СПЕЦИФИКА ИЗУЧЕНИЯ БАЗ ДАННЫХ
В ГУМАНИТАРНОМ ВУЗЕ
С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЕТЕНЦИЙ
Различные способы структуризации и хранения информации являются одной из наиболее значимых тем в курсе информатики и в силу своего межтематического характера изучаются на протяжении всех разделов курса. С другой стороны, всю компьютерную информацию можно рассматривать как совокупность систем баз данных, записываемых и обрабатываемых согласно правилам соответствующей модели хранения данных: иерархической, сетевой, реляционной или мультимодельной. Исходя из приведенных выше посылок, можно с достаточной степенью уверенности оправдать подход к изучению курса информатики с позиций формирования компетенций проектирования (моделирования) и создания баз данных различных моделей, а также формирования компетенций, связанных с проведением операций записи, копирования, удаления, перемещения, поиска и сортировки данных.
Необходимость формирования компетенции проектирования баз данных обуславливается огромными массивами разнородной информации, «сваливающиеся» на современного человека. В условиях стремительного расширения информационных потоков, становятся жизненно необходимыми формирование и развитие навыков структурирования массивов информации согласно правилам соответствующей модели данных, грамотного использования машинных носителей для записи и обработки информации. Повышение уровня компетентности проектирования баз данных закономерно приводит к возрастанию эффективности работы с информацией, понижению рисков потери данных.
Приблизиться к определению компетенции проектирования баз данных и проанализировать эффективность формирования данной компетенции на базе существующих в настоящий момент педагогических практик, позволит более подробное рассмотрение понятий компетентности и компетентностного подхода к образованию, пришедшего на смену традиционным знаниям, умениям и навыкам (ЗУНам).
Компетентностный подход к образованию, первоначально возникший в США, получил поддержку в странах Западной Европы и был закреплён в материалах Болонского процесса. В России исследованиями компетентностного подхода занимались такие учёные, как , , и многие другие. Государственная поддержка компетентностного подхода отразилась в «Концепции модернизации российского образования на период до 2010 года». Согласно данной Концепции, использование компетентностного подхода предполагает, что основная цель профессионального образования – это «подготовка квалифицированного работника соответствующего уровня и профиля, конкурентоспособного на рынке труда, компетентного, ответственного, свободно владеющего своей профессией и ориентированного в смежных областях деятельности, способного к эффективной работе по специальности на уровне мировых стандартов, готового к постоянному профессиональному росту, социальной и профессиональной мобильности; удовлетворение потребностей личности в получении соответствующего образования».
Несмотря на активное внедрение компетентностного подхода в образование, в настоящий момент понятия «компетенция», «компетентность», «компетентностный подход» находятся на стадии формирования и не имеют однозначного определения. В связи с фундаментальностью и объёмностью данных понятий, можно предположить, что научные дискуссии по их поводу будут продолжаться и в дальнейшем, то затухая, то возникая вновь.
Рассматривая процесс возникновения и развития компетентностного подхода в образовании, выделяет три основных этапа [6]: на первом и втором этапах (1960-1990 гг.) предпринимаются попытки определения и классификации понятий «компетенция», «компетентность»; изучается структура и технология формирования коммуникативной, педагогической и некоторых других видов компетентностей. Особый интерес в рамках данной статьи представляют выделенные Дж. Равеном 39 видов компетенций, среди которых присутствуют компетенции самообучения, критического мышления и самоконтроля. Третий этап по начинается в 1990 году с появлением трудов , исследующей структуру профессиональной компетентности учителя и выделяющей специальную, социальную, личностную и индивидуальные виды профессиональной компетентности.
Учитывая вклад в становление компетентностного подхода в образовании таких учёных, как , , Ж. Делор, Г. Халаж, В. Хутмахер и других, акцентирует внимание на принятом Советом Европы определении пяти ключевых компетенций, которые должны иметь молодые европейцы. Приведеный в докладе В. Хутмахера «Key competencies for Europe» на симпозиуме в Бёрне (март 1996 года) список этих ключевых компетенций включает в себя: политико-социальные компетенции; компетенции толерантности, связанные с жизнью в многокультурном обществе; коммуникативные компетенции, как устные, так и письменные; информационные компетенции; компетенции самообразования, связанные со способностью учиться на протяжении всей жизни.
