Проблемы подготовки будущих специалистов в области информатики на ступени «Школа-вуз» Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

УДК 378.09

ПРОБЛЕМЫ ПОДГОТОВКИ БУДУЩИХ СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ ИНФОРМАТИКИ НА СТУПЕНИ «ШКОЛА-ВУЗ»

Н. А. Настащук1, З. В. Семенова2 1Омский государственный университет путей сообщения, Омск, Россия;

2ФГБОУ ВПО «СибАДИ», Омск, Россия.

Аннотация. В статье рассматривается современное состояние преемственности обучения информатике будущих инженеров на ступени «школа-вуз». Определены разделы школьной информатики, которые слабо освоены абитуриентами, выбравшими инженерные направления подготовки и специальности. Выявлены разделы вузовского курса информатики, вызывающие наибольшие трудности у будущих инженеров. Сформулирован ряд необходимых предложений, направленных на повышение уровня подготовки будущих инженеров при обучении школьной и вузовской информатике.

Ключевые слова: информатика, обучение информатике, инженерное образование, преемственность «школа-вуз».

Введение

Как известно, современная научная картина мира основывается на признании фундаментальной роли информационного фактора, информационных процессов в системах различной природы. Это предопределяет высокое значение информатики для современного научно-технического прогресса: ведь именно информатика системно занимается изучением законов протекания

информационных процессов. Более того, развитие 1Т-сферы фактически является предпосылкой экономического,

интеллектуального развития практически всех стран мира, в том числе России. Информатика, а, значит, автоматизация и управление активно внедряются во все сферы промышленности и определяют технологическое ядро ее инфраструктуры. Например, в XI веке информационно-коммуникационные технологии (ИКТ) определяют один из главных элементов транспортной инфраструктуры, особенно железнодорожной, и рассматриваются в качестве средств поддержки автоматизации и автоматизированного управления

перевозочным процессом. В связи с этим, подготовка и обучение специалистов инженерного направления в области информатики остается и на сегодняшний день актуальной для реализации инженерного образования в вузе.

Современному информационному

обществу необходимы инженеры, обладающие не только соответствующей его профессии предметной подготовкой на должном уровне, но и развитыми компетенциями в области информатики и ИКТ. Особое внимание данному вопросу уделяет государство. В 2010 году была утверждена Государственная программа Российской Федерации "Информационное общество 2011-2020 гг" [1], где, в частности, отмечается, что «непременным условием развития информационного общества является повышение качества подготовки специалистов, а также создание системы непрерывного обучения в области информационных технологий». Более того, проблему подготовки квалифицированных инженерных кадров особо выделяют на федеральном уровне - разработана и внедрена президентская программа повышения квалификации инженерных кадров [2]. Становится очевидным, что формировать указанные компетенции в условиях новых вызовов необходимо по-новому. Однако необходимо решить, а как именно? В условиях реализации непрерывного образования в области информатики большое значение уделяется преемственности обучения между различными ступенями образования. В данной статье рассматривается современное состояние преемственности обучения информатике будущих инженеров на ступени «школа-вуз».

Анализ подготовки будущих инженеров в области школьной информатики и ИКТ

Основная проблема преемственности ступени «школа-вуз» состоит в разном уровне подготовки первокурсников по предмету. Реальность такова, что у большинства первокурсников, выбравших инженерные направления подготовки и специальности, компетенции в области информатики и ИКТ сформированы на крайне низком уровне. Возможные причины низкого уровня знаний по информатике современных абитуриентов в целом были исследованы нами в публикации [3]. Была организована обработка и анализ результатов анонимного анкетирования профессорско-преподавательского состава (45 человек) нескольких университетов г. Омска: Омский государственный университет, Омский государственный университет путей сообщения и Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия.

