На правах рукописи

ЗАХАРОВА Ольга Алексеевна

СИСТЕМА КОМПЬЮТЕРНОЙ ПОДДЕРЖКИ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ

НАУЧНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИМ ИССЛЕДОВАНИЕМ

Специальность 13.00.01 - Общая педагогика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук

Таганрог —2000.

Работа выполнена в Таганрогском государственном педагогическом институте

Научный руководитель: доктор педагогических наук, профессор Михайлчев Е. А.

Официальные оппоненты доктор педагогических наук, профессор Глушенко А. А. кандидат педагогических наук, доцент Ефименко В.Н.

Ведущая организация: Белгородский государственный педагогический университет

Защита состоится 18 апреля 2000 г. в 16ч. на заседании диссертационного совета К.

113.68.02 в Таганрогском государственном педагогическом институте по адресу: 347926, г.

Таганрог Ростовской области, ул. Инициативная, 50, ауд. 307.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Таганрогского педагогического института.

Автореферат разослан «_14_» _марта2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета: Юров А.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Прогресс компьютерных технологий совместно с достижениями в области искусственного интеллекта дали новые методологические возможности применения математических методов и новых инструментальных средств в области гуманитарных наук Наряду с названными, относительно традиционными областями применения компьютерной техники в системе образования, особый интерес вызывает использование новых информационных технологий при проведении научно-педагогических исследований.

Следует сказать, что в гуманитарных исследованиях современные компьютеры до сих пор используются в очень ограниченном диапазоне, в основном, для оформления результатов исследования и статистических расчетов. Потенциал же их использования намного выше.

Как минимум, это:

• использование современных поисковых систем на этапе проведения библиографического поиска;

• грамотное накопление информации с хранением в электронном виде;

• построение сопроводительных графиков, схем, диаграмм, уточняющих результаты исследования;

• получение нормативных документов в электронном виде:

• участие в тематических конференциях с оперативным получением материалов по интересующей тематике;

• построение математических моделей объектов исследований;

• идентификация полученных моделей — выделение входных и выходных параметров, использование в качестве педагогического инструментария квалиметрических методов оценки результатов исследования;

• разработка сетевого графика проведения исследования;

• моделирование машинного эксперимента;

• ознакомление с новейшими педагогическими технологиями и пр.

Общественная потребность внедрения компьютерных систем нового поколения и сетевых технологий в процесс научно-педагогического исследования связана с возрастанием роли вычислительной техники в жизни людей и появлением комплекса проблем "человек и компьютер". В этот комплекс входит проблема оптимального использования компьютеров, а также разработка методов и систем управления педагогическим исследованием.

Большое число талантливых педагогов-исследователей живет и работает вдалеке от признанных научных центров, имеющих диссертационные советы и опытных научных руководителей. Реальная оторванность (другой город, область), неопытность в технологии педагогического (как и вообще - научного) исследования затрудняет и затягивает работу, осложняет научное осмысление и внедрение педагогических инноваций.

Анализ исследований в области создания новых методик преподавания выявил наличие общих принципов, позволяющих, с одной стороны, описать модель научно-педагогического исследования, с другой стороны, создать систему управления этим исследованием и алгоритм его проведения.

Актуальность предлагаемой диссертационной работы_вызвана тем, что.

• в перестраивающемся российском обществе наблюдается всплеск инновационной деятельности, зачастую выходящей за пределы традиционной педагогической науки и протекающей вне научного обеспечения. В результате тратятся огромные силы на открытие закономерностей и фактов, которые давно известны ученым-специалистам, имеющим опыт НИР;

• в настоящее время назрела необходимость в алгоритмизации действий начинающего, да и не только начинающего, педагога- исследователя. Имея подробный алгоритм исследовательской работы, педагог получает возможность оценить весь объем предполагаемого исследования, грамотно составить свой рабочий график по методологии сетевого планирования, распараллелив некоторые виды работ и, в конечном счете, сэкономить свои творческие силы и время;

