Основные положения системно-информационной концепции преподавания
информатики и ИКТ
3.1. Цели обучения в дисциплине «Информатика и ИКТ»
Нечеткость границ научной области «информатика» и невозможность в рамках школьного образования осветить весь спектр ее направлений определяют в качестве первоочередной задачи разработку концепции преподавания. Наиболее перспективной нам представляется такая концепция, где ярче всего выделены те направления, которые будут способствовать развитию учащихся, формированию их системного мировоззрения, овладению ими современными информационно-коммуникационными технологиями, что в итоге обеспечит необходимый фундамент информационной культуры выпускника. Предлагаемая концепция школьного курса информатики, названная системно-информационной, базируется на идеях системного и объектно-ориентированного анализа, для реализации которых используются компьютерные технологии, при этом учитывается развиваемый в научном сообществе информационный подход.
Почему актуален такой подход к обучению информатике в школе? Мы исходим из того, что в информационном обществе особая роль отводится развитию мышления, уровень которого определяется способностью оперативно обрабатывать информацию и принимать на ее основе обоснованные решения.
Обратимся к философскому словарю, где дается такое определение: «…Мышление — высшая форма активного отражения объективной реальности, состоящая в целенаправленном, опосредствованном и обобщенном познании субъектом существенных связей и отношений предметов и явлений, в творческом созидании новых идей, в прогнозировании событий и действий…» Исходя из этого определения, можно утверждать, что при обучении следует делать акцент на понимании того, что есть «предмет и явление», какова их структура, как организованы связи между элементами этой структуры, каков механизм проведения исследования, почему важны цели и идеи исследования, какие инструменты и методы при этом надо применять.
Наиболее близок к поставленным задачам развития мышления системный подход. Системный подход — это группа методов, с помощью которых на этапе анализа определяются состав и структура системы, ее функции и свойства, взаимодействие со средой, а также разрабатывается модель системы. Моделирование является основным средством исследования.
Если встать на позиции широко развиваемого в информатике объектно-ориентированного проектирования и программирования, то вполне очевидно, что, исходя из поставленной цели, при рассмотрении структуры любой системы («предмета или явления») прежде всего надо научиться выделять его основные элементы, то есть, используя тезаурус данного направления, — объекты. Поэтому первоочередной задачей, способствующей развитию мышления учащегося, следует считать задачу усвоения того, что есть объект, каковы его свойства, как этот объект может взаимодействовать с окружающей средой или другими объектами. Это и есть анализ, который открывает путь к зарождению новых идей по совершенствованию или созданию объекта с новыми свойствами, а значит, способствует развитию мышления учащегося.
Исследование объектов и систем непосредственно связано со сбором и переработкой информации, что тоже определяется своими законами, методами, подходами, средствами. В научном обществе сейчас развивается информационный подход, целью которого является изучение законов функционирования информации в природе и в обществе, выявление общих закономерностей информационных процессов в системах различной природы.
Преломляя и объединяя основные идеи этих подходов к образовательным целям информатики в школе в виде системно-информационной концепции, мы приходим к выводу о том, что дисциплине «Информатика и ИКТ» определена интегрирующая роль среди всех школьных дисциплин. Благодаря наличию огромного спектра компьютерных технологий для реализации разноплановых задач образовательная область «Информатика» позволяет аккумулировать знания из разных предметных областей. Это именно то направление обучения, где реально можно воплотить идею развития системного мышления каждого учащегося, научить его системному анализу, сформировать навыки исследовательской и познавательной деятельности.
В этой образовательной области за счет организации межпредметных связей, реализуемых в процессе решения на уроках информатики разноплановых задач, появляется возможность закреплять и углублять знания, полученные при изучении других предметов. При этом акцент следует делать на развитии мышления, которое определяет способность человека оперативно обрабатывать информацию и принимать обоснованные решения. Следует заметить, что развитием мышления занимаются практически во всех школьных предметах, но на базе системного и объектно-ориентированного подходов — нигде.
Известно, что системный анализ — это целенаправленная творческая деятельность человека, на основе которой обеспечивается представление о системе, объектах, связях. Изучение и использование свойств системы становятся определяющими и решающими для успешной практической деятельности. Одним из современных инструментов системного анализа и синтеза является информационное (абстрактное) моделирование, выполняемое на компьютерах. Информационные модели могут имитировать существенные черты объектов-оригиналов и воспроизводить их поведение в соответствии с поставленной целью.