В анкете преподавателю было предложено:

1) оценить уровень знаний по разделам школьного курса информатики и распределить количество студентов в группе по данным уровням;

2) выбрать из списка предложенных вариантов факторы, влияющие на успешность реализации обучения учеников школьному курсу информатики и ИКТ, и факторы, определяющие слабую подготовку учеников. При этом преподавателю было предложено самому сформулировать факторы, которые влияют на качество обучения учеников школьному курсу информатики и ИКТ.

Таким образом, в предыдущей публикации [3] мы акцентировали внимание на проблеме низкого уровня знаний по информатике всех современных

абитуриентов и возможных причинах их слабой подготовки в области информатики и ИКТ. Был сформулирован ряд экстренных мер, выполнение которых позволит снизить разрыв между реальным уровнем знаний по информатике выпускников школ и требованиями, предъявляемыми к подготовке учеников федеральными государственными образовательными стандартами общего образования по этому предмету.

В данной статье мы продолжим наше исследование, но с другой стороны:

1) необходимо выявить какие именно разделы школьного курса информатики слабо

освоены абитуриентами, выбравшими инженерные направления подготовки и специальности;

2) сформулировать ряд необходимых мер, выполнение которых позволит снизить существенные пробелы в знаниях будущих инженеров школьного курса информатики и лучше освоить им вузовский курс информатики.

Итак, в результате анкетирования удалось охарактеризовать уровень подготовки 693 первокурсников, обучающихся на таких факультетах, где осуществляется подготовка будущих специалистов для развития научно-технического,

промышленного прогресса и экономического развития России: инженерные,

информационные, экономические.

Анализ результатов диаграммы (рис. 1, а) позволяет сделать следующий вывод в знаниях будущих инженеров школьного курса информатики и ИКТ:

1) количество студентов первого курса, обладающих высоким уровнем знаний, не превышает 10% (по любому из выделенных направлений подготовки). Причем высокий уровень знаний будущих инженеров (5.42%) занимает предпоследнюю позицию в этом рейтинге;

2) количество студентов первого курса, характеризующихся средним уровнем знаний, не составляет даже и половины: значения варьируются от 20.17% до 23.44% по любому из выделенных направлений подготовки. При этом уровень знаний будущих инженеров (20.33%) снова занимает предпоследнюю позицию в этом рейтинге;

3) на всех направлениях подготовки преобладают студенты, уровень знаний которых можно оценить, как «ниже среднего» и «низкий», а в сумме значение этих показателей составляет более 50%, т.е. большая часть первокурсников. Здесь, к сожалению, опять определилась большая часть будущих инженеров с низким уровнем знаний школьного курса информатики (74.25%) по сравнению с другими направлениями подготовки (рис. 1, а, б).

Более детальный анализ анкет, показывает, что не все разделы школьного курса информатики освоены выпускниками школ на низком уровне, в том числе и абитуриентами, выбравшими инженерные направления подготовки и специальности (таблица 1).

а)

б)

Рис. 1. Оценка уровня знаний первокурсниками школьной информатики

Таблица 1 - Оценка уровня знаний разделов школьного курса информатики и ИКТ по направлениям факультетов

Название раздела Направление факультета Уровни

Высокий (%) Средний (%) Ниже среднего (%) Низкий (%)

1. Информация и информационные процессы Инженерное 6.00 27.00 38.00 29.00

Информационное 7.39 15.91 42.61 34.09

Экономическое 7.81 31.25 24.22 36.72

2. Моделирование и формализация Инженерное 4.00 16.00 40.00 41.00

Информационное 2.27 15.34 15.34 67.05

Экономическое 3.12 23.44 43.75 29.69

3. Информационные технологии Инженерное 12.00 38.00 30.00 20.00

Информационное 11.36 29.55 32.95 26.14

Экономическое 10.15 35.94 23.44 30.47

4. Алгоритмизация и программирование Инженерное 6.00 26.00 29.00 39.00

Информационное 15.91 15.34 21.59 47.16

Экономическое 4.69 25.78 30.47 39.06

5. Компьютерные коммуникации Инженерное 3.00 11.00 38.00 48.00

Информационное 11.36 34.09 23.30 31.25

Экономическое 0.00 23.44 42.18 34.38

6. Социальная информатика Инженерное 0.70 5.42 39.46 54.42

Информационное 3.41 10.80 18.18 67.61

Экономическое 0.00 0.78 1.56 97.66

Дальнейший анализ результатов анкетирования (см. табл.1) был направлен на выявление разделов школьного курса информатики и ИКТ, которые большинством (более 50%) первокурсников были освоены на низком уровне или на уровне «ниже среднего». Необходимо констатировать следующее:

1) будущие инженеры обладают низким уровнем знаний по разделу "Социальная информатика" (54.42%);

2) почти половина выпускников, которых характеризовали респонденты, имеют слабую подготовку по разделу "Моделирование и формализация" (41.00%);

3) по всем разделам школьного курса информатики преобладают студенты, уровень знаний которых в сумме значений показателей «ниже среднего» и «низкий» составляет более 50%, т.е. большая часть будущих инженеров (рис. 2). Крайне слабо изучены такие разделы как «Моделирование и формализация» и «Социальная информатика» (81.00% и 93.88% соответственно). Также необходимо отметить, что имеет место быть достаточно слабое освоение разделов «Информация и информационные процессы» и

«Алгоритмизация и программирование» (67.00% и 68.00% соответственно).

я о

о.

&

о

i =

с se

0 S * fc Э |

и р

01

(В

ш га Z

информатика 93,88

Компьютерные коммуникации Алгоритмизация и программирование Информационные технологии Моделирование и формализация

Информация и информационные процессы

0 10 20 30 40 50 60 70 00 90 100 Количество первокурсников-инженеров, освоивших раздел школьного курса информатики на уровне "ниже среднего + низкий" (%)

Рис. 2. Оценка уровня знаний первокурсников-инженеров школьной информатики

Меньше всего проблем при обучении будущих инженеров вузовской информатике возникает с разделом «Информационные технологии». Зачастую нет необходимости повторять материал школьного курса, т.к. ровно 50% обучаемых освоили его на среднем и высоком уровне в школе (38.00% и 12.00% соответственно).

Таким образом, статистические данные, представленные в таблице 1, позволяют констатировать тот факт, что большинство будущих инженеров имеют достаточно слабую подготовку по школьному курсу информатики и ИКТ.

Определение проблемных тем вузовского курса информатики при подготовке будущих инженеров

Рассмотрим какие темы вузовского курса информатики вызывают наибольшие трудности при их изучении будущими инженерами железнодорожного транспорта.

Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 г. учитывает дальнейшую информатизацию

инфраструктуры ЖДТ [4]. Грамотное использование инженером средств ИТ определяется его уровнем знаний информатики и пониманием тех процессов, которые происходят в автоматизированных информационных системах управления. Поэтому в состав ИКТ компетенций студентов высших учебных заведений инженерного профиля должны входить как умения работать с ИТ, так и представление об их проектировании. Так будущий инженер должен владеть не только режимами вычислений в электронной таблице Excel, но и быть способным к разработке ИТ, например, на языке программировании Visual Basic for Applications [5].

Аккумулируя опыт обучения информатике будущих инженеров и полученные нами результаты анкетирования, действительно раздел «Алгоритмизация и

программирования» вызывает трудности при освоении информатики в вузе. Студент испытывает сложности при разработке графической схемы алгоритма и

программирования вычислительных задач. Данный факт является результатом слабых знаний по разделам школьного курса «Информация и информационные процессы» и «Моделирование и формализация». Как следствие слабой подготовки по данным темам студент испытывает трудности при изучении такого раздела вузовского курса информатики как «Арифметика и бинарная логика вычислительной техники», «Логические основы ЭВМ».