Учёные исследователи подчеркивают, что понятие «компетентность» шире традиционного набора «знания, умения, навыки». Согласно «Стратегии модернизации содержания общего образования. Материалы для разработки документов по обновлению общего образования. – М., 2001» компетентность помимо ЗУНов включает в себя «мотивационную, этическую, социальную, и поведенческую составляющие». Все виды компетентностей подразделяет на три основные группы: компетентности отношения к самому себе как личности; компетентности взаимоотношений человека с окружающими людьми; компетентности, связанные с деятельностью человека [3, С.23]. Каждая отдельная компетентность, согласно , имеет структуру, состоящую из пяти основных характеристик [3, С. 26]: 1) готовности к актуализации компетентности; 2) знаний; 3) опыта использования; 4) отношения к процессу, содержанию и результату компетентности; 5) эмоционально-волевую саморегуляцию.
Разграничение понятий «компетенция» и «компетентность» однозначно прослеживается в определениях, сформулированных и :
«Компетенция – это отчужденное, заранее заданное социальное требование (норма) к образовательной подготовке ученика, необходимой для его эффективной продуктивной деятельности в определенной сфере».
«Компетентность – владение, обладание учеником соответствующей компетенцией, включающее его личностное отношение к ней и предмету деятельности, это уже состоявшееся качество личности (совокупность качеств) ученика и минимальный опыт деятельности в заданной сфере» [4, С.135].
Согласно и классификация компетенций может иметь иерархическую структуру и состоять из трёх уровней: ключевых компетенций, носящих общий, метапредметный характер; ощепредметных и предметных компетенций. Предметные компетенции – это компетенции, формируемые в рамках конкретных учебных предметов.
Ключевые компетенции и подразделяют на семь групп: ценностно-смысловые, общекультурные, учебно-познавательные, информационные, коммуникативные, социально-трудовые и компетенции личностного самосовершенствования [4, C.137-138], выделяют десять структурных компонентов компетенции и на их основе формулируют технологию конструирования компетенций.
Ещё одним отличием компетентностного подхода к образованию от традиционного является его нацеленность на конечный результат обучения, описанный на языке потребителя образовательных услуг, а не на языке преподавателя. Под результатами обучения в данном случае понимается то, что обучаемый «будет знать и понимать, уметь делать и кем научится быть в конце обучения» [5, С.14]. Анализ западноевропейских систем образования, опыта российских ученых, позволил определить, что компетентностный подход к образованию представляет собой «обучение на основе компетенций», а «язык компетенций является наиболее адекватным для описания результатов образования» [1, С.5-6].
Под компетентностным подходом к образованию будем понимать подход, акцентирующий внимание на конечном продукте образовательной деятельности, где в качестве результата выступает не сумма усвоенной информации, а способность человека действовать в различных проблемных профессиональных ситуациях. Здесь надо отметить, что компетентностный подход в образовании, согласно [2, С.142-143] и другим ученым, во многом перекликается с концепцией развивающего обучения.
Основной целью преподавания курса информатики с позиции компетентностного подхода можно назвать формирование системы информационно-коммуникационных компетенций. Качественный результат такого обучения будет определяться уровнем сформированности компетентности в области информатики и информационно-коммуникационных технологий (ИКТ). Основополагающим принципом при разработке дидактической системы курса на основе компетентностного подхода, таким образом, является рассмотрение каждого из тематических разделов с позиции формируемых с помощью данного раздела ключевых или предметных компетенций. Данный принцип должен найти своё выражение во всех элементах дидактической системы, начиная с программы курса и заканчивая перечнем контрольных вопросов. Программа должна содержать подробный список всех формируемых компетенций и достаточное четкое их распределение по темам курса. Перечень контрольных вопросов должен включать проблемные задачи и т. п.
При сохранении на материальном носителе информация любого типа приобретает определенную структуру, соответствующую одной из основных моделей данных: иерархической, сетевой, реляционной либо мультимодельной. Работа с информацией на самом деле представляет собой либо процедуры поиска нужных сведений в структурированных массивах данных, либо процедуры ввода данных в массив по правилам выбранной модели. Таким образом можно предположить, что одной из основных, базовых составляющих информационно-коммуникационной компетенции является система компетенций с общим названием «компетенции работы с базами данных». В «компетенции работы с базами данных» входят компетенция проектирования баз данных различных моделей, компетенции создания баз данных с помощью одной из СУБД или в рамках определенной системы, компетенции оперирования данными, включая добавление, удаление, преобразование и поиск. На наш взгляд, «компетенции работы с базами данных» носят как ключевой, надпредметный, так и предметный характер, формирование данных компетенций занимает одно из основных мест, как в становлении информационной культуры учащихся, так и в профессиональной подготовке студентов гуманитарных специальностей, в частности студентов-юристов, и должно осуществляться на протяжении всего курса информатики.
