Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы бакалавра физико-математического образования профиль информатика

БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы бакалавра физико-математического образования профиль информатика

Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной работы бакалавра физико-математического образования профиль информатика

Министерство образования Российской Федерации

Учебно-методическое объединение вузов России

по педагогическому образованию

В.М.Васильев

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ

БАКАЛАВРА ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПРОФИЛЬ ИНФОРМАТИКА

Учебное пособие

под редакцией доктора технических наук, профессора Румянцева И.А.

Рекомендовано учебно-методической комиссией

Санкт-Петербург

2003

РЕКОМЕНДОВАНО

Учебно-методическое объединение вузов России по педагогическому образованию

в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению

540200 Физико-математическое образование профиль Информатика

Васильев В.М. Методические рекомендации по выполнению выпускной

квалификационной работы бакалавра физико-математического образования

профиль Информатика.

Учебное пособие – Санкт-Петербург, издательство РГПУ им.А.И.Герцена, 2003.

102 с.

Методические рекомендации предназначены для студентов, научных

руководителей выпускных квалификационных работ и государственных

аттестационных комиссий педагогических вузов.

Научный редактор: председатель учебно-методической комиссии по

информатике УМО по педагогическому образованию, доктор технических наук,

профессор Румянцев И.А.

Научные рецензенты: доктор педагогических наук, профессор Стефанова

Н.Л.; доктор физико-математических наук, профессор Ханин С.Д., доктор

технических наук, профессор Копыльцов А.В.

ISBN

( Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования «Российский государственный педагогический университет им.

А.И.Герцена»

( В.М. Васильев

АННОТАЦИЯ

Методические рекомендации по выполнению выпускной квалификационной

работы подготовлены автором по заданию учебно-методической комиссии по

информатике в качестве руководства для бакалавров физико-математического

образования по профилю информатика.

Методические рекомендации содержат:

- теоретический базис научных исследований, являющийся личностно-

ориентированным тезаурусом бакалавра;

- практические рекомендации по выбору темы, информационному и научному

поиску, формулированию научных результатов, оформлению работы и

подготовки презентации.

Практические рекомендации разработаны с использованием научных методов

для этапов выполнения выпускной квалификационной работы и содержат

иллюстративные примеры.

Методическое руководство составлено в соответствии с требованиями

Государственного образовательного стандарта высшего профессионального

образования и других нормативных документов, разработанных для

регламентации оформления научных трудов. Квалификация бакалавр

рассматривается как первая научная степень, а выпускная квалификационная

работа (ВКР) классифицируется как научный труд исследователя.

Принятые сокращения

|ГОС | |Государственный образовательный стандарт высшего |

| | |образования |

|ВКР | |Выпускная квалификационная работа |

|РГПУ им.А.И.Герцена | |Государственное образовательное учреждение высшего|

| | |профессионального образования «Российский |

| | |государственный педагогический университет |

| | |им.А.И.Герцена» |

|ГАК | |Государственная аттестационная комиссия |

|УМО | |Учебно-методическое объединение вузов России по |

| | |педагогическому образованию |

|НИР | |Научно-исследовательская работа |

|ГЗ | |Главная задача научного исследования |

|ВЗ | |Вспомогательная задача научного исследования |

|НР | |Научный результат исследования |

|НП | |Научное положение |

|ИПТ | |Информационная педагогическая технология |

|ИКТ | |Информационно-коммуникационная технология |

|ИТ | |Информационная технология |

|ППС | |Педагогические программные средства |

|УБЗ | |Учебная база знаний |

|КТО | |Компьютерные технологии обучения |

|ПК | |Персональный компьютер |

|ОНИ | |Дисциплина «Основы научных исследований» |

|ТОИ | |Дисциплина «Теоретические основы информатики» |

|ДПП | |Дисциплины профильной подготовки в соответствии с |

| | |ГОС |

ОГЛАВЛЕНИЕ

|1. |Общие положения методических рекомендаций . . . . . . . . . . . . |8 |

| |. . . . . . . | |

|2. |Характеристика научной степени бакалавра образования и | |

| |квалификационные требования к ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . |8 |

| |. . . . . . . . . . . . | |

|3. |Теоретический базис ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|9 |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|3.1. |Понятие научных основ ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|9 |

| |. . . . . . . . . . . . . . . | |

|3.2. |Общие сведения о науке и научных исследованиях . . . . . . . . . . |11 |

| |. . . . . . . | |

|3.2.1.| Наука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |11 |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|3.2.2.|Научное исследование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |11 |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|3.2.3.|Научная теория . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |12 |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|3.2.4.|Научная методология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|13 |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|3.2.5.|Научный метод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|14 |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|3.3. |Процессы научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|14 |