К тому же многих вузовских преподавателей волнует вопрос чему и как учить студентов по дисциплине

Таблица 2 - Примеры тестовых заданий

"Информатика". Возникают вопросы: «Каким должен быть вузовский курс информатики?», «Должно ли содержание вузовского курса информатики отличаться для инженеров и информационщиков, экономистов и гуманитариев»? Возникает еще один очень важный вопрос: «Почему контрольно-измерительные материалы по информатике на портале федерального Интернет-экзамена в сфере профессионального образования [6, 7, 8] во многом совпадают с материалом школьных учебников и тестами ЕГЭ по информатике (таблица 2).

Пример задания из варианта ЕГЭ _по информатике_

Пример задания из тестовой базы _ФЭПО по информатике_

A3. Дан фрагмент таблицы истинности выражения F

X V I г

0 0 0 0

0 0 1 0

! 1 1 1

Задание № 9. Графическое изображение логического блока

Каким выражением может быть F?

а у

1 Н

Варианты ответов:

1) X л У л 7

2) —X V —У V 7

3) х v у V 7

4) —X л—У л—7

Варианты ответов:

1) И - НЕ

2) у = а + Ь

3) а и Ь

4) у = а П Ь

A4. Чему равна разность чисел 201а и Ю-ш?

Варианты ответов:

1) 0 2) 1002 3) 6616 4) 448

Задание № 14. Вычислите: 810 + 5ю? Варианты ответов:

1) 10012 2) 11012 3) 11002 4) 10112

A4. В каталоге находятся пять файлов:

йо^^осх lord.doc orsk.dat port.doc

Определите, по какой из масок из них отобрана указанная группа файлов:

йо^^осх

lord.doc

port.doc

Задание № 15. В некоторой папке хранятся файлы

будет

Варианты ответов:

1) *о?*^?*

2) ?о*?^*

3) *ог*^ос?

4) ?ог?^ос?

ргодгат.Т1а_12.срр

С + +

_| ОКБ

£>К&__

C4ici_03-.com ОКБ

■ЗДЙл "СХ" ОКБ

ржа_рр.с1а

' , ФаЧп -^си^'/Р-зи^: мь^йзеЛОИс.

_

Имена всех этих файлов удовлетворяют маске ...

Варианты ответов:

1) р*а_??.с*

2) р*а_??.с??

3) р?а_??.с*

4) р*а_?.с*

Продолжение Таблицы 2

B2. Запишите значение переменной a после выполнения фрагмента алгоритма:

а: = 20

Ъ:= 30

о:- а / 2 Нет

Ь:~ Ь / 2

Примечание: знаком := обозначена операция присваивания.

В бланк впишите только число.

Задание № 16. В результате выполнения алгоритма, представленного блок-схемой

Н ачшо

Вбод Д

а=й*4

I

Вывод а

Конец

при вводе а=5 будет выведено значение а, равное числу ...

Варианты ответов: 1) 4 2) 9 3) 20 4) 5

B5. Дан фрагмент электронной таблицы

А В с о

1 3 3 2

2 =(С1+А1)/2 -С1-ш =А1-Э1 =В]/2

Задание № 18. Представлен фрагмент электронной таблицы в режиме отображения формул:

А В

1 1 2

2 2

3 =МАКС<А1 :В 2; А1+В2; А2+А1)

Какое число должно быть записано в ячейке В1, чтобы построенная после вычислений диаграмма по значениям диапазона ячеек А2^2 соответствовала рисунку: Ответ:

Значение в ячейке В3 будет равно ...

Варианты ответов: 1) 1 2) 4 3) 3 4) 5

Необходимо отметить, что многие вопросы тестовой базы ФЭПО соответствуют тематике разделов школьного курса информатики и ИКТ. Например,

Задание №1. В теории информации под информацией понимают ...

Варианты ответов:

1) сигналы от органов чувств человека

2) характеристику объекта, выраженную в числовых величинах

3) сведения, устраняющие или уменьшающую неопределённость

4) повтор ранее принятых сообщений

или

Задание №2. При увеличении растрового изображения может ...