Среди компетенций работы с базами данных особое место занимает компетенция проектирования баз данных. Исходя из определения базы данных как структурированного массива информации об объектах в некоторой предметной области, можно принять рабочую версию понятия компетенции проектирования баз данных как способности структурировать данные в соответствии с правилами соответствующей модели. Например, исходя из представления о реляционной базе данных как о совокупности связанных между собой двумерных таблиц, компетенция проектирования реляционных баз данных определяется как способность к размещению данных в связанные таблицы. Низкий уровень сформированности компетенции проектирования автоматически понижает уровень всех остальных компетенций работы с базами данных, превращает изучение процесса создания базы в рамках определенной СУБД в бессмысленное занятие.
Однако, не смотря на базовый характер, в настоящий момент компетенции проектирования баз данных различных моделей формируется у учащихся средних школ и студентов гуманитарных вузов в косвенной, сопутствующей форме на недостаточном уровне. Данное утверждение явилось следствием анализа автором статьи школьного курса информатики и ИКТ, курсов информатики ряда гуманитарных вузов Саратова и других городов России, а также данных, полученных в результате проведения педагогического эксперимента.
В школьном курсе информатики правила построения иерархической модели данных рассматриваются в неявной форме при изучении файловой системы ОС Windows. Правила построения сетевой модели упоминаются в разделах «Сети», «Интернет» и «Сайтостроение». Хуже всего дело обстоит с изучением правил проектирования реляционных баз данных, являющихся одним из разделов темы «Базы данных» и рассматриваемых чаще всего на примере баз данных СУБД Access. Так, изучаемая в 9-х классах средней школы тема «Базы данных» ограничивается рассмотрением способов создания однотабличной базы данных, на основе которой изучаются операции сортировки, фильтрации и отбора записей по условиям. Создание баз данных с несколькими, связанными между собой таблицами, рассматривается только в курсах информатики 10‑11-х классов, попадающих в категорию курсов по выбору, необязательных для учеников гуманитарных профилей.
Аналогичная ситуация наблюдается при анализе курсов информатики гуманитарных вузов: тема «Базы данных» либо вообще отсутствует, либо сводится к формированию навыков работы в одной из систем управления баз данных (СУБД), например, Access. Студенты, изучающие Access, либо работают с уже готовой базой данной, либо создают базу данных, заранее спроектированную преподавателем. В результате такого обучения студенты не способны использовать Access для создания собственных баз данных, поскольку не в состоянии грамотно распределить набор сведений по нескольким связанным таблицам.
Таким образом, анализ программ обучения школьного, среднеспециального и вузовского курсов информатики, а также личный опыт работы в образовательных учреждениях всех уровней, позволяет автору сформулировать следующий вывод, который в определенной степени можно рассматривать как проблему: подход к изучению курса информатики строится с понятной и оправданной позиции изучения свойств информации и информационных процессов, в которой, к сожалению, недостаточно внимания уделяется изучению моделей данных и правилам построения моделей заданной структуры. Так, сами понятия «база данных», «модель данных», «виды моделей данных» возникают в учебных программах примерно в середине или даже конце курса информатики, при изучении темы «Базы данных». Более того, вся тема «Базы данных» часто сводится к изучению не самих баз данных, а к формированию навыков работы в одной из систем управления баз данных (СУБД), например, Access.
