В наши дни, когда вопрос об информатизации начального образования перешел из сферы теоретических дискуссий о перспективе школы и обсуждения отдельных пионерских экспериментов к реализации задач, включаемых в базовые планы Министерства образования, важно показать педагогической общественности и, прежде всего, учителям начальных школ, наш отечественный, российский опыт раннего обучения информатике. В накопление такого опыта внесло определенный вклад негосударственное образовательное учреждение дополнительного образования детей и педагогов "Роботландия+" (Переславль-Залесский) и созданный на его базе дистанционный учебный центр - Роботландский сетевой университет.

 

В этом университете, наряду с серией курсов для коллективных учеников (детских команд, возглавляемых учителями), "читается" курс для индивидуальных слушателей - учителей, ведущих занятия с младшими школьниками или готовящимися к такого рода деятельности - курс "Методика раннего обучения информатике".

 

Сегодня вниманию читателей "Вопросов Интернет образования" предлагаются материалы (незначительно скорректированные) начального фрагмента этого курса - лекции по его первой, открывающей теме - "Структура курса раннего обучения информатике", посвященного обоснованию роли и места информатики в начальной школе.

 

С "Роботландией+" и Роботландским сетевым университетом можно познакомиться на сайте http://www.botik.ru/~robot.

 

Лекция 1. Формирование операционного стиля мышления как социальный заказ информационного общества общеобразовательной школе

 

 

Большинству людей, использующих вычислительную технику в повседневной работе или в быту, знакомство с механизмами информатики или структурой программных систем необходимо не в большей мере, чем телезрителю нужны технические подробности устройства телевизора. Но для эффективного использования возможностей компьютеров при любой форме взаимодействия с ними совершенно необходимо владеть определенными навыками умственных действий. Не удивительно, что появление, распространение и совершенствование вычислительных машин основных инструментов информационного общества непосредственно отразилось на образе деятельности и мышлении тех людей, которые в силу своей профессии первыми осознали революционизирующую роль новых информационных технологий. Речь идет о программистах.

 

Не случайно образ мышления этих специалистов, который стал актуальным именно в процессе становления информационного общества, на первых порах был назван программистским. Термин "программистский" стиль мышления, эмпирически наблюдавшегося психологами, которые исследовали поведение людей, связанных с вычислительными машинами, отражает значительную роль программистов в формулировке и решении важнейшей социальной задачи формировании нового поколения людей, способных активно жить в условиях нового информационного общества. Назовем некоторые из умений и навыков, образующих "программистский" стиль мышления.

 

1) Умение планировать структуру действий, необходимых для достижения цели при помощи фиксированного набора средств.

 

Когда компьютерный пользователь описывает алгоритм решаемой задачи, он, представляя себе цель решения задачи конечный результат, конструирует программу (в широком смысле этого слова), то есть, план действий, являющийся последовательностью отдельных более или менее стандартных операций. Организуя структуру действий, пользователь должен спланировать не только действия как таковые, но и используемые в этих действиях информационно-технические ресурсы.

 

2) Умение строить информационные модели для описания объектов и систем.

 

Хотя современные информационные и программные системы предоставляют пользователям значительные удобства для описания данных, всегда очень важно представлять, к каким классам объектов относятся описываемые величины, каковы их взаимосвязи в решаемой задаче. Имея такие представления, пользователь сможет найти наиболее эффективные реализации решений. В построениях моделей важен навык формализованного описания объектов и связей.

 

Значение этого навыка постоянно растет в прикладных информационных системах (базах данных, электронных таблицах, редакторах), основу которых составляют информационные модели. В информационной модели отражаются все существенные для решения поставленной задачи свойства объектов в их взаимодействии.

 

3) Умение организовать поиск информации, нужной для решения поставленной задачи.

 

Решение задачи становится эффективным только тогда, когда правильно определен объем информации, необходимой для ее решения и правильно организован ее поиск. Навыки использования многообразных поисковых механизмов выходят за рамки собственно программирования. Огромные информационные фонды, уже сегодня доступные по глобальным информационным сетям, делают исключительно важным умение правильно определить, какие именно сведения необходимы и по каким признакам можно организовать их поиск.

 

4) Дисциплина и структурированность языковых средств коммуникации.