Варианты ответов:

1) увеличиться количество цветов изображения

2) появиться лестничный эффект

3) уменьшиться количество цветов изображения

4) повыситься качество изображения или

Задание № 3. Для чего предназначено ключевое поле?

Варианты ответов:

1) для групповой операции

2) для создания запроса

3) для создания связей между таблицами

4) для поиска и замены данных Означает ли это, что вузовская

информатика и контрольно-измерительные материалы должны в существенном объеме

дублировать содержание школьного курса по этому предмету? Здравый смысл подсказывает, что этого быть не должно.

Таким образом, основная проблема в начале изучения вузовского курса информатики состоит в разном уровне освоения первокурсниками разделов школьной информатики. Представляется целесообразным разработать

дополнительный курс, обеспечивающий выравнивание знаний, умений и навыков первокурсников до уровня, позволяющего успешно продолжить изучение вузовской информатики и развитие ИКТ-компетенций будущих инженеров. Что касается вопроса более детального содержательного наполнения этого курса и методических особенностей его реализации, то в этом направлении ведется дальнейшее исследование, являющееся тематикой следующей научной статьи.

Заключение

Подводя итоги, отметим, что для повышения уровня подготовки будущих инженеров при обучении вузовской информатике следует разработать курс выравнивания по этой дисциплине. Учитывая особую роль информатики в подготовке будущего инженера, необходимо

пересмотреть подход к формированию перечня дисциплин конкурсных испытаний для поступления в ВУЗ инженерного профиля. Представляется, что информатика должна обязательно войти в этот перечень. Это предопределит более серьезное отношение к этому предмету в школе не только учащихся, но и учителей, повысит ответственность за формирование ИКТ-компетенций выпускников школ и обеспечит преемственность обучения информатике будущих инженеров на ступени «школа-вуз».

Реализация непрерывного обучения информатике в высшей школе должна охватывать весь период подготовки инженерных кадров. Среди обязательных требований к выпускной квалификационной работе должно появиться требование, касающееся использования ИТ в процессе ее подготовки не только для верстки текста, но и для выполнения необходимых расчетов, экспериментов и пр. Кроме того, в вузовском курсе информатики для будущего инженера следует выделить особое место вопросам эффективного использования разнообразных сетевых ресурсов и информационной безопасности.

Все это свидетельствует о необходимости проведения огромной работы, что следует делать безотлагательно.

Библиографический список

1. Государственная программа Российской Федерации "Информационное общество 20112020 гг" - Режим доступа: http://www. rg. ru/2010/11 /16/infobschestvo-site-dok.html (дата доступа 06.11.2014)

2. Президентская программа повышения квалификации инженерных кадров. - Режим доступа: http://engineer-cadry.ru/ (дата доступа 06.11.2014)

3. Настащук, Н. А. Низкий уровень знаний современных абитуриентов по информатике: закономерность или случайность? / Н. А. Настащук, З. В. Семенова // Информатика и образование. 2014. - №2 (251). С. 50-56

4. Транспортная стратегия российской федерации на период до 2030/ - Режим доступа: http://www.mintrans.ru/documents/detail.php?ELEME NT ID=13008 (дата доступа 06.11.2014)

5. Костянко, Н. Ф. Применение системы программирования Visual Basic for Application при проектировании информационных технологий на железнодорожном транспорте в приложении Excel: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта / Н. Ф. Костянко, Н. В. Байдина - М.: Маршрут, 2006. - 124 с.

6. Портал федерального Интернет-экзамена в сфере профессионального образования. - Режим доступа: http://www.i-fgos.ru/fgos_pim_struct (дата доступа 06.11.2014)

7. Портал федерального Интернет-экзамена в сфере профессионального образования. Режим доступа: http://www.fepo-nica.ru/ (дата доступа 06.11.2014)

8. Портал федерального Интернет-экзамена в сфере профессионального образования. Режим доступа: http://www.i-exam.ru/ (дата доступа 06.11.2014)

PROBLEMS OF TRAINING FUTURE SPECIALISTS IN INFORMATICS ON THE STAGE "SCHOOL -UNIVERSITY"

N. A. Nastashchuk, Z. V. Semenova

Abstract. The authors consider continuity's contemporary state of teaching future engineers of informatics on the stage "school - university". The authors define the sections of school informatics that are poorly learnt by entrants who have chosen engineering directions and specialities. There are revealed sections of university course of informatics where future engineers have the most difficulties. There is formulated a series of necessary suggestions aimed to increase the level of training future engineers in school and university informatics.