• научный руководитель аспиранта или соискателя может пользоваться предложенным алгоритмом и компьютерной системой и, не вникая в частности, заниматься непосредственно творческим руководством, "поручив" компьютеру напоминать своему подопечному о выполнении необходимых и общих этапов педагогического исследования и оставив за собой функции консультанта-аналитика как наиболее творческие. Кроме проблемы выполнения (и, следовательно, знания) необходимых этапов научного исследования, перед исследователем стоит задача сбора и компьютерной обработки эмпирического материала. Математические программы статистической обработки данных, представленные в информационной системе, адаптированные к специфике педагогических реалий, позволят выполнить строгую обработку результатов и поднять исследование на более высокий качественный уровень.

';

юридически правильного оформления результатов педагогического исследования, а также советы методологов педагогики при проведении отдельных видов работ на тех, или иных этапах научного исследования.

Предварительный анализ проблемы показал, что система компьютерной поддержки педагогического исследования, по нашему мнению, должна предоставлять исследователю:

* доступ к источникам информации (в том числе и обмен опытом), накопление, предварительную обработку, систематизацию и визуализацию накопленного материала (опыта);

* математический аппарат разработки и адаптации математической модели к конкретному педагогическому объекту;

* управление разработкой методик (педагогическим исследованием), * средства обработки статистического материала;

* проведение машинного эксперимента;

* обучающие системы (в том числе учителей) и др.

Внедрение системы компьютерной поддержки в педагогическую практику, в конечном счете, должно привести к высвобождению творческого потенциала исследователя и его научного руководителя (консультанта) для интеллектуального труда в области педагогических исследований и инноваций.

Тема исследования посвящена проблеме алгоритмизации и компьютерной поддержки научно-педагогического исследования.

Цель предлагаемого исследования - создание базового алгоритма и системы компьютерной поддержки процесса научно-педагогического исследования педагога - инноватора.

Объектом предлагаемой диссертационной работы является практика проведения диссертационного научно-педагогического исследования и оформления его результатов.

Выбор в качестве примера диссертационного исследования обусловлен тем, что любое диссертационное педагогическое исследование включает в себя все основные, рассматриваемые нами, стадии научной работы, а также специфические этапы оформления научной работы, т.е. наиболее полно представляет результат научного исследования педагога.

Предметом исследовании является разработка модели, системы управления и алгоритма педагогического исследования, а также построение на основе алгоритма информационной системы компьютерной поддержки педагога-инноватора. В связи с этим определяются задачи исследования:

* изучить возможности алгоритмизации методологии проведения научнопедагогического исследования;

* изучить уровень разработанности значимых (с позиции цели) аспектов компьютеризации научного исследования;

* разработать на их основе систему управления и типичный алгоритм научного исследования в педагогике;

* разработать функциональные подсистемы;

* произвести апробацию алгоритма и корректировку по ее результатам, * выбрать инструментальное средство построения информационной системы и разработать структуру информационной системы;

* разработать на основе описанной структуры первичный макет системы;

* произвести ее апробацию и корректировку.

В данной работе выдвигается следующая гипотеза: " Использование системы управления научно-педагогическим исследованием в педагогической практике позволит ускорить получение результатов новых разработок за счет оптимизации временных и материальных ресурсов педагога-исследователя и его научного руководителя, быстрее внедрять новые методики обучения и воспитания, ликвидировать дефицит информационной культуры педагога-исследователя.

Разрабатываемая информационная система оудет эффективна при соответствии следующим свойствам:

* научность и достоверность представляемой информации;

* доступность использования системы педагогом-исследователем;

* адаптивность к любому педагогическому исследованию;

* систематичность и последовательность изложения материала в структуре, системы;

* активизация исследовательской деятельности педагога-исследователя; * прочность усвоения информации, представляемой системой;

* развитие компьютерной культуры педагога-исследователя;

* возможность обеспечения контактивной обратной связи при работе с системой".