 

Эти важные качества человеческого мышления (и поведения) означают умение правильно, четко и однозначно сформулировать мысль в понятной собеседнику форме и правильно понять информационное сообщение.

 

Отсутствие такой дисциплины в общении людей часто компенсируется способностью человека к сопереживанию. Это позволяет понять недосказанную или нечетко выраженную мысль. Компьютер, вообще говоря, не обладает такой способностью, и любая неточность в формулировке задания влечет искажение смысла и ошибку.

 

Программист должен работать с компьютером, учитывая уровень его "обученности": с системами низшего уровня (обладающими незначительным программным обеспечением) приходится общаться на уровне описаний "микродействий" (машинных операций); с более развитыми системами общение оказывается возможным с помощью укрупненных операций (процедур и функций); в системах, богато оснащенных программным обеспечением, программист может конструировать свою программу из блоков готовых программ, написанных, возможно, на разных языках. Впрочем, и пользователю, не являющемуся профессионалом в программировании, для эффективного общения с компьютером важно уметь "запроцедурить" часто используемые конструкции для того, чтобы далее пользоваться ими как элементарными командами.

 

5) Навык своевременного обращение к компьютеру при решении задач из разных предметных областей.

 

Если этот навык не выработан (не доведен до уровня привычки), то даже человек, осознающий актуальность отмеченных выше навыков и умений, может не догадаться обратиться к компьютеру, если такая задача прямо не сформулирована. Часто можно наблюдать ситуации, когда пользователь, сидящий у экрана современного компьютера, тянется к карандашу и листочку бумаги, чтобы сделать тривиальные вычисления или промежуточные записи.

 

6) Технические навыки взаимодействия с компьютером, в частности, умение работать клавиатурой и мышью.

 

Формирование перечисленных навыков у всех тех, кто соприкасается с вычислительной техникой, то есть, практически у большинства людей Земли, представляется необходимым для обеспечения эффективного использования ресурсов нового информационного общества.

 

Эмпирические наблюдения феномена "программистского" стиля мышления были обобщены в трудах Андрея Петровича Ершова: новое словообразование, неточно характеризующее лишь профессиональные особенности мышления, было заменено специфическим названием операционный стиль мышления. Примечательно, что произошло это в те годы, когда А.П. Ершов выдвинул популярный лозунг: "Программирование вторая грамотность!"

 

Особенности операционного стиля мышления первоначально связывались с необходимыми для профессионального программиста навыками и умениями, позволявшими представителям этой профессии (а также пользователям-непрофессионалам) активно использовать мощный инструмент нового времени компьютер. Привязываемые к одной (хотя и перспективной) специальности, эти умения и навыки казались узконаправленными, технологическими. Впрочем, даже эта их оценка заставила говорить о важности такой психологической категории, как операционный стиль мышления, в связи с широким и постоянно растущим распространением компьютеров, их высокой производительностью. Среди авторитетных специалистов было распространено мнение: в связи с высокой стоимостью компьютеров, с одной стороны, и их большой производительностью, с другой, потребуется огромное количество программистов, призванных обеспечивать программами все возрастающий парк вычислительных машин. А это казалось убедительным аргументом в пользу необходимости обучения армии специалистов, для которой технологические навыки "программистского" стиля мышления стали бы первоочередными, а их формирование составило бы главную педагогическую задачу современной школы.

 

Однако, хотя тезис о необходимости изучения информатики в общеобразовательной школе верен (о чем мы будем говорить подробнее ниже), аргументация этого тезиса лежит вне проблем профессиональной подготовки программистов. Действительно, роль перечисленных выше умений и навыков оказывается намного значительнее "технологических" знаний, которые позволяют поднять производительность компьютерной техники и эффективность ее использования (при всей экономической важности задачи). В философском, социальном и педагогическом плане каждый из них имеет самостоятельное (и очень важное) значение в системе навыков умственных действий, необходимых каждому современному образованному человеку.

 

Так, умение планировать структуру целенаправленных действий необходимо в любом научном исследовании, в любом производстве, в армии, общественной жизни коллектива, в быту. Особенно важно умение планировать свою деятельность для педагога: план представляет собой определяющий документ в деятельности школьного учителя, включая педагогов, работающих, в так называемых, "открытых школах".