| |. . . . . . . . . . . . . | |

|3.3.1.|Общие понятия процесса научных исследований . . . . . . . . . . . .|14 |

| |. . . . . . . | |

|3.3.2.|Постановка проблемы научных исследований . . . . . . . . . . . . . |14 |

| |. . . . . . . . . | |

|3.3.3.|Выбор темы научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . .|15 |

| |. . . . . . . . . . . . | |

|3.3.4.|Обобщенная информационно-технологическая модель процесса научных |15 |

| |исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

| |. . . . . . . . . . . . . . | |

|3.4. |Методика научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|15 |

| |. . . . . . . . . . . . . | |

|3.4.1.|Общие понятия методики научных исследований . . . . . . . . . . . .|15 |

| |. . . . . . | |

|3.4.2.|Методическая система научных исследований . . . . . . . . . . . . .|16 |

| |. . . . . . . . | |

|3.4.3.|Методики теоретических исследований . . . . . . . . . . . . . . . .|17 |

| |. . . . . . . . . . . | |

|3.4.4.|Методики экспериментальных исследований . . . . . . . . . . . . . .|19 |

| |. . . . . . . . | |

|3.4.5.|Методика оформления научных результатов . . . . . . . . . . . . . .|21 |

| |. . . . . . . . . | |

|3.5. |Технология научных исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . .|22 |

| |. . . . . . . . . . . . . | |

|3.5.1.|Определение и вид технологической карты научных исследований . . . |22 |

| |. | |

|3.5.2.|Принципы построения технологической карты научных исследований . |23 |

|3.5.3.|Обобщенная модель технологической карты научных исследований . . . |24 |

|3.5.4.|Главная и вспомогательная задачи, научный результат и научное |24 |

| |положение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .| |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|3.5.5.|Эффективность технологической карты в организации научных |25 |

| |исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|4. |Практические рекомендации для выполнения выпускной квалификационной|28 |

| |работы бакалавра физико-математического образования профиль | |

| |информатика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| |

| |. . | |

|4.1. |Положение о выпускной квалификационной работе бакалавра |28 |

| |физико-математического образования: цель и задание . . . . . . . . | |

| |. . . . . . . . . . . . . . | |

|4.2. |Тематическая ориентированность ВКР бакалавра физико-математического|30 |

| |образования профиль информатика . . . . . . . . . . . . . . . | |

|4.2.1.|Проблемные исследования в области информационных педагогических |30 |

| |технологий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|4.2.2.|Математические проблемы информатики . . . . . . . . . . . . . . . .|38 |

| |. . . . . . . . . . | |

|4.3. |Технология и содержание этапов выполнения выпускной |39 |

| |квалификационной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . | |

|4.3.1.|Информационно-технологическая схема выполнения ВКР . . . . . . . . |39 |

| |. . . | |

|4.3.2.|Выбор темы ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |42 |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|4.3.3.|Пример выбора темы ВКР бакалавра физико-математического образования|44 |

| |профиль информатика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| |

| |. . . . . . | |

|4.3.4.|Изучение и анализ литературы по теме ВКР (информационный поиск) . |49 |

|4.3.5.|Обоснование актуальности и научной новизны темы ВКР . . . . . . . .|52 |

| |. . . . | |

|4.3.6.|Пример технологической карты выполнения ВКР . . . . . . . . . . . .|57 |

| |. . . . . . . | |

|4.3.7 |Составление плана исследований и разработка методики научного |58 |

| |поиска (технологическая карта ВКР) . . . . . . . . . . . . . . . . | |

| |. . . . . . . . . . . . . | |

|4.3.8.|Организация исследований по теме ВКР . . . . . . . . . . . . . . . |60 |

| |. . . . . . . . . . . | |

|4.3.9.|Научные результаты ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |60 |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|4.4. |Нормативные требования к оформлению ВКР . . . . . . . . . . . . . .|61 |

| |. . . . . . . . | |

|4.4.1.|Структура и содержание основных разделов ВКР . . . . . . . . . . . |61 |

| |. . . . . . . . | |

|4.4.2.|Изложение и оформление текстовой части ВКР . . . . . . . . . . . . |65 |

| |. . . . . . . . | |

|4.4.3.|Графическое представление иллюстрационного материала ВКР . . . . . |67 |

| |. . | |

|4.4.4.|Написание и пояснение математических формул . . . . . . . . . . . .|68 |

| |. . . . . . . | |

|4.4.5.|Составление списка использованных источников . . . . . . . . . . . |69 |

| |. . . . . . . . | |

|4.4.6.|Правила оформления приложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . .|69 |