Закономерным следствием указанной проблемы является низкий уровень сформированности компетенции проектирования баз данных, выявляемый у выпускников школ и студентов первокурсников, подтвержденный проводимыми автором статьи исследованиями в данной области на протяжении семи лет. Большинство опрошенных студентов первого и второго курсов плохо представляют себе не только правила построения реляционных или сетевых моделей данных, но и даже иерархической модели, хотя и школа, и вуз тратят достаточно времени на изучение файловой системы, имеющей иерархическую структуру. Так, 50% студентов второкурсников юридического вуза на вопрос «Можно ли один и тот же файл записать в две папки, если пользователю нужно иметь доступ к этому файлу сразу из обеих папок?», ответили, что «Да, можно», и пояснили, что файл можно скопировать и тогда в обеих папках будут одинаковые файлы. Только 10% опрошенных «догадались», что в другую папку следует помещать не копию файла, а ярлык к нему. Оставшиеся 40% второкурсников вспомнили, что файл может храниться только в одной папке, но решение проблемы не предложили. Низкий уровень компетенций в области моделей хранения данных неизбежно приводит к нарастанию избыточности информации за счет её повторения, потерям информации, замедлению и снижению результативности поиска данных, т. е. к снижению эффективности трудовой деятельности.
На наш взгляд, одной из причин низкого уровня сформированности компетенции проектирования баз данных является отсутствие адаптированных для школьников и студентов гуманитарных специальностей методик обучения проектированию баз данных, основанных на компетентностном подходе. Данный вывод явился результатом анализа большого объёма учебной литературы, предлагаемой школьникам и студентам гуманитариям на данный момент. Так, в школьных учебниках по информатике и ИКТ за 7-11 классы под редакциями , , и других, имеется материал только по моделированию однотабличных реляционных баз данных, либо как в «Поурочных разработках по информатике: базовый уровень. 10-11 классы» излишне академический и сложный для понимания метод проектирования баз данных.
В учебной литературе, рекомендованной в том числе для высших учебных заведений, методика проектирования баз данных либо вообще отсутствует, либо приводится в форме, ориентированной на студентов естественно-научных специальностей или уже сформировавшихся в области программирования специалистов, неподходящей для студентов гуманитарного профиля. В некоторых программах обучения по дисциплине «информатика» высшей гуманитарной школы, в частности в программе «Информатика и математика» Саратовской государственной академии права отсутствует тема «Моделирование», являющаяся основой для формирования компетенции конструирования баз данных.
Надежды автора статьи на присутствие понятной для гуманитариев методики конструирования баз данных в диссертационных исследованиях также не оправдались. Авторы рассмотренных диссертационных исследований (, , ) хотя и признают важность и необходимость формирования умения проектирования базы данных, однако не приводят подробной и понятной методики ее осуществления.
Следовательно, для школьников и студентов гуманитарных специальностей назрела насущная необходимость разработки адаптированной, оригинальной методики обучения проектированию баз данных, на основе компетентностного подхода. Один из возможных вариантов такой методики был разработан и опробован автором статьи на базе Саратовской государственной академии права и Лицея № 62 города Саратова. Рассмотрим общие принципы построения курса информатики с позиции формирования компетенций работы с базами данных.
В качестве одной из основных целей курса информатики следует полагать формирование компетенций работы с базами данных, которое необходимо осуществлять на протяжении всего курса информатики. В соответствии с приведенной целью происходит разработка дидактической системы обучения информатики и ИКТ. Это выражается в присутствии темы «базы данных» во всех разделах курса и подтверждается в учебных программах, учебно-тематических планах, практических заданиях, заданных результатах обучения и т. п. Например, изучение файловой системы основывается на предварительном изучении понятий «модель», «моделирование», «база данных», «правила построения иерархической модели данных», при этом формируются не только компетенции работы в операционной системе, но и компетенции проектирования и создания иерархических баз данных. Большая тема «Сети. Интернет» включает в себя понятие сетевых баз данных, а изучение электронных таблиц на примере программы Excel развивает в том числе и компетенции моделирования однотабличных баз данных, поиска и обработки данных.
Целями изучения темы «Базы данных», основанном на компетентностном подходе, является развитие ключевых компетенций по проектированию баз данных различных моделей, формирование предметных компетенций по созданию реляционных баз данных посредством одной из СУБД (например, Access) и обработке данных в уже имеющейся базе. Проектирование изучения темы «Базы данных» может основываться на следующих положениях:
Методика обучения проектированию баз данных наиболее эффективна в случае сочетания традиционных и инновационных методов обучения: проблемного обучения, метода проектов, развивающего обучения, игровых технологий, самостоятельной творческой работы. Разработанный автором курс «Базы данных» для студентов гуманитарных специальностей, рассчитанный примерно на 34 часа при 2-х часовых занятиях, позволяет успешно сформировать основные компетенции, связанные с созданием и работой в базах данных.