 

Умение строить информационные модели это лишь частный случай умения правильно строить модели вообще. Это умение необходимо в любом научном исследовании, в любой конструкторской или технологической разработке, когда созданию нового объекта (быть может, очень дорогого или опасного) должен предшествовать этап моделирования.

 

Умение организовать поиск информации необходимо в любой научной, творческой, технической работе, независимо от того, где и как хранится информация: в архиве, в библиотеке, в патентной картотеке или (в частном случае) в памяти компьютера.

 

Дисциплина общения людей ничуть не менее важна, чем межмашинные или человеко-машинные коммуникации. Отсутствие такого качества существенно затрудняет диалог людей. Обычно высоко ценят собеседников, способных найти общий язык с каждым собеседником. Преподавателю особенно важно строить свои высказывания из выражений, понятных контингенту учеников: об одном и том же факте можно говорить с третьеклассником, со студентом-выпускником и профессором университета. Однако, в каждом из этих случаев передаваемая информация будет передана разными порциями, структурированными в соответствии с уровнем эрудиции собеседника.

 

Наконец, умение инструментировать свою деятельность, то есть, находить в каждой ситуации адекватные средства для решения поставленной задачи, важно вне зависимости от того, какие инструменты находятся в распоряжении человека - счеты, калькулятор, записная книжка. На примере компьютеров необходимость такого качества становится еще более наглядной.

 

Параллели "технологических" умений и навыков, характеризующих "программистский" стиль мышления, с одной стороны, и общезначимых умений и навыков операционного мышления, с другой стороны, проведены здесь не случайно. Навыки операционного стиля мышления, хотя и выглядят непосредственным продолжением и расширением "технологических" умений общения с компьютером, имеют общекультурную, общеобразовательную, общечеловеческую ценность и нужны в современном информационном обществе каждому человеку, независимо от его прикладных задач его профессиональной деятельности. Именно поэтому формирование этих навыков должно быть возложено на массовую общеобразовательную школу.

 

Лекция 2. Обоснования школьного курса информатики

 

Всего лишь немногим более пятнадцати лет тому назад задача "информатического" образования была поставлена перед школой. Задача подготовки людей с новым стилем мышления не могла ставиться раньше, поскольку для формирования перечисленных выше умений и навыков не существовало никаких научно обоснованных методик, рекомендаций, программ. Более того, такая задача не могла быть решена в рамках традиционных школьных дисциплин: ни одна из научных дисциплин, чье содержание отражено в школьных предметах, не обладает достаточно развитым концептуальным запасом для выполнения соответствующих действий. Ни гуманитарные дисциплины, ни биологические науки, ни физика с химией, ни даже математика, не имеют в своем составе такой системы понятий, которая позволила бы в полном объеме сформировать умения и навыки операционного стиля мышления. И только информатика может предложить такой дидактический инструментарий.

 

 

Действительно, для планирования структуры действий в информатике могут использоваться разнообразные управляющие структуры последовательности, ветвления, циклы, процедуры, рекурсии.

 

Для информационного моделирования объектов и систем эффективно применимы разнообразные структуры данных от простых структур, используемых в языках программирования, до развитых иерархических, сетевых, реляционных и процедурно-дедуктивных систем.

 

Для структурирования процесса общения служит аппарат процедур и макросредства. В задачах информационного поиска незаменимы разнообразные поисковые механизмы от простого перебора до сложных поисковых механизмов в системах управления базами данных.

 

Таким образом, путь от концептуальной базы информатики до социальной задачи информационного общества формирования современного стиля мышления у целого поколения можно (несколько условно) представить схемой, суммирующей логику обоснования школьной информатики.

 

 

 

Итак, становление школьного курса информатики связывается не с модой на компьютеры, не с престижностью компьютеризованного учебного заведения, не с широким распространением вычислительной техники, а с концептуальным запасом информатики как естественно-научной дисциплины, способной сформировать умения и навыки, совокупность которых образует операционный стиль мышления. Задача формирования мышления у поколения молодых людей трактуется как важнейшая цель компьютеризации образования.

 

Следовательно, становление курса информатики в школе надо рассматривать как положительную и конструктивную реакцию системы образования на социальный заказ современного информационного общества.