| |. . . . . . . . . . . . . | |

|4.5. |Принципы подготовки презентации ВКР . . . . . . . . . . . . . . . .|70 |

| |. . . . . . . . . . | |

|4.5.1.|Общие положение о презентации ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . .|70 |

| |. . . . . . . . . . . | |

|4.5.2.|Пример подготовки слайдов презентации по теме ВКР «Разработка и |71 |

| |исследование содержания дисциплины ДПП.04. Теоретические основы | |

| |информатики» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

|4.6. |Рекомендации по оценке качества ВКР и защите в ГАК . . . . . . . . |78 |

| |. . . . . | |

|4.7 |Литература и документы, рекомендованные бакалавру |80 |

| |физико-математического образования профиль информатика для | |

| |выполнения ВКР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

| |Приложения к методическим рекомендациям по выполнению ВКР |86 |

| |бакалавром физико-математического образования профиль информатика .| |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| |

| |. . . . . . . . . . . . . . . | |

| |Приложение 1. Программа учебной дисциплины «Основы научных |87 |

| |исследований» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| |

| |. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |

| |Приложение 2. Программа учебной дисциплины «Теоретические основы |97 |

| |информатики». (В сравнении с разделом 1 «Теоретическая информатика»| |

| |школьного предмета) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .| |

| |. . . . . | |

| |Приложение 3. Список основной и дополнительной литературы, |102 |

| |рекомендованной бакалавру для выполнения ВКР по направлению 540200 | |

| |Физико-математическое образование профиль информатика . . . | |

| |Приложение 4. Образец титульного листа ВКР бакалавра |108 |

| |физико-математического образования, профиль Информатика . . . . . .| |

| |. . . . . . . . . | |

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ.

Методические рекомендации разработаны для бакалавров физико-

математического образования по профилю информатика и преподавателей,

которые осуществляют научное руководство выполнением выпускных

квалификационных работ (ВКР) по направлению 540200 Физико-математическое

образование и указанной степени – бакалавр физико-математического

образования профиль Информатика [1-4].

Целью методических рекомендаций является предоставление бакалаврам

необходимой методической помощи по научному сопровождению при организации

и проведении рациональной и эффективной научно-исследовательской работы,

обобщении и представлении научных результатов, изложении и написании

научного труда, соблюдении нормативных требований к содержанию, объему и

оформлению ВКР, подготовке презентации и защите научных положений в

Государственной аттестационной комиссии.

Методические рекомендации уточняют форму задания ВКР, предлагают

примерные направления для выбора темы, анализа литературы и использования

различных информационных ресурсов, проведения исследований, ориентированных

на научно-методическую профессиональную деятельность по направлению физико-

математическое образование в предметной области информатика.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА НАУЧНОЙ СТЕПЕНИ БАКАЛАВРА ОБРАЗОВАНИЯ И

КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВКР.

Степень бакалавра в соответствии с Государственным образовательным

стандартом (ГОС), ориентирована на научно-исследовательский вид

профессиональной деятельности и соответствует первой научной степени в

структуре непрерывной многоуровневой подготовки высококвалифицированных

педагогических кадров.

Научная степень бакалавра образования присваивается выпускнику

педагогического вуза, проходящему подготовку по соответствующему научному

направлению и выбранному квалификационному профилю на основании успешной

защиты выпускной квалификационной работы (ВКР) в Государственной

аттестационной комиссии.

Квалификационная характеристика бакалавра по соответствующему

направлению педагогического образования и выбранному профилю подготовки

определена Государственным образовательным стандартом (ГОС) высшего

профессионального образования [5, 6].

Основным требованием к квалификационной характеристике выпускника

является научно-педагогический уровень выпускной квалификационной работы.

Выпускная квалификационная работа в настоящих методических

рекомендациях оценивается как научный труд, полученный в результате

проведенной бакалавром научно-исследовательской работы на завершающем этапе

обучения.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ БАЗИС ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ [7-31]

3.1. Научные основы ВКР.