Таким образом, выделив ключевые слова, лежащие в основе системного подхода, а именно: объект, система, информация, цель, модель, моделирование, — мы приходим к необходимости раскрытия и изучения этих понятий с использованием современных компьютерных технологий. Следствием этого является расширение этих понятий на основе тезауруса компьютерной области. К таким понятиям относятся следующие: информационные технологии и системы, компьютер, аппаратное обеспечение, алгоритм, программа, программное обеспечение (системное, прикладное, инструментарий программирования), файл и др.
Уровень развития школьника прямо пропорционально зависит от поставленной преподавателями при передаче знаний и умений цели: научили ли мы его системно и логически мыслить при постановке любой проблемы, может ли он самостоятельно принимать решение, имеет ли он необходимый кругозор в данной предметной области, владеет ли он необходимым инструментарием и понимает ли, как и когда его применять. Можно перечислять еще множество различных аспектов цели, но важно одно — требуется сформировать определенный уровень профессиональной культуры в данной области знаний, названной информационной, а не идти по схеме «делай, как мы», очень распространенной при передаче знаний из областей точных наук.
Учитывая все сказанное, в качестве основных целей обучения в соответствии с системно-информационной концепцией выделяются следующие:
формирование информационной культуры школьника, уровень которой определяют:
* система базовых знаний, отражающих вклад информатики в формирование современной научной картины мира, роль информационных процессов в обществе, биологических и технических системах;
* знания и умения целенаправленной работы с информацией на основе системного подхода к анализу структуры объектов, создания и исследования информационных моделей;
* умения применять, анализировать, преобразовывать информационные модели реальных объектов и процессов на базе современных информационно-коммуникационных технологий;
развитие логического мышления, творческого и познавательного потенциала школьника, его коммуникативных способностей на базе современного компьютерного инструментария;
приобретение опыта использования информационных технологий в индивидуальной и коллективной, в том числе проектной деятельности;
воспитание ответственного отношения к соблюдению этических и правовых норм информационной деятельности.
Таким образом, одной из сильнейших сторон дисциплины «Информатика и ИКТ» является ее интегративный характер. Используя идеологию системного подхода, можно изучать объекты и процессы из разных предметных областей, применяя для этого современные компьютерные средства и методы. Следует отметить продуктивный характер подобной деятельности, в основе которой лежит ориентация на исследование и творчество. При этом помимо развития системного мышления может быть достигнута не менее важная цель — закрепление знаний и умений, полученных учеником при изучении других школьных предметов.
3.2. Соответствие учебно-методического комплекта требованиям Государственного образовательного стандарта
При отборе содержания учебного материала авторы ориентировались на Государственный стандарт Министерства образования и науки РФ основного общего и среднего (полного) образования по дисциплине «Информатика и ИКТ» для базового уровня. Поставленные цели в авторской концепции обучения полностью соответствуют целям Государственного стандарта по информатике и ИКТ, а по некоторым позициям являются более широкой их интерпретацией.
Следует обратить внимание на то, что подготовка учащегося на базовом уровне, даже если она реализуется по некоторым темам в расширенном и углубленном варианте, не может полностью соответствовать требованиям ЕГЭ. Надо понимать, что требования ЕГЭ — это ориентация на профильное, а не на базовое обучение данному предмету, которое определяет рассматриваемая системно-информационная концепция. На сдачу ЕГЭ должны быть ориентированы те учащиеся, которые предполагают в дальнейшем профессионально реализоваться в компьютерной индустрии. Подготовку к этому экзамену можно организовать в рамках дополнительных занятий.
Учебный материал в учебниках и учебных пособиях обеспечивает оптимальное сочетание принципов научности и доступности. Научные понятия рассматриваются в доступной форме и сопровождаются большим количеством заданий. Предлагается комплекс заданий как для работы в классе, так и для самостоятельной работы. Изложение материала отвечает критериям систематичности и последовательности изложения. Учебный материал направлен как на усвоение новых учебных единиц, так и на повторение. Таким образом осуществляется генерализация материала и реализуются внутрипредметные связи.
В целях формирования у учащихся интегральных представлений об окружающем мире и его закономерностях текст учебника и задания опираются на знания, полученные при изучении других предметов, и личный опыт. Это, в свою очередь, обеспечивает межпредметные связи.