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Предложен базовый алгоритм действий педагога-инноватора, состоящий из 9 основных этапов (132 шагов). В качестве примера наиболее функционально-полного исследования рассмотрено диссертационное, как включающее все основные стадии научной разработки 2. Предложена разработанная на основе базового алгоритма информационная система компьютерной поддержки OZA, основанная на сочетании наработанного годами педагогического опыта, носителем которого являются известные специалистыметодологи, и возможностей современных компьютерных технологий.

3. Инструментальная среда построения системы OZA, основанная на гипертекстовой технологии INTERNET и Web, делает ее демократичной и открытой, предоставляет возможность исследователям не только использовать ее в научной работе, но и дополнять своими творческими находками.

Методология исследования Изучение и систематизация литературных источников по проблеме создания информационной системы научно-педагогического исследования включало в себя два основных направления. С одной стороны, мы опирались на анализ разработок математиков, специалистов по кибернетике и информатике в области создания моделей научного исследования, методов разработки достоверных алгоритмов, включающих общие, фундаментальные этапы исследования. С другой стороны, в основу разработки алгоритма научного исследования в педагогике были положены работы и индивидуальный опыт ученых в области методологии, проведения валидных педагогических экспериментов, систематизации и обработки результатов эксперимента, советы опытных оппонентов и научных руководителей диссертантов Проведенный информационный поиск показал, что проблемой создания алгоритма информационной компьютерной поддержки научного исследования в педагогике практически никто не занимался.

При решении задачи наполнения информационной системы достоверным и богатым научным содержанием мы опирались на работы ведущих специалистов- методологов современной педагогики.

Анализ литературных источников по проблеме позволяет заключить, что в трудах Ю.К.Бабанского, В.И.Загвязишкого, В.И.Журавлева, В.В.Краевского, А.И.Кочетова, В.М.Полонского, М.Н.Скаткина, А.Я.Найна и др. родилась и укрепилась в педагогическом сознании прогрессивная тенденция использования методов науки в практических целях, сформированась концепция педагогического исследования как равноправного в ряду научных исследований по гуманитарным наукам.

Методы и этапы исследования. В предлагаемой работе использованы методы теоретического исследования: абстрагирование, анализ и синтез, мо делирование (включая мыслительный эксперимент).

Основными методами эмпирического исследования на первом установочном этапе (1995г.г.) были методы контент-анализа структуры научно-педагогического исследования и его отдельных стадий, наблюдения за процессом научно-педагогического исследования, опросные методы (анкетирование, беседа), примененные к педагогам-исследователям и их научным руководителям, методы сравнения различных конкретных исследовательских работ.

На втором этапе конструирования авторской системы ОZА (1997-1998г.г.) анализировалась возможность применения математических методов и компьютерных технологий в исследовательской практике педагогов. При разработке структуры системы OZA и выборе инструментального средства ее построения нами проводились пробные миниэксперименты по конструированию и апробации отдельных компонентов системы, использовался метод научного синтеза преимуществ и возможностей различных информационных технологий.

На третьем этапе, при создании и апробации полномасштабной модели и базового алгоритма диссертационного педагогического исследования (1999г.), мы использовали метод моделирования. При этом мы обобщали наиболее существенные особенности изучаемого нами объекта - научно-педагогического исследования.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования заключается, на наш взгляд, в том, что:

1) на основе сравнительного анализа рекомендаций методологов педагогики определены основных этапов выполнения диссертационного педагогического исследования, составляющих его базовый алгоритм;

2) в соответствии с методологией сетевого планирования, все этапы базо-вого алгоритма конкретизированы в 132 основных операций исследования, выполняемых как последовательно, так и параллельно;

3) разработана структура и определены основные свойства системы компьютерной поддержки диссертационного исследования OZA;

4) в качестве инструментального средства построения системы использован язык гипертекстовой разметки HTML, при этом, система представлена в виде набора Webстраниц, которые можно изменять и добавлять, без изменения общей структуры; - этот принцип построения делает систему OZA синергетической и открытой для пользователей

INTERNET

Практическая значимость диссертации и использование полученных результатов.