Под теоретическим базисом ВКР, выполняемой бакалавром физико-

математического образования понимается знание основ научных исследований

для качественной разработки ВКР, оформленной как научный труд выпускника

педагогического вуза, по которому оценивается его готовность к будущей

профессиональной деятельности в образовательном учреждении, в других

отраслевых организациях системы образования (научно-исследовательских

институтах, административных образования и т.п.) или в подразделения

Российской академии образования (научно-исследовательских лабораториях,

опытно-экспериментальных центрах, вычислительных центрах и т.п.).

При изучении дисциплины «Основы научных исследований» происходит

систематизация знаний о принципах научной работы, которые были получены

бакалаврами в процессе освоения профессионально-образовательной программы и

формирование теоретического базиса научного подхода необходимого для

качественного выполнении ВКР [9, 10].

Целью дисциплины «Основы научных исследований» является формирование

личностно-ориентированного тезауруса «Общие сведения о науке и научных

исследованиях». Этот курс формирует у бакалавров физико-математического

образования профиля информатика знания, умения и навыки в области теории и

практики основ научных исследований, т.е. науковедческих аспектов,

необходимых для научного сопровождения технологических этапов исследований

в процессе разработки ВКР.

Важнейшими задачами курса являются:

- ознакомление бакалавров с общими сведениями о науке и научных

исследованиях;

- обучение бакалавров методам и методологии научных исследований;

- ознакомление бакалавров с формами и методами работы с литературой;

- усвоение бакалаврами методики оформления результатов научно-

исследовательской работы;

- приобретение бакалаврами необходимых знаний в области презентации

научно-исследовательской работы.

Методика изучения курса «Основы научных исследований» предусматривает

усвоение теоретических аспектов в форме лекционных занятий, приобретение

навыков в форме практических занятий по методам научных исследований, а

также выполнение заданий по самостоятельной работе бакалавра при изучении

отдельных тем, подготовке докладов, научных статей, написании курсовых

работ и рефератов.

Условием успешного усвоения данного курса является выполнение

индивидуальных заданий по тематике будущей выпускной квалификационной

работы.

Программа курса «Основы научных исследований», методика его изучения и

тематика практических занятий, темы рефератов и вопросы для самоконтроля

знаний, а также список необходимой литературы, приведенные в приложении 1,

обеспечивают необходимый теоретический базис ВКР.

3.2. Общие сведения о науке и научных исследованиях [11, 12]

3.2.1. Наука[13, 14]

Наука – это непрерывно развивающаяся система знаний объективных законов

природы, общества и мышления, получаемых и превращаемых в непосредственную

производительную силу общества в результате социально-экономической

деятельности.

Это синтез организованной особым образом познавательной деятельности и ее

результатов. Под особым образом познавательной деятельности понимается

методологические и мировоззренческие принципы, обеспечивающие научный

подход к выбору, постановке и реализации исследования. Термин наука

применяется также и для обозначения отдельной области знаний.

Основная цель науки – познание объективного мира (теоретическое

отражение действительности) и воздействие на окружающую среду с целью

получения полезных обществу результатов.

Наука поддерживается и развивается в результате исследовательской

деятельности общества.

3.2.2. Научное исследование [15]

Научное исследование – это форма существования и развития науки. Структуру

организации научных исследований целесообразно представить в виде четырех

компонентов (Рис.1.)

- первый - общие вопросы научных исследований (теория,

методология и методы);

- второй – процессы научных исследований (формы, методы и

средства познания);

- третий – методика научных исследований (выбор конкретных

форм, методов и средств, эффективных для соответствующей

области науки или отрасли профессиональной деятельности);

- четвертый – технология научных исследований (совокупность

знаний о процессах научных исследований и методике их

выполнения);

3.2.3. Научная теория [16]

Научная теория – это высшая форма организации теоретического знания,

представляющая собой совокупность объединенных в единую систему основных

элементов теории (подтвержденных гипотез, понятий, суждений) в

соответствующей отрасли (в данном случае в информатике). Критерием

истинности теории является ее практическое подтверждение.

Рис.1 Структура организации научных исследований

3.2.4.Научная методология [17, 18, 19]

Основой любой науки и, в частности, науковедения является методология,

которая представляет собой учение о структуре, логической организации,

методах и средствах деятельности.

В научной литературе под методологией обычно понимается, прежде всего,

система научного познания, т.е. учение о принципах построения, формах и

способах научно-познавательной деятельности.

Методология может быть специально-научная и философская. Специально-

научная методология разделяется на несколько уровней: общенаучные

методологические концепции и направления, методология отдельных специальных

наук, методика и технология исследований.