Содержание разработанного и изданного учебно-методического комплекта «Информатика и ИКТ» под редакцией проф. Н. В. Макаровой на основе системно-информационной концепции определяет расширенный и углубленный базовый уровень по сравнению с необходимым минимумом содержания, отраженного в стандарте. Удалось выделить инвариантную и вариативную составляющие обучения. Инвариантное ядро содержания обучения не зависит от конкретного программного инструментария компьютерной технологии. Вариативная составляющая содержания обучения определяется современным уровнем развития компьютерной области и, соответственно, программного обеспечения.
3.3. Инвариантное ядро содержания обучения
Инвариантное ядро содержания обучения информатике и ИКТ определяется системно-информационным подходом к познанию окружающего мира. Такой подход базируется на системном анализе явлений, процессов и объектов окружающего мира, разработке их информационных моделей, технологии проведения компьютерного моделирования.
Методы системного анализа позволяют выявить характерные свойства изучаемых объектов, провести необходимую формализацию при постановке проблемы и разработать информационную модель. При этом объект в зависимости от цели исследования может рассматриваться с двух позиций: и как автономный объект, и как система более простых взаимосвязанных объектов. Используя возможности компьютера, учащийся учится моделировать и проводить исследование в соответствии с поставленной целью. Технология моделирования осваивается на задачах из разных предметных областей, что позволяет более основательно понять учебный материал другой дисциплины. Поэтому дополнительно к рекомендуемому в Государственном стандарте содержанию образования вводится раздел «Информационная картина мира», где излагаются основные теоретические аспекты раскрытия понятий объект, система, модель, информационная модель, моделирование, классификация и др.
В состав инвариантного ядра входят также традиционные темы компьютерной области, содержание которых не зависит от конкретной модели компьютера или конкретного вида программного продукта. Такими темами являются техническая часть компьютера, информационно-коммуникационные технологии, классификация программного обеспечения, основы алгоритмизации и программирования, основы кодирования и др.
3.4. Вариативная составляющая содержания обучения
Вариативная составляющая содержания обучения школьного курса информатики определяется современным уровнем развития компьютерной технологии, обеспеченной соответствующими программными продуктами. Конкретная программная среда рассматривается с позиций приобретения учащимися технологических навыков работы с программным инструментарием и использования его как при моделировании, так и при создании информационных объектов. Изучению различных программных сред должно уделяться много внимания, но это не должно быть основным направлением и целью обучения. Недопустимо в школьном курсе информатики изучать только технологию работы в различных программных средах. Следует познакомить учащихся с широким спектром разноплановых задач, где эффективно может применяться компьютерная технология.
Кроме того, учитывая требования Государственного стандарта по информатике и ИКТ, в состав вариативной составляющей вводится раздел, посвященный изучению основ технологии программирования. Следует заметить, что данный раздел призван обеспечить только ориентировочную деятельность учащегося. Ни в коем случае нельзя требовать от школьника, у которого степень освоения данного учебного предмета определяется базовым уровнем, тех знаний и умений, которые проверяются в ЕГЭ.
Системно-информационная концепция отражает двоякую точку зрения на информатику и ИКТ как на учебный предмет. С одной стороны, содержание учебного материала должно способствовать развитию интеллектуальных и творческих способностей ребенка, умению анализировать сущность объектов, явлений и процессов, целенаправленно их исследовать и делать на этой основе выводы. С другой стороны, оно призвано обеспечить школьника необходимыми знаниями и умениями использования современного компьютерного инструментария обработки информации, что и составляет суть вариативной составляющей.
С внедрением данной программы появляется возможность на уроках информатики и ИКТ закреплять и углублять знания, полученные по другим предметам. На практических занятиях реально может быть реализован принцип межпредметных связей. Это достигается в процессе решения многочисленных задач из разных предметных областей, для чего используются два методических подхода.
Первый подход состоит в том, что любая программная среда осваивается в процессе реализации (решения) конкретной задачи. Целью является получение результата, а для этого учащемуся предлагаются необходимый компьютерный инструментарий и тщательно разработанная методика его освоения. Второй подход определяется тем, что после освоения технологии работы в офисных программных средах большое внимание уделяется исследованию. С этой целью учащиеся занимаются компьютерным моделированием объектов, процессов, явлений из любых предметных областей в ранее освоенной программной среде.