Практическая значимость выполненной работы заключается в том, что:

* педагогам-инноваторам и соискателям предложена доступная, логически последовательная, соответствующая современным требованиям система, приближенная к условиям индивидуализированного обучения;

* создана возможность расширения сферы научно-обоснованных педагогических инноваций;

* научным руководителям предоставлена возможность использовать систему OZA при консультировании аспирантов и соискателей;

* пробное внедрение системы показало расширение и углубление мотиваций исследователей всех категорий.

Система компьютерной поддержки OZA может быть применена при проведении исследовательских работ в различных областях педагогики и психологии.

Полезность проведенной работы видится нам не столько в конкретных формальных приложениях, поднимающих педагога-исследователя на более высокий уровень технологической культуры, сколько в привлечении внимания к проблеме ее повышения и обозначении направлений новых разработок педагогических технологий.

Апробация системы OZA осуществлялась аспирантами, соискателями, педагогамиисследователями и их научными руководителями в Донском техническом университете, Таганрогском педагогическом институте, а также в техническом лицее при ДГТУ. Систему оценивали 60 педагогов-экспертов; из них: аспирантов—20, соискателей—18, педагоговисследователей—14, научных руководителей аспиранток и соискателей —10 Все оценки экспертов обрабатывались с помощью процессоре электронных таблиц на компьютере.

Общая оценка экспертов подтвердила правомочность основаны положений выдвинутой нами гипотезы, а также полезность разработанной системы OZA для педагога-инноватора при проведении научно-педагогического исследования.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определено содержание процесса компьютеризации в образовательных, процессах на пороге третьего тысячелегия, определены, объект, предмет, цель, задачи, гипоче-за, методология и методы научнопедагогического исследования, показаны его научная новизна, теоретическая и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе "Проблемы алгоритмизации научно-педагогического исследования в современной теории и практике"_рассмотрены:

* проблематика и современное состояние вопроса методологии разработки алгоритма научно-педагогического исследования;

* проблематика и понятийный аппарат построения модели научно-педагогического исследования;

* проблемы алгоритмизации научно-педагогического исследования..

В этой же главе отмечено, что одним из приоритетных направлений информатизации современного общества является информатизация образования - процесс обеспечения сферы образования методологией и практикой разработки и оптимального использования инфоомационных и коммутационных технологий.

При этом особое значение приобретает технология проведения педагогических исследований. Одним из средств реализации новой технологии в педагогике может стать наука системология, позволяющая рассматривать научно-педагогическое исследование, как системную задачу, и решать ее математическими методами, применяемыми для формализации модели исследования и построения на ее основе системы управления процессом исследования.

Библиографический поиск обнаружил достаточную проработку общей методологии педагогического исследования корифеями педагогики и отсутствие публикаций по разработке новых компьютерных технологий, с использованием системного подхода к решению исследовательских задач в области образования. Использование аппарата системологии, как точной науки в педагогических исследованиях, позволит проводить дальнейшее внедрение формальных методов в сложную и тонкую структуру образовательных процессов. Построение модели и системы управления педагогическим исследованием предполагает изучение классической методологии его проведения для соединения классических наработок с новыми компьютерными технологиями.

Использование точных математических методов и понятий в педагогике нами предпринято при разработке теории построения оптимального сетевого графика проведения научного исследования В области использования системного подхода при решении междисциплинарных технических и интеллектуальных задач еще в середине XX века достигли успеха Гэри М,Джонсон Д.,У. Росс Эшби, Н.Винер и др. Но Создание систем управления педагогическим исследованием затруднено тем, чго почти все понятия в педагогике трудно поддаются формализации. В.М.Полонский определил, что "по мере возрастания сложности научных задач в педагогике существенно повышается, зависимость результатов педагогической науки от степени разработанности исследовательского инструментария, форм и методов организации научной деятельности".