Философская методология определяет систему философских знаний. Частным

способом реализации методологии на практике является метод, как система

действий в различных видах человеческой деятельности направленных на

достижение поставленной задачи.

3.2.5. Научный метод [20, 21]

Научный метод – это система правил и предписаний, направляющих

человеческую деятельность (производственную, политическую, культурную,

научную, образовательную и т.д.) к достижению поставленной цели.

Если методология – это стратегия научных исследований, обеспечивающих

достижение цели, сформулированной в гипотезе предполагаемых научных

результатов (генеральный путь познания), то метод – это тактика,

показывающая как лучше всего идти этим путем.

3.3.Процессы научных исследований [22, 23]

3.3.1. Общие понятия процесса научных исследований [32]

К процессам научных исследований относят формы, средства и методы

познания, совокупность которых составляет методику исследований конкретной

научной области знаний, представляющий собой один из уровней специальной

научной методологии.

3.3.2.Постановка проблемы научных исследований.

Процесс научных исследований, как организационная форма выполнения научно-

исследовательской работы (НИР), определяется поставленной проблемой и может

быть наглядно представлен моделью информационных взаимосвязей при

выполнении этапов ВКР как особого вида НИР (Рис. 2)

Научные исследования начинаются с постановки проблемы на основе

обнаружения имеющихся противоречий между потребностью научных знаний об

объекте и фактическими знаниями об объекте (процессе, явлении) которыми

располагает наука на данный период ее развития.

3.3.3. Выбор темы научных исследований.

Постановка проблемы определяет выбор темы исследования, уточняет ее

название и обеспечивает обоснование актуальности разработки.

Для уточнения задач исследования осуществляется информационный поиск и

также проводится научный поиск, обеспечивающий получение научных

результатов [24, 27, 28].

Решающее значение для научных исследований имеют интеллектуальные

способности исследователя, его научное мировоззрение, широта научных

знаний, системное мышление, ассоциативное восприятие, информационная

культура, творческая активность, толерантность. Научные работники должны

хорошо владеть психологией научной работы и грамотной организацией научных

исследований.

3.3.4. Обобщенная информационно-технологическая модель процесса

научных исследований

Таким образом, на основании выполненного анализа структурных

компонентов и необходимых этапов проведения исследования, можно

констатировать, что процесс научных исследований состоит из четырех

последовательных и взаимосвязанных этапов (подпроцессов) (Рис.2).

3.4. Методика научных исследований

3.4.1. Общие понятия методики научных исследований [25, 26]

Приступая к научным исследованиям необходимо выбрать методы, средства

и формы исследования и научно обосновать методику исследования.

Методика научных исследований это совокупность конкретных форм,

методов и средств теоретических и прикладных исследований в определенной

области знаний (направления профессиональной деятельности исследователя).

Запрос практики – социальный заказ

(постановки проблемы)

Этап №1 Этап №2

Этап №3 Этап №4

Рис.2. Процесс научных исследований (структура информационных

взаимосвязей этапов НИР)

Методика научных исследований выбирается для решения научной задачи в

соответствии со сформулированной целью изучения конкретного объекта

исследований (структуры, характеристики, информационные связи и другие

свойства объекта) с помощью научных принципов и методов познания для

получения запланированных результатов, определяющих целесообразную

деятельность для достижения определенного эффекта при дальнейшем

использовании научных результатов в теории и практике (внедрение в

производство, науку, образование и т.п.).

3.4.2. Методическая система научных исследований [1]

В соответствии с перечисленными этапами процесса научных исследований

(рис.2), отраженными в обобщенной модели (выбор темы – информационный поиск

– научный поиск - внедрение), методическая система научных исследований

должна включать ряд частных методик, ориентированных на выполнение работ на

каждом из указанных этапов (рис.3).

Как ранее указывалось научные исследования начинаются с постановки

проблемы [2], поэтому методика должна позволить вскрыть противоречия между

имеющимися знаниями об объекте исследования, которые необходимы для

практического решения задачи, т.е. на лицо недостаточность теоретических

сведений об объекте исследования для получения необходимого результата

(этап 0).

Постановка проблемы позволяет выбрать тему исследования на основе

методики формулирования темы и обоснования ее актуальности для решения

конкретной задачи исследования (этап 1).

Выбор темы, ее формулирование и обоснование актуальности разработки

позволяет перейти к следующему этапу – информационному поиску путей решения

проблемы на основе методики анализа литературных источников для обобщения

имеющихся научных результатов в данной области знаний (обзор литературных

источников и использование информационных ресурсов Internet). Результатом

будет являться план проведения научных исследований по поставленной

проблеме (этап 2).