3.5. Основные содержательные направления обучения на базовом уровне
В дисциплине «Информатика и ИКТ» для базового уровня предлагается выделить три фундаментальных направления обучения (рис. 3.1): информационная картина мира, программное обеспечение информационной технологии, техническое обеспечение информационной технологии. Это системообразующие направления всего периода обучения, и развиваются они на основе концентрического подхода.
Рис. 3.1. Основные содержательные направления обучения на базовом уровне дисциплины «Информатика и ИКТ»
Система понятий, вводимая на нижнем уровне обучения, получает развитие на последующих ступенях при изучении других объектов и моделей. Подходы к изучению любой темы с позиций изучения свойств и поведения системы и объекта реализуются на всех уровнях обучения. Следует обратить внимание на то, что при этом акценты смещаются в сторону то одного, то другого направления в зависимости от поставленных на каждом уровне обучения целей как по вертикали (7–11-е классы), так и по горизонтали (по темам).
Содержание обучения по дисциплине «Информатика и ИКТ» на основе системно-информационной концепции соответствует углубленному базовому уровню. Успешное освоение предлагаемого содержания дисциплины позволит выпускнику стать пользователем компьютера довольно высокого профессионального уровня, способным эффективно использовать приобретенные знания на работе и в учебе.
Базовый курс «Информатика и ИКТ» на основе системно-информационной концепции рассчитан на непрерывность обучения, начиная с 5-го класса.
В 5–6-х классах осуществляется пропедевтика основных понятий и технологий базового курса «Информатика и ИКТ». К сожалению, это возможно не во всех школах из-за недостатка времени. Поэтому обучение на этом уровне не является обязательным. Для начального курса по дисциплине «Информатика и ИКТ» создано методическое обеспечение в виде учебника и двух рабочих тетрадей. Учебная программа и тематический план обучения представлены далее в настоящем методическом пособии.
В 7-м классе учащиеся начинают осваивать базовый уровень информатики. Здесь закладываются основы системного мышления.
Знакомство с понятийным аппаратом предметной области и основами системного анализа начинается с рассмотрения понятий «информация» и «объект», которые затем закрепляются в темах, посвященных изучению компьютерных технологий.
Базовые технологии работы на компьютере изучаются в системной среде Windows, в графическом редакторе Paint, в текстовом процессоре Word. Освоение информационных технологий происходит в процессе создания информационных объектов для разных предметных областей.
Учащиеся знакомятся с основами алгоритмизации и программирования в среде ЛОГО, где учатся управлять Черепашкой с помощью команд и простейших программ. Методика разработки простейших программ также реализует объектный подход. Учащиеся знакомятся с аппаратной частью компьютера.
В 8-м классе на основе концентрического подхода введенные ранее понятия закрепляются при изучении технологии работы в системной среде и в табличном процессоре. Продолжается освоение объектно-ориентированного подхода к разработке программ в среде ЛОГО. Изучается технология работы в Интернете, с электронной почтой, основами языка HTML. Продолжается изучение аппаратной части компьютера и основ кодирования.
В 9-м классе учащиеся выходят на более высокий уровень познания, работая с моделями объектов и систем и исследуя их свойства и поведение. В процессе моделирования учащиеся имеют возможность закрепить полученные на предыдущих уровнях обучения умения по базовым технологиям и выработать устойчивые навыки. Изучается технология работы в системе управления базой данных Access.
В 10-м и 11-м классах предметная область информатики изучается на более глубоком базовом уровне. Это уже уровень профессионального пользователя компьютера. Решаются более сложные задачи с помощью расширенного инструментария технологии работы в освоенных на предыдущем уровне обучения программных средах. При этом организация учебной и познавательной деятельности проходит как в индивидуальной форме, так и в процессе выполнения проектов, где необходима уже коллективная форма работы. Продолжается изучение технологии моделирования, для чего используется среда табличного процессора. Кроме того, учащиеся осваивают азы программирования в объектно-ориентированной среде Visual Basic.
3.6. Апробация и модернизация учебно-методического комплекта
Системно-информационная концепция обучения и соответствующий учебно-методический комплект успешно проходят апробацию, начиная с 1998 г. и по настоящее время, во многих школах Российской Федерации. Основные книги имеют гриф Министерства образования и науки РФ.