Проблемы сбора, обработки, интерпретации результатов экспериментов привели к созданию нового направления количественного представления результатов исследования квалиметричсского инструментария педагогических исследований. Здесь стоит выделить работы Н.М.Розенберга. рассматривающего измерение в педагогике как познавательный процесс, суть которого состоит в том, чтобы экспериментально определить "числовые значения величин, характеризующих некоторые признаки педагогических объ-еюов или явлений".

Квалиметричсский подход базируемся на концептуальных положениях и методах педагогики, теории измерения, теории моделирования и математической статистики. Его использование, - по мнению идеолога применения данного метода в педагогике Е.В.

Яковлева, - дает возможность внести "необходимую строгость, четкость и понимание исходных данных, постановку исследовательских задач, их решение, интерпретацию полученных результатов, осуществить прогноз" Дальнейшая разработка модели и уточнение базового алгоритма проведения педагогического исследования, а также корректировка системы OZA, предполагается нами в рамках описанной системы принципов квалиметриче-ского подхода к результатам научного исследования.

Применение матсматико-кибернетических методов в педагогических исследованиях, рассматривая возможность формализации педагогических знаний, предполагает усиление и углубление компоненты теоретического исследования в педагогических разработках. Вторая глава "Опыт разработки и апробации системы компьютерной поддержки научнопедагогического исследования" содержит следующие разделы:

• система построения алгоритма научно-педагогического исследования.

• разработка системы компьютерной поддержки научно-педагогического исследования;

• апробация и корректировка информационной системы OZA.

В алгоритмической практике существует несколько распространенных методов представления алгоритмов решения различных задач. Одним из методов представления алгоритмов, сочетающих в себе математическую строгость, простоту и наглядность, является метод представления алгоритма в виде блоксхемы. На рис 1 представлена блок-схема описанного базового алгоритма научнопедагогического исследования. Для наглядности восприятия этапы научного исследования укрупнены до отдельных блоков. На основе детализированного алгоритма нами была разработана система OZA, предназначенная для удовлетворения конкретных информационных потребностей педагогов при проведении научного исследования.

Проведя библиографический и компьютерный поиск, мы не обнаружили зарегистрированных систем подобного назначения из конкретной предметной области, поэтому перед созданием общей структуры и выбором инструментального средства построения, руководствовались общими требованиями, предъявляемыми к информационным системам. В процессе создания любой информационной системы разработчик решает очень важный вопрос выбора инструментального средства построения системы. В качестве инструментального средства построения системы OZA нами использована гипертекстовая технология, сообщающая разрабатываемым программным продуктам особые свойства, главным из которых является возможность адаптации во Всемирной сети. За последние годы World Wide Web - всемирная паутина,- превратилась в основную среду для всех желающих распространять информацию по INTERNET.

На Web-странице блоки гипертекста связываются друг с другом при помощи опорных элементов, или гипертекстовых ссылок. Это специальные слова в тексте, выделенные другим цветом. Гипертекст - это нелинейный текст, он отряжает способы нашего мышления и письма. Это свойство тоже представляется очень важным для динамической системы поддержки исследования, так как позволяет включать в активное использование новую информацию разного назначения - от новых стандартов, до новых процедур обработки статистической информации. Такая особенность является очень важной для такой развивающейся системы, как педагогическое исследование; система может дополняться, изменяться, связываться с новыми блоками исследования, неизбежными в каждом творческом процессе. Для построения Web-страниц нами использовался гипертекстовый язык разметки HTML (HyperText Markup Language), возникший как инструмент реализации новой информационной технологии, в основу которой положено использование специфической системы связи отдельных фрагментов информации. При этом, в качестве фрагмента информации, могут использоваться текстовые файлы, файлы графики, мультимедийные и анимационные вставки, WEB-страницы INTERNET и пр. HTML является общепринятым языком Всемирной паутины, не привязанные, к одной архитектуре ЗВМ или операцион ной системе Это, в основном и обуславливает популярность HTML, а также взрывной рост всемирной паутины Файлы HTML - текстовые, их можно просматривать и редактировать с использованием специальных программ-редакторов Благодаря перечисленным возможностям, HTML идеально подходит для построения нашей системы компьютерной поддержки научного исследования OZA.