Методика научного поиска обычно формируется на основе выбора из уже

имеющихся методик, которые ранее применялись для других объектов

(процессов, явлений) в смежных областях или если прототип такой методики

отсутствует, то разрабатывается новая авторская методика для решения

задачи, поставленной в теме (этап 3).

Среди методик научного поиска обычно выделяются две группы [2, 3]:

- Методики теоретических исследований;

- Методики экспериментальных исследований.

3.4.3. Методики теоретических исследований

Методики теоретических исследований определяют общую структуру

теоретического исследования и методики решения главной и вспомогательной

задач в соответствии с названием темы и поставленной проблемой.

|Методическое обеспечение этапов научных исследований |

| |

|Этапы научных исследований |

|Этап 0. Методика постановки научной проблемы на основе вскрытия|

|противоречий между имеющимися на данный момент знаниями об |

|объекте исследования и знаниями необходимыми для практического |

|решения задачи, востребованной обществом |

| |

|Этап 1. Методика выбора темы и научное обоснование ее |

|актуальности для развития науки и практического применения |

| |

|Этап 2. Методика информационного поиска путей решения проблемы |

|и формулировка гипотезы с уточнением задач исследования, |

|разработка плана научного исследования |

| |

|Этап 3. Методика научного поиска – проведение научного |

|исследования (теоретические и экспериментальные работы) |

| |

|Этап 4. Методика формулирования тезисов научного положения на |

|основе обобщения научных результатов |

Рис.3. Методическая система научных исследований

Теоретические исследования являются творческими, направленными на

создание новых научных гипотез, глубокое объяснение неизученных явлений или

процессов, обобщение отдельных явлений или процессов, обоснование стратегии

и тактики научных исследований, а также решении других подобных задач.

Научные исследования базируются на интеллектуальной деятельности

(мышлении) человека – исследователя. Важнейшим элементом теоретического

исследования является умственный труд. Существует большое количество

методик теоретического исследования, поэтому выбор можно делать только в

соответствии с конкретной научной проблемой (см. раздел 4 настоящих

рекомендаций).

Отметим некоторые принципы научного труда, в котором теоретические

исследования составляют базисный компонент научного результата:

1. Постоянно думать о предмете исследования. Так И.Ньютон на вопрос о

том, как он сумел открыть законы небесной механики, ответил: «Очень

просто, я все время думал о них». Из этого принципа следует два

практических вывода: нельзя заниматься научной работой только на

работе, человек должен думать о предмете своего исследования

постоянно.

2. Не работать без плана. При научном исследовании сначала пишется

укрупненный план, а затем в процессе теоретических исследований его

детализируют и корректируют.

3. Контролировать ход работы в процессе теоретических исследований. По

результатам постоянного контроля хода исследований осуществляется

корректировка работ и выполняется анализ научных результатов.

3.4.4. Методики экспериментальных исследований [2, 3, 32]

Методики экспериментальных исследований – это общая структура,

последовательность и приемы выполнения экспериментальных исследований.

Экспериментальные исследования подтверждают теоретические понятия, законы,

принципы на практике и являются базой для подтверждения достоверности

полученных научных результатов сформулированных в гипотезе научных

исследований по выбранной теме.

Эксперимент и теория взаимосвязаны:

. теория позволяет обосновывать методику эксперимента;

. эксперимент позволяет оценить справедливость теории.

Экспериментальные исследования состоят из трех этапов: планирование,

эксперимент и анализ (обработка результатов).

В подавляющем большинстве случаев эксперимент является многофакторным

опытом. Многофакторность эксперимента дает возможность изложения его

стратегии после очередного этапа. Многофакторный эксперимент базируется на

общематематическом аппарате, основы которого были заложены в трудах

Р.Фишера.

Приступая к эксперименту необходимо: составить программу, обосновать

методику, выбрать измерительную аппаратуру, произвести оценку измерений,

определить последовательность и составить календарный план.

Математическая теория эксперимента и его планирование, предусматривающее

изменение всех исследуемых факторов (измеряемых параметров) по

определенному плану и учитывающее их взаимодействие – качественно новый

подход к исследованию с применением ЭВМ для обработки результатов

факторного эксперимента. Это направление в экспериментальных

исследованиях получило название «вычислительный эксперимент».

