CC BY
31
ИННОВАЦИОННЫЕ ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ
МОДЕЛИРОВАНИЕ КАК ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПО ФОРМИРОВАНИЮ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ БАКАЛАВРА В ОБЛАСТИ ПРИКЛАДНОЙ ИНФОРМАТИКИ
Т.А. Бороненко, О.А. Голышева
Ленинградский государственный университет имени А.С. Пушкина Петербургское шоссе, 10, г. Пушкин, Санкт-Петербург, Россия, 196605
Статья посвящена анализу профессиональных компетенций бакалавра по направлению подготовки «Прикладная информатика», лежащих в основе моделирования.
Ключевые слова: моделирование, алгоритм, прикладная информатика, информационные технологии, профессиональная компетентность.
Спрос на специалистов в области IT на российском и мировом кадровом рынке постоянно растет. За прошедшее время в этой области произошли кардинальные изменения. Этот период ознаменовался феноменом лавинообразного расширения Интернета, развитием технологий мобильной связи и их интеграцией с Сетью, значительным прогрессом в технологии разработки программного обеспечения и в индустрии информационных ресурсов (content industry), формированием и быстрым развитием новых направлений IT (электронные библиотеки, биоинформатика, квантовая информатика). Все это привело к новому пониманию роли IT как научной и образовательной дисциплины, обусловило необходимость формирования целостного подхода к подготовке профессиональных кадров по всем направлениям применения IT-технологий.
Наиболее широкое распространение получила подготовка специалистов по информационным технологиям в области прикладной информатики, способных решать широкий круг задач создания, внедрения, сопровождения и эксплуатации информационных систем в различных прикладных областях, реализующих связующие и интегрирующие функции во взаимодействии заказчиков автоматизации обработки информации и инженерного персонала, решающих технические задачи.
Подписанием Болонского соглашения в 1999 г. положено начало реформе в сфере высшего образования, которая обусловила переход к оценке результатов обучения в виде компетенций, являющихся основой формирования у обучающихся
способностей решать важные практические задачи. Компетентностный подход в определении целей и содержания образования не является совершенно новым в отечественной системе образования. Идеи компетентностного подхода в обучении рассматривались исследователями П.Я. Гальпериным, В.В. Краевским, И.Я. Лернером, М.Н. Скаткиным, Г.П. Щедровицким, А.М. Новиковым и др. В данном русле были разработаны отдельные учебные технологии и учебные материалы. Работы С.Т. Шацкого и его последователей Д.Б. Эльконина и В.В. Давыдова в области теории и практики развивающего обучения были фактически предтечами компетентностного подхода.
Исследователи отмечают, что проблема определения содержания компетенций подготовки в рамках различных направлений не является однозначной и сводится к множеству. Проекты стандартов третьего поколения в области прикладной информатики выделяют две группы компетенций: общекультурные и профессиональные. Профессиональные компетенции отражают следующие виды деятельности: проектная, организационно-управленческая и производственно-технологическая, аналитическая, научно-исследовательская. Однако многие авторы приходят к мнению о необходимости уточнения структуры профессиональных компетенций. Профессиональную группу компетенций Я.И. Кузьминов, Д.В. Пузанков, И.Б. Федоров, В.Д. Шадриков подразделяют на общепрофессиональную и специальную [1]. Специальную группу компетенций, к которым относятся частные компетенции по отношению к общепрофессиональным, привязанные к определенному виду деятельности и составляют вариативную часть профессиональных компетенций специалиста, выделяют и другие авторы [2; 3; 4].
Проекты новых образовательных стандартов подготовки в области прикладной информатики отражают специфику предметной области «информатика» и ориентированы на формирование профессиональных (специальных) компетенций выпускника с учетом этих особенностей. Если проанализировать задачи, стоящие перед выпускником, и виды деятельности, которыми он должен владеть, можно сделать вывод, что основные специальные компетенции специалиста в области прикладной информатики определяются умением осуществлять деятельность в соответствии со следующей совокупностью этапов: «объект ^ модель ^ алгоритм ^ программа ^ ЭВМ ^ анализ результатов ^ управление объектом». Данная совокупность этапов отражает суть содержания профессиональной деятельности прикладного информатика, имеющая название моделирование.
Моделирование как деятельность [5] носит конструктивный, исследовательский характер и предполагает активные действия исследователя по анализу физической ситуации. Первоначально метод моделирования применялся в основном в физике и технике. В настоящее время он стал с успехом применяться в таких науках, как экономика, лингвистика, генетика, биология, и превратился в общенаучный и в высшей степени эффективный инструмент познания. В ходе моделирования последовательно осуществляется сбор, систематизация и первичный анализ информации о свойствах и отношениях изучаемых объектов; установление определенного сходства и различия модели с предметом-оригиналом, обнаружение расхождений, корректировка моделей; экспериментальное или логическое исследова-
ние модели; экстраполяция полученного знания на оригинал, т.е. объяснение с помощью модели изучаемого фрагмента реальности. При этом выполняются такие процедуры, как умозаключение по аналогии, абстрагирование, идеализация, реализации и интерпретация.