Первые три занятия курса построены на основе проблемных вопросов, позволяющих учащимся самостоятельно определить основные правила построения иерархической, сетевой и реляционной моделей данных и приобрести практические навыки конструирования таких моделей из неорганизованного массива информации. Данные занятия с одной стороны позволяют учащимся систематизировать, проанализировать и обобщить ранее полученные сведения о правилах построения сетевой и иерархической модели данных, а с другой стороны закладывают базу для дальнейшей самостоятельной деятельности по созданию реляционных баз данных. Как уже было сказано ранее, результативность первых занятий зависит от наличия у преподавателя доступного для учащихся метода проектирования реляционных баз данных. Например, можно использовать следующую авторскую методику подачи материала, основанную на упрощении и адаптации двух основных приёмов проектирования реляционных баз даны – метода моделирования «сущность-связь» и метода поэтапного приведения таблиц базы данных к трём нормальным формам.
В начале, с помощью наводящих вопросов преподавателя, учащиеся самостоятельно формулируют определение базы данных как структурированного массива информации об объектах в некоторой предметной области, выясняют что служит такими объектами и что хранит сама база данных – свойства объектов. Преподавателем даётся понятие свойства-названия объекта, ассоциируемого с самим объектом и понятие ключа – уникального свойства, однозначно определяющего каждый объект среди других ему подобных однотипных объектов. Затем учащиеся самостоятельно выводят способы распределения свойств объектов в уже знакомых иерархических и сетевых моделях данных. Изучение реляционной модели начинается с её определения как совокупности связанных двумерных таблиц, в которых каждая таблица содержит свойства однотипных объектов и в которых связи возникают в том случае, когда свойство одного объекта само является объектом и обладает набором свойств. Учащиеся на многочисленных примерах приобретают навыки выделения из списка свойств названий объектов, разграничения самих объектов и формирования связей между ними. При этом для успешного формирования компетенции проектирования реляционных баз данных применяется метод поэтапного формирования умственных действий Гальперина-Талызиной.
Следующие занятия посвящаются способам создания реляционных баз данных в СУБД Access, формированию навыков работы с данными и конструированию основных объектов базы данных: форм, отчетов и запросов. Параллельно изучению теоретической и практической части, учащиеся разрабатывают собственный оригинальный проект базы данных.
Последние занятия посвящаются развитию аналитического и системного мышления учащихся с помощью решения нестандартных задач по определению структуры незнакомой базы данных: рассматриваются базы данных поисковых систем Интернета, правовые базы данных Гарант, Консультант и другие. На протяжении всего курса обучения с периодичностью в 2-3 занятия проводятся компьютерные тесты, позволяющие проверить знаниевую составляющую формируемых компетенций. Практическая составляющая компетенций формируется посредством выполнения практических заданий на компьютере, как репродуктивного, так и творческого характера. Мотивационная составляющая поддерживается с помощью проведения нескольких игровых занятий, например, игра «Клиенты-Консультанты», позволяющая отработать компетенцию составления запросов.
Уровень сформированности компетенций проектирования и работы с базами данных автор определяет с помощью системы оценочных мер, включающих в себя тестовую проверку знаниевой составляющей компетенций, проверку сформированных умений и навыков с помощью практического контрольного задания, проверку степени готовности применения знаний на практике в нестандартной ситуации с помощью защиты творческого проекта, анализа структуры базы данных неизвестной модели, решения нестандартных задач по моделированию из неорганизованного массива информации баз данных иерархической, сетевой или реляционной структуры.
Таким образом, специфика изучения баз данных в гуманитарном вузе с нашей точки зрения заключается в комплексном компетентностном подходе к выбору содержания образования, дидактического инструментария, методов обучения и контроля учебных достижений.
____________________
Байденко, состава компетенций выпускников вузов как необходимый этап проектирования ГОС ВПО нового поколения: Методическое пособие / . – М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 2006. – 72 с. Зеер, профессионального развития: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / . – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 240 с. Зимняя, компетентности как результативно-целевая основа компетентностного подхода в образовании. Авторская версия / – М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов, 2004. Краевский, обучения. Дидактика и методика: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / , . – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 352 с. Лисицина, и практика компетентностного обучения и аттестаций на основе сетевых информационных систем / . – СПб: СПбГУ ИТМО, 2006. – 147 с.