 

Ясно, что в столь широкой, социальной постановке речь идет не об отдельных элитных, специализированных или профессиональных школах, а массовой, общеобразовательной современной школе.

 

Проблема формирования стиля мышления, адекватного требованиям информационного общества, по праву может считаться главным аргументом в обосновании школьного курса информатики. Главным, но, однако, не единственным. Наряду с мировоззренческими аспектами "информатического" образования школьников, не меньшую значимость имеют аспекты технологические: вступающих в жизнь молодых людей надо научить использованию информационных технологий инструментарию существующих систем и средств информационного общества. Распространенность компьютеров, микропроцессоров, роботов, прикладных программных и информационных систем сегодня столь значительна, что умение использовать их в повседневной жизни становится элементом общей культуры человека. В диалектическом развитии стратегических целей школьной информатики лозунг всеобщей компьютерной грамотности, характерный для первого этапа школьной информатики, постепенно вытеснился более актуальным лозунгом информационной культуры.

 

В многочисленных прикладных областях компьютер продемонстрировал свою возможность автоматизировать различные формы деятельности человека, в том числе ранее не автоматизировавшиеся формы интеллектуальной деятельности. Педагоги отчетливо ощущают это в своей предметной области школьной педагогике.

 

Дидактические качества компьютера сделали его эффективным инструментом на уроках по всем без исключения школьным предметам. Поэтому естественно возникает еще одна важная цель компьютеризации школьного учебного процесса: совершенствование частных методик и в силу межпредметных связей совершенствование содержания школьных предметов под концептуальным (теоретическим) и инструментальным (практическим) влиянием информатики.

 

Две главнейшие задачи информатики в школе - формирование стиля мышления учащихся и совершенствование предметных методик требуют ранней постановки курса информатики.

 

Исходя, с одной стороны, из цели (формирование стиля мышления), а, с другой стороны, из условий (в начальной школе начинает складываться мышления молодого человека), можно сделать однозначное заключение: мировоззренческий курс информатики должен начинаться в начальной школе.

 

Выше подчеркивалось фундаментальное, методологическое значение основных навыков операционного стиля мышления. По своей фундаментальности они могут ставиться в один ряд с развитием количественных и пространственных представлений, с умением абстрагировать, схематизировать, с другими фундаментальными элементами математического развития. Именно этой фундаментальностью обосновывали выдающиеся советские математики и педагоги Н.Я.Виленкин и А.И.Маркушевич введение таких понятий (множество, признак, отношения, схематизация) в начальную школу при реформировании методики школьной математики в послевоенные годы.

 

Проводя параллель между основными умениями и навыками операционного стиля мышления и математического развития школьников, можно прийти к тому же важному организационному выводу о необходимости курса раннего обучения информатике в школе. Формирование навыков операционного стиля мышления должно начинаться одновременно с выработкой основных математических понятий и представлений, то есть в младших классах начальной школы. Такая организационная схема позволяет естественно ввести операционный стиль мышления в систему умений и навыков, формируемых школой.

 

Изучение основ информатики в более позднем возрасте оказывается связанным с необходимостью ломать установившиеся взгляды и привычки, что существенно осложняет и замедляет процесс обучения и воспитания.

 

Второй из названных выше аргументов информатизации школьного образования - совершенствование предметных методик - с той же очевидностью требует постановки курса раннего обучения основным понятиям информатики и ранней выработки навыков общения с компьютером. В самом деле, для того чтобы (и перед тем как!) применять компьютер на предметных уроках, следует предварительно добиться полного автоматизма в использовании этого дидактического инструмента. Важно, чтобы для школьника, применяющего компьютер на предметном уроке, не становились проблемами поиск той или иной клавиши, ориентация в представленной на экране учебной информации, операции сохранения данных и результатов. В противном случае ученики на уроке - компьютеризованной предметной лабораторной работе - по химии, иностранному языку, истории и т.п. (как это неоднократно наблюдалось) затрачивают время, умственные усилия, психологическую нагруженность не на содержание предмета, а на второстепенные (по отношению к изучаемой дисциплине) операции с технологическим инструментарием.

