель описывает свойства моделируемого объекта и модели, показывает её назначение.

Теоретические основы информатики – пока не вполне сложившийся и не устоявшийся раздел науки. Как и теоретические разделы других наук, теоретическая информатика формируется в значительной мере под влиянием потребностей обучения информатике.

Теоретическая информатика – наука, которая складывается из ряда разделов математики, которые прежде казались мало связанными друг с другом: теории автоматов и теории алгоритмов, математической логики, теории формальных языков и грамматик, реляционной алгебры, теории информации и др.

Для разработки адаптивных семантических моделей по учебной дисциплине «Теоретические основы информатики» её содержание было разделено на самостоятельные темы. На рис.7 представлена АСМ по теме “Понятие информации”. Данная модель описывает, что понятие информации ассоциируется с данными, сведениями, знаниями, передаётся в виде сообщения (сигнала) при наличии среды, материального носителя. Показывает также общие свойства и особенности дискретной и непрерывной информации.

Рис. 4. Фрагмент семантической модели по теме “Подпрограммы - процедуры языка Паскаль” (учебная дисциплина “Программирование”).

Рис. 5. Cсемантическая модель по теме “Антивирусные программы”

(учебная дисциплина “Программное обеспечение”).

Рис. 6. Семантическая модель по теме “Свойства модели”.

(учебная дисциплина “Компьютерное моделирование”).

Рис. 7. Семантическая модель по теме “Понятие информации”.

(учебная дисциплина “Теоретические основы информатики”).

В рамках учебной дисциплины “Архитектура персонального компьютера” студенты специальности 030100 изучают аппаратную часть компьютера. Данная дисциплина достаточно сложная, что предполагает детальное и подробное изучение составных компонентов ПК. На рис.8 представлена семантическая модель учебного материала поданной дисциплине (тема “Процессор”). По разработанной модели следует, что “одним из основных устройств компьютера является процессор, который определяет его вычислительные возможности, функции и свойства, различают процессоры разных модификаций и т.д.

Для подготовки будущих учителей информатики к работе с информационными образовательными ресурсами, компьютерными базами и банками данных в учебный план специальности 030100 включен курс “Компьютерные сети”. На рис. 9 представлена семантическая модель по данной учебной дисциплине по теме “Назначение сервера”.

Следует подчеркнуть, что семантическая модель, изображая логическую структуру учебного материала в соответствии с существующими связями между его понятиями, одномоментно показывает все основные понятия изучаемой темы и связи между ними, что облегчает её восприятие.

На рис.10 представлена семантическая модель по учебной дисциплине «Математическая логика». Данная учебная дисциплина является абстрактной. Если при изучении составных компонентов персонального компьютера можно пользоваться схемами, рисунками, иллюстрациями, то при изучении абстрактных дисциплин у преподавателя такая возможность отсутствует. Отсутствие наглядных пособий затрудняет усвоение студентами содержание учебного предмета. Приведенная на рис.10 модель учебного материала по теме “Логические операции” представляет е основные понятия и показывает причинно – следственные отношения между ними.

В настоящее время существуют различные виды образовательных средств: учебники, методические пособия, справочники и т.д., в том числе и электронные образовательные средства. Однако существующие электронные учебники по абстрактным дисциплинам существенно не отличается от учебных пособий в твердом носителе. Чтобы найти связи между понятиями учебной дисциплины приходится многократно листать весь учебник и искать необходимую информацию. Представление учебного материала по абстрактным дисциплинам на основе адаптивных семантических моделей позволяет создать структурированный учебник, показывающий связи между понятиями предметной области, что важно при организации обучения на основе информационных и коммуникационных технологий.

Рис. 8.Семантическая модель по теме “Процессор”

(учебная дисциплина “Архитектура персонального компьютера”).

Рис.9. Семантическая модель по теме “Назначение сервера”

(учебная дисциплина “Компьютерные сети”).


загрузка...