Важным разделом методики экспериментальных исследований является

обработка и анализ данных. Особое внимание в подборе методики эксперимента

должно быть уделено математическим методам обработки и удобным формам

записи результатов в виде таблиц, графиков, формул, диаграмм и т.п.

3.4.5. Методика оформления научных результатов.

Методика оформления научных результатов в виде научного положения,

которое является заключающим этапом решения научной проблемы. Формами

научной продукции являются [30]:

. научно-технический отчет;

. доклад;

. статья;

. монография;

. учебное пособие;

. выпускная квалификационная работа.

Новые научные результаты, имеющие важное теоретическое значение и имеют

практическое применение, публикуются в монографиях, статьях, научных

отчетах, а учебные материалы в учебниках, учебных пособиях, методических

рекомендациях.

Монография – научное издание в виде книги, содержащее всестороннее

исследование одной проблемы.

Доклад – краткое изложение содержания основных научных положений,

сформулированных автором, выводы и предложения. При подготовке доклада

необходимо составить краткие тезисы на 1-2 страницах с изложением цели и

содержания идей.

Статья – материал, предоставленный в виде информации для специалистов,

которые могут использовать результаты в своей работе.

Учебник – учебное издание в виде книги, содержащее систематическое

изложение определенной учебной дисциплины, соответствующее учебной

программе, утвержденной официальными органами.

Учебное пособие – учебное издание частично заменяющее или дополняющее

учебник.

Выпускная квалификационная работа – результат научных исследований

выпускника высшего учебного заведения.

ВКР классифицируется как специальная, публично защищаемая

квалификационная работа.

Для проведения научных исследований необходимо выбрать оптимальную

методику для данной темы (задачи) из имеющихся в науке или разработать

новую. Причем необходимо обратить особое внимание на три взаимосвязанных

научных понятия: методология, метод, методика, значение которых носит

принципиальный характер для бакалавра, выполняющего исследования по теме

ВКР.

3.5. Технология научных исследований [3]

3.5.1. Определение и вид технологической карты научных исследований [29]

Технология происходит от слияния двух греческих слов – tehne -

искусство, мастерство и logos – понятие, учение, т.е. учение о мастерстве.

Технология научных исследований – это совокупность знаний о

содержании процессов научного исследования при выборе темы, информационном

и научном поиске, внедрении научных результатов, а также практического

освоения конкретной методики выполнения научных исследований при разработке

ВКР.

Графическое отображение технологии научных исследований получило название

«Технологическая карта научных исследований».

Технологическая карта научных исследований – это схема, иллюстрирующая

методически целесообразную последовательность выполнения научного

исследования с учетом содержания процессов научного исследования (выбора

темы, информационный и научный поиск, включающий теоретические и

экспериментальные результаты), методики выполнения этапов процесса научных

исследований и формулировки научного положения, составляющего конечную цель

исследования.

3.5.2. Принципы построения технологической карты научных исследований

[2]

Как уже ранее отмечалось, научное исследование начинается с постановки

проблемы. Проблема на технологической карте (Рис.4) обозначается как запрос

практики. Решение проблемы и есть тема данного научного исследования. Для

уточнения названия темы необходимо знать состояние вопроса и сущность

исследуемого объекта, а также уточнить цель исследования, т.е. необходимо

провести информационный поиск по уточнению пути решения данной проблемы. На

технологической карте эти исследования указаны как «наименование темы» и

«цель исследования». По результатам этих процессов формулируется главная

задача (ГЗ), соответствующая теме исследования и определяется количество и

содержание вспомогательных задач (ВЗ), необходимых для решения главной

задачи. По каждой вспомогательной задаче составляется план-программа

исследования, приводящий к их решению. Исследования вспомогательной задачи

начинаются с информационного поиска, уточняющего постановку вспомогательной

задачи и содержание исследования. Затем начинается научный поиск, который

для вспомогательных задач осуществляется совместно для теоретических и

экспериментальных исследований, начиная с выработки гипотезы

предполагаемого научного результата (НР) по каждой вспомогательной задаче.

Проводится предварительный анализ путей решения ВЗ, а далее непосредственно

решение каждой вспомогательной задачи и проверяется состоятельность

решения, за которым следует оформление научных результатов. Синтез научных

результатов по всем вспомогательным задачам позволяет сформулировать

научное положение (НП), которое и является непосредственным решением

главной задачи. По завершению этапа оформления НП приступают к внедрению

результатов научного исследования, к которым относятся новая теория или

методика обучения, информационная технология и т.п.

3.5.3. Обобщенная модель технологической карты научных исследований.