 

Начиная с 1985 года, когда на уровне правительства было принято решение об обязательном обучении школьников основам информатики, в нашей стране прочно укрепился стереотип представления об информатике как школьном предмете, который должен изучаться в старших классах средней школы. Однако, зная новейшую историю России, нетрудно понять, что в этих высоких решениях были учтены не столько дидактические обоснования, сколько чисто экономические, конъюнктурные положения.

 

Действительно, с одной стороны, было ясно, что тогда, в 1985 году, уже невозможно было откладывать далее задачу информатизации общества и, следовательно, компьютеризацию образования, под угрозой превращения могучей державы в полуколониальную страну; с другой стороны, если уроки информатики в 9-ом-10-ом классах, вообще говоря, можно было реализовать как теоретический "безмашинный" курс, то в начальной школе, где наглядность учебного материала является важнейшим дидактическим требованием, обучение без компьютеров принципиально невозможно. Если к тому же учесть, что начальная школа является обязательным этапом образования, а к выпускным классам средней школы контингент обучаемых существенно сокращается, то "Информатика 9-10" позволяла хотя бы в некоторой степени уменьшить пропасть между педагогическими требованиями и экономической ситуаций, не позволявшей в то время (да и сейчас еще!) поставить в каждой школе кабинет вычислительной техники.

 

Таким образом, стереотип представления о положении курса информатики в школьном учебном плане - "Информатика должна изучаться в выпускных классах" - в принципе неверен. Единственной аргументацией такого положения могла служить только бедность страны в целом, не позволявшая обеспечить школу необходимым количеством вычислительной техники.

 

Наряду с приведенными выше теоретическими аргументами в пользу раннего обучения информатики говорили такие практические доказательства, как многочисленные педагогические эксперименты по обучению программированию и информатике детей младшего школьного и даже дошкольного возраста. Эти разнообразные эксперименты как за рубежом (США, Франция, Болгария, ...), так и в нашей стране (Москва, Нижний Новгород, Харьков, Новосибирск, Переславль-Залесский, ...) убедительно показали, что дети младшего школьного возраста не только могут усвоить приемы программирования, но (что гораздо важнее!) быстрее, прочнее и естественнее осваивают фундаментальные понятия информатики, которые способствуют формированию мировоззренческих концепций ребенка.

 

Вместе с тем, эти эксперименты, убеждавшие практиков, обнаружили глубокую нишу между ранним обучением информатике в начальной школе и утвержденной Министерством образования программой "базового" изучения информатики в выпускных классах. И хотя в каждом отдельном случае педагоги-экспериментаторы находили решения проблем "стыковки", эти решения не могли претендовать на обобщение, прежде всего, потому, что они исходили из условий конкретной, локальной ситуации, или элитарности учебного заведения, или профессиональной ориентации "информатической" подготовки школьников.

 

Таким образом, и теория, и практика педагогики сходились в необходимости сквозного непрерывного "информатического" образования, начинающегося с первых школьных шагов, и завершающегося (если говорить о школьном этапе образования) с последним школьным звонком.

 

При этом совершенно ясно (опять-таки, исходя из основных задач школьной информатики), что речь идет не о предпрофессиональной подготовке и обучении ремеслу программирования в рамках школьного предмета "Информатика", а об общеобразовательном курсе, который, по существу, представляет собою курс информационной культуры.

 

Подход к содержанию такого курса менялся на каждом этапе развития информационного общества и определялся состоянием его производительных сил, то есть уровнем вычислительной техники, емкостью информационных фондов, пропускной способностью информационных сетей и возможностями программного обеспечения. На первом этапе, характеризовавшемся сравнительно скромными (с позиций сегодняшнего дня) возможностями электронных машин и их программного обеспечения, главная задача школьного "информатического" образования формулировалась в виде упомянутого уже тезиса "Программирование - вторая грамотность!".

 

Ограниченная на этом этапе возможностями основных программных инструментов того времени - языковых систем программирования (включая, впрочем, и учебные языки высокого уровня) - школьная информатика, как в базовом курсе, так и в педагогических экспериментах раннего обучения информатике решала поставленные перед школой социальные образовательные задачи методическими средствами программирования - управляющими структурами, процедурами и функциями, структурами данных, файловыми системами. На этом этапе превалирующими вынужденно оказались алгоритмические аспекты информатики.