Данные процедуры отражают содержание деятельности на каждом из перечисленных выше этапов моделирования на компьютере. На первом этапе, реализующем процедуры аналогии и умозаключения, осуществляется выделение объекта и составление его содержательного описания. Это дает сведения о физической природе и количественных характеристиках элементарных явлений процесса, о характере взаимодействий между ними, о месте каждого явления в общем процессе. Кроме описания самого процесса, в содержательное описание включают цели моделирования исследуемого объекта или процесса. Процедуры абстрагирования и идеализации реализуются на этапе построения модели исследуемого объекта или процесса, имеющей конкретное математическое наполнение.
Разработка алгоритма, отражающего детальное логическое описание исследуемого процесса, создание программы на выбранном языке программирования, тактическое и стратегическое планирование экспериментов с моделью отражают содержание процедуры реализации. Процедура интерпретации предполагает осуществление проверки правильности и полноты результатов моделирования и возможность применения модели для исследования данного объекта или процесса.
В проекте федеральных государственных образовательных стандартов бакалавра третьего поколения по направлению подготовки «Прикладная информатика» сформулированы следующие профессиональные компетенции:
— способность ставить и решать прикладные задачи с использованием современных информационно-коммуникационных технологий (ПК-6);
— способность моделировать прикладные информационные процессы и ставить задачу по их автоматизации (ПК-13);
— способность анализировать прикладную область на концептуальном, логическом, математическом, алгоритмическом и физическом уровнях (ПК-24);
— способность использовать методы классического математического анализа и исследования операций для постановки и решения прикладных задач (ПК-27);
— способность на основе системного анализа и математических методов моделировать данные, знания, прикладные информационные процессы, информационные системы (ПК-28) [6].
Однако формирование данных компетенций невозможно в рамках содержания перечисленных в стандарте учебных дисциплин с одной стороны, с другой стороны сформулированные компетенции требуют уточнения через понимание сути профессиональной деятельности прикладного информатика, лежащей в основе моделирования.
Детализируем перечисленные выше профессиональные компетенции, опираясь на основные этапы компьютерного моделирования (по А.А. Самарскому, «объ-ект—модель—алгоритм—программа»):
— способность проводить системный анализ предметной области с целью выявления совокупности элементов системы и установления связей между ними;
— способность осуществлять сбор данных об объекте исследования;
— способность применять методы декомпозиции, композиции и иерархичности для построения модели исследуемого процесса;
— способность формулировать цель исследования и определять критерии достижения цели;
— способность применять современные информационные технологии для анализа систем;
— способность отбирать целесообразный метод конструирования математической модели с целью построения формализованной модели системы;
— способность разрабатывать логику исследуемого процесса и описать его на языке схем;
— способность к описанию алгоритма с помощью базовых алгоритмических конструкций и алгоритмических схем;
— способность к отображению схем алгоритмов средствами языка нормативно-технической документации (ГОСТ);
— способность к выбору среды моделирования в зависимости от класса решаемой прикладной задачи, бюджета проекта, квалификации и опыта разработчиков;
— способность к реализации алгоритма средствами языка программирования;
— способность к верификации результата реализации программы;
— способность к отбору целесообразных методов оценки адекватности, устойчивости и чувствительности модели из существующего спектра методов классического математического анализа, исследования операций, теории вероятностей и математической статистики, теории экспериментов и др.;
— способность к анализу и обработке результатов моделирования с помощью соответствующего математического аппарата;
— способность принимать решения, опираясь на результаты моделирования. Успешность формирования данных компетенций может быть обеспечена в результате детальной разработки перечня и содержания учебных дисциплин, отражающих внутренние закономерности профессиональной деятельности прикладного информатика, называемой моделированием.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Государственные образовательные стандарты высшего профессионального образования: перспективы развития / Под ред. Я.И. Кузьминова, Д.В. Пузанкова, И.Б. Федорова, В.Д. Шадрикова. — М.: Логос, 2004.
[2] Байденко В.И. Компетентностный подход к проектированию государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования (методологические и методические вопросы): Методическое пособие. — М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 2005.
[3] Байденко В.И. Выявление состава компетенций выпускников вузов как необходимый этап проектирования ГОС ВПО нового поколения: Методическое пособие. — М., 2006.
[4] Новиков А.М. Процесс и методы формирования трудовых умений: Профпедагогика. — М.: Высшая школа, 1986.
[5] Софьина В.Н. Психолого-акмеологические основы формирования профессиональной компетентности специалистов в системе учебно-научно-производственной интеграции: Дисс. ... д-ра психол. наук. — СПб., 2007.
[6] Проекты федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлению подготовки «Прикладная информатика» уровней бакалавр, магистр.
MODELING AS ACTIVITIES ON GENERATION OF SPECIAL PROFESSIONAL COMPETENCE OF BACHELORS IN THE FIELD OF APPLIED COMPUTER SCIENCE
T.A. Boronenko, O.A. Golisheva
Leningrad State University by A. Pushkin
The Petersburg highway, 10, St.-Petersburg, Pushkin, Russia, 196605
The article is devoted to the analysis of professional competencies of a bachelor in the direction of training in the field of «Applied computer science», connected with modeling.
Key words: modelling, algorithm, applied computer science, an information technology, professional competence.