Keywords: informatics, teaching informatics, engineering education, continuity "school - university".

References

1. Gosudarstvennaja programma Rossijskoj Federacii "Informacionnoe obshhestvo 2011-2020 gg" [The State program of the Russian Federation "Information society in 2011-2020"]. Available at: http://www. rg. ru/2010/11 /16/infobschestvo-site-dok.html (accessed 06.11.2014)

2. Prezidentskaja programma povyshenija kvalifikacii inzhenernyh kadrov. [Presidential program of professional training specialists in engineering]. Available at: http://engineer-cadry.ru/ (accessed 06.11.2014)

3. Nastashhuk N. A., Semenova Z. V. Nizkij uroven' znanij sovremennyh abiturientov po informatike: zakonomernost' ili sluchajnost'? [Low level of modern entrants' knowledge in computer science: regularity or randomness?]. Informatika i obrazovanie, 2014, no (251). pp. 50-56

4. Transportnaja strategija rossijskoj federacii na period do 2030 [Transport Strategy of the Russian Federation till 2030]. Available at: http://www.mintrans.ru/documents/detail.php?ELEME NT_ID=13008 (accessed 06.11.2014)

5. Kostjanko N. F., Bajdina N. V. Primenenie sistemy programmirovanija Visual Basic for Application pri proektirovanii informacionnyh tehnologij na zheleznodorozhnom transporte v prilozhenii Excel: Uchebnoe posobie dlja vuzov zh.-d. transporta [Using programming system Visual Basic for Application in designing information technologies on railway transport in the application Excel: Textbook for railway transport universities]. Moscow, Marshrut, 2006. 124 p.

6. Portal federal'nogo Internet-jekzamena v sfere professional'nogo obrazovanija. [Internet Portal of the federal exam in vocational education]. Available at: http://www.i-fgos.ru/fgos_pim_struct (accessed 06.11.2014)

7. Portal federal'nogo Internet-jekzamena v sfere professional'nogo obrazovanija. [Internet Portal of the federal exam in vocational education]. Available at: http://www.fepo-nica.ru/ (accessed 06.11.2014)

8. Portal federal'nogo Internet-jekzamena v sfere professional'nogo obrazovanija. [Internet Portal of the federal exam in vocational education]. Available at: http://www.i-exam.ru/ (accessed 06.11.2014)

Настащук Наталья Александровна (Омск, Россия) - кандидат педагогических наук, доцент, доцент кафедры Информатика, прикладная математика и механика Омского государственного университета путей сообщения (644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, e-mail: nat_lion@mail. ru)

Семенова Зинаида Васильевна (Омск, Россия) - доктор педагогических наук, профессор, профессор кафедры Информационная безопасность ФГБОУ ВПО «СибАДИ» (644080, Россия, г. Омск, пр. Мира, 5, e-mail: zvzl [email protected])

Nastashchuk Natalia Aleksandrovna (Omsk, Russian Federation) - candidate of pedagogical sciences, associate professor of the department «Informatics, Applied Mathematics and Mechanics», Omsk State Transport University (644046, 35 Marksa ave., Omsk, Russian Federation, e-mail: nat_lion@mail. ru)

Semenova Zinaida Vasilievna (Omsk, Russian Federation) - doctor of pedagogical sciences, professor of the department "Information Security", The Siberian state automobile and highway academy (SibADI). (644080, 5 Mira ave., Omsk, Russian Federation, e-mail: [email protected])