На основании перечисленных этапов исследований составляется

технологическая карта научных исследований в целом (рис.4). На схеме

технологической карты, представленной графическим изображением

гипотетической модели технологии научных исследований, показаны название

темы и ее главная задача, решение которой является целью исследования.

Затем определяются вспомогательные задачи с указанием формулировки научных

результатов, которые определяют научное положение, замыкающее цикл

научного исследования.

3.5.4. Главная и вспомогательная задача, научный результат и научные

положения.

При составлении технологической карты научных исследований были

обозначены ряд понятий таких как:

Главная задача – задача, определяемая темой и целью научного исследования,

поставленного проблемой социального заказа (заказ практики);

Вспомогательная задача вытекает из необходимых дополнительных исследований

при решении главной задачи.

Это могут быть разработки какого-либо прибора, программного обеспечения,

информационной педагогической технологии, без которых невозможно проведение

исследования, необходимого для решения главной задачи. Решение отдельной

вспомогательной задачи позволяет сформулировать промежуточный научный

результат.

Научным результатом исследования является творческий продукт в решении

какой-либо одной задачи, заказа, проблемы.

Научным положением называется обобщение научных результатов по всем

вспомогательным задачам, задействованным в решении главной задачи.

3.5.5. Эффективность технологической карты в организации научных

исследований [19, 31]

Методическая значимость технологических карт научных исследований

подтверждается их соответствием формуле познания и моделям познания. В

соответствии с формулой познания на технологических картах этапу живого

созерцания соответствует та ее часть, где обозначена главная задача,

этапу абстрактного мышления – часть, где обозначены вспомогательные

задачи при решении главной задачи, а этапу практической проверки научных

результатов вспомогательных задач и проверки научного положения для

решения главной задачи соответствует педагогический эксперимент,

отраженный в ВКР и ориентированный на систему образования.

Модель познания объекта имеет трехступенчатую структуру [13, 23]:

. Ступень I. Раскрытие свойств объекта, которые поддаются изучению

непосредственно без воздействия со стороны исследователя

(созерцание, наблюдение);

. Ступень II. Проникновение в скрытые сферы (характеристика,

параметры, свойства) объекта;

. Ступень III. Мысленная разбивка объекта на составляющие части с

целью создания условий для более сложной познавательной

деятельности с последующим эмпирическим восстановлением объекта

при помощи синтеза.

На технологической карте в соответствии с приведенной моделью познания

можно также выделить [31]:

. Живое созерцание с целью обоснования и постановки главной задачи

исследования;

. Разбиение главной задачи на вспомогательные задачи, их анализ и

синтез;

. Синтез проанализированных частей с целью получения решения главной

(исходной) задачи для данной темы исследования.

Постановка

Проблемы

требуется

решить

Вспомогательные

результаты

задачи (ВЗ)

решения

Научные результаты (HP) HP-K

HP-1

Рис.4 Технологическая карта научных исследований.

Представленная технологическая карта научных исследований,

ориентированная на формирование теоретического базиса выполнения ВКР

бакалавра, является общей для разработки любого научного труда (бакалавр,

магистр, кандидат наук). Отличительной особенностью гипотетической модели

научных исследований является сложность научной проблемы и соответственно

число разрабатываемых главных и вспомогательных задач, с увеличением

которых происходит глобализация научной проблемы и соответственно

качественно изменяется уровень научного исследования. Так при выполнении

ВКР бакалавром и магистром магистерской диссертации обычно решается одна

главная и несколько вспомогательных задач. При чем в бакалаврской ВКР

научные результаты и есть положение выносимое на защиту в ГАК, а для

магистерской диссертации научным положением является новая теория в области

Информатики в соответствии с магистерскими программами подготовки

магистрантов утвержденными на факультете математики:

. магистерская программа 540202 – Информатика в образовании

. магистерская программа 540205М – Информационные технологии в физико-

математической образовании.

Настоящие методические рекомендации для бакалавра могут быть

полезными не только для соискателей научных степеней (бакалавра и магистра

физико-математического образования с профилем Информатика), но и для

соискателей ученых степеней (кандидата и доктора наук) по соответствующим

специальностям, подготовляемым кафедрой Информатики РГПУ им. А.И. Герцена.

В последних, в случае применения настоящих методических рекомендаций к

выполнению работ более высокого уровня, следует учитывать следующие

особенности технологических карт научных исследований:

. Для кандидатских диссертационных исследований обычно решается научная

теоретическая задача с несколькими вспомогательными задачами исследования