Возможности информационной системы OZA позволили интегрированно представить на экране компьютера аудиовизуальную информацию в различной форме (музыка, графика, "бегущая строка" и т.д.), что повышает мотивацию и эмоциональное восприятие информации у пользователей. При доработке системы планируется влючение в нее таких объектов, как анимация и видеофильм, что является в рамках реализованной технологии технически возможным.

Таким образом, использование языка HTML, в качестве инструмента при разработке системы компьютерной поддержки педагогического исследования, позволило получить гибкую, динамичную структуру OZA, основной модуль которой -"Базовый алгоритм исследования"- связывается десятками гиперссылок с поясняющими, нормативными статистическими разделами системы По информационному содержанию, система включает в себя разделы, представленные на структурной схеме системы (рис. 2).

Проведенное исследование привело нас к следующим выводам 1) На основе анализа теории систем, анализа опыта методологов педагогики и разработанной технологии алгоритмизации процессов принятия управленческих решений оказалось принципиально возможным создание базового универсального алгоритма проведения диссертационного научно-педагогического исследования, состоящего из 9 основных этапов (132 шагов) 2) Наличие такого алгоритма. в свою очередь, позволяет выстраивать сетевые графики выполнения различных видов диссертационной исследовательской работы, что приводит к синхронизации совместимых видов работ, выполняемых педагогом-исследователем, оптимизации его трудозатрат и латрат времени.

3) Основными характеристиками разработанной системы компьютерной поддержки диссертационного исследования являются, научность, доступность адаптивность, систематичность и последовательность, активи зация uccледовательской деятельности;

прочность усвоения информации.

способность прививать компьютерную культуру педагогу-исследователю; возможность обеспечения коммутативной обратной связи; соответствие современны» эргономическим требованиям.

По совокупности своих характеристик система OZA максимально приближается к условиям наставнического индивидуализированного обучения 4) Система OZA включает 4 основные функционально-необходимые педагогуисследователю подсистемы:

диагностики и самодиагностики;

управления (для оптимизации процесс а проведения исследования);

статистической обработки данных;

поиска информации (с ориентацией на использование возможностей INTERNET и ресурсов языка HTML).

5) Система OZA сопровождается всеми необходимыми методическими указаниями, позволяющими малоопытному пользователю работать с нею, пополняя свой профессиональный и исследовательский багаж, развивая компьютерную пользовательскую культуру.

6) Данные экспертизы системы OZA, выполненной 60 экспертами (в том числе десятью опытными научными руководителями диссертационных исследований) убедительно доказывают достаточно высокую оценку прикладной полезности системы во всех основных аспектах ее замысла и структуры.

7) Экспертиза позволила внести целесообразные дополнения в дальнейшие проекты модификации системы OZA (включение пласта самодиагностики креативности мышления, расширение жанрового спектра вставок-картинок и музыкального сопровождения, совершенствование интерфейса, включение программных модулей по обработке экспериментальных данных) Проблема алгоритмизацки и компьютерной поддержки научно- педагогического исследования, которой посвящена наша работа, непосредственносвя-зана с понятием — "технологическая культура проведения педагогического исследования ". Это относительно новое понятие подразумевает использование в повседневной педагогической практике интеллектуальных и технических открытий, наработок предыдущих поколений педагоговметодологов, описанных и опробованных, усиленных современным инструментальным обрамлением.

В связи с поставленной целью в проведенном исследовании были решены следующие задачи « проработана метолилогия проведения педагогического исследования; » изучены и найдены возможности ее алгоритмизации;