В настоящее время имеется множество положительных отзывов о данных учебниках из разных регионов России. Учебно-методический комплект несколько раз был признан «Лучшими учебниками России» и награждался дипломами (1999, 2000, 2002 гг.) на конференциях ИТО-1999, ИТО-2000, ИТО-2002. Учебник для 5–6-х классов награжден дипломом лауреата Третьего конкурса научных проектов Северо-Западного отделения РАО «Обновление образования Северо-Запада: поиск путей на рубеже веков» в номинации «Экспериментальные учебные пособия для средней школы».
Содержание учебно-методического комплекта за время апробации претерпело несколько вариантов модернизации по следующим этапам:
1-й этап (1998–1999 гг.) — издание учебно-методического комплекта № 1:
Информатика. 6–7-е классы.
Информатика. 7–8-е классы.
Информатика. 9-й класс.
Информатика. 10–11-е классы.
2-й этап (2000–2006 гг.) — издание учебно-методического комплекта № 2.
Результаты апробации учебно-методического комплекта породили необходимость модернизации 1-го варианта комплекта. Было выделено три уровня обучения: начальный (пропедевтический), основной (7–9-е классы), базовый (в старшей школе). Первые три учебника из первого комплекта были структурированы иначе, в результате чего комплект № 2 стал выглядеть следующим образом:
Для начального уровня — 5–6-е классы:
Информатика. Учебник. 5–6-е классы.
Информатика. Рабочая тетрадь для 5-го класса.
Информатика. Рабочая тетрадь для 6-го класса.
Для основного уровня — 7–9-е классы:
Информатика. Учебник. Теория. 7–9-е классы.
Информатика. Практикум по информационным технологиям. 7–9-е классы.
Информатика. Практикум-задачник. 7–9-е классы.
Для базового уровня в старшей школе — 10–11-е классы. Учебник «Информатика. 10–11-е классы» остался без изменения.
3-й этап (с 2006 г.) — издание учебно-методического комплекта № 3.
Утверждение Государственного образовательного стандарта по дисциплине «Информатика и ИКТ» привело к необходимости модернизации предыдущего варианта комплекта учебников и учебных пособий для 7–11-х классов. Кроме того, изменены названия учебников в соответствии с новым названием дисциплины.
Для начального уровня — 9–12 лет.
Учебный комплект для начального уровня остался неизменным. В учебном процессе его можно использовать, начиная с 3-го класса. С содержанием обучения на этом уровне можно познакомиться в подразделе 4.1 и разделе 6 настоящего пособия.
Для основного уровня — 7–9-е классы.
Основные изменения затронули учебное пособие «Информатика. Практикум по информационным технологиям» — он был полностью переделан. Появление новых версий офисных программных продуктов, а также оснащение школ современными компьютерами вызвало необходимость изменения технологии в вариативной составляющей, отраженной в практикуме. В настоящем пособии вся технология ориентирована на офисные продукты версии Microsoft Office 2003 и Windows XP. Введен новый раздел — основы алгоритмизации.
Задачник по моделированию сохранился в прежнем виде. Изменения внесены только в программу обучения. Тема по моделированию в среде электронной таблицы полностью перенесена из 9-го в 10–11-й классы.
Учебник в основном не изменился, внесены лишь небольшие поправки, отражающие современное состояние компьютерной области. С содержанием обучения на этом уровне можно познакомиться в подразделе 4.2 и разделе 7 настоящего пособия.
Для базового уровня в старшей школе — 10–11-е классы.
Полностью переделана программа обучения для базового уровня в 10–11-х классах. Учебник для 10–11-х классов был переработан в два учебника, содержащих абсолютно новый и современный учебный материал, — для 10-го и для 11-го классов. Кроме того, издан новый практикум по программированию в среде Visual Basic. Методика освоения технологии объектно-ориентированного программирования в этом практикуме, так же как и в практикуме для 7–9-х классов, ориентирована на решение задач от простых к сложным. По мере усложнения задач расширяется осваиваемый инструментарий среды. С содержанием обучения на этом уровне можно познакомиться в подразделе 4.3 и разделе 8 данного пособия.
Материал с бесплатного DVD-приложения к УМК по информатике и ИКТ профессора Макаровой Н.В. http://makarova.piter.com
DVD-приложение включает:
• интерактивные тематические и поурочные планы со ссылками на практический
и теоретический материал;
• ссылки на интернет-ресурсы, которые содержат актуальный учебный материал;
• дополнительные программные ресурсы, видеоуроки по темам;
• самые последние тесты и задания для успешной сдачи ЕГЭ.
Бесплатно скачать или заказать Почтой DVD-приложение -
.gif)
