Методика преподавания информатики

Введение

Приложение № 1

Приложение № 2

Приложение № 3

Приложение № 4

Приложение № 5

Приложение № 6

Рекомендуемая литература

Введение

информатика обучение школа предмет

1.1 Информатика как наука: предмет и понятие

Появление и начальное становление информатики как науки относится ко второй половине прошлого века. Область интересов информатики - это структура и общие свойства информации, а также вопросы, связанные с процессами поиска, сбора, хранения, преобразования, передачи и использования информации в самых различных сферах человеческой деятельности. Электронные вычислительные машины и современные информационные и коммуникационные технологии являются и фундаментальным ядром и материальной базой информатики.

Термин «информатика» в отечественной литературе используется сравнительно недавно. После второй мировой войны получила бурное развитие кибернетика как общая наука об управлении и связи в системах различной природы - искусственных, биологических, социальных.

Рождение кибернетики принято связывать с опубликованием в 1948 г. американским математиком Норбертом Винером книги «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». В этой работе были показаны пути создания общей теории управления и заложены основы методов рассмотрения проблем управления и связи для различных систем с единой точки зрения. Развиваясь одновременно с прогрессом электронно-вычислительных машин, кибернетика со временем превращалась в более общую науку о преобразовании информации. Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые некоторая система воспринимает от окружающих.

На рубеже 60-х и 70-х гг. ХХ века французы ввели термин «informatigue» (информатика), образованный судя по всему , как производное от двух французских слов - «informatione» (информация) и «avtomatigue» (автоматика). Новый термин получил в последствии распространение в России и странах СНГ и странах Западной Европы. Согласно определению, данному в Большой Советской энциклопедии, информатика рассматривалась как «дисциплина», изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности её создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности»

Параллельно с этим направлением А.П. Ершов утверждал, что этот термин вводится в русский язык «…как название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации. При таком толковании информатика оказывается более непосредственно связанной с философскими и общенаучными категориями, проясняется и её место в кругу «традиционных» академических научных дисциплин»

Информатика как самостоятельная наука вступает в свои права тогда, когда для изучаемого фрагмента мира построена так называемая информационная модель. И хотя общие методологические принципы построения информационных моделей могут быть предметом информатики, само построение и обоснование информационной модели является задачей частной науки. Понятие информационной и математической моделей близки друг к другу, поскольку и та и другая являются знаковыми системами. Информационная модель - это то сопряжение, через которое информатика вступает в отношение с частными науками, не сливаясь с ними, и в то же время не вбирая их в себя ». Между тем среди отечественных ученых с самого начало становления информатики как самостоятельной отрасли науки не было полного единодушия в ответе на вопрос, что такое информатика.

В сборнике «Становление информатики» В.С. Михалевич, Ю.М. Каныгин и В.И. Гриценко утверждают: «Информатика - комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования машинизированных 9основанных на ЭВМ) систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики».

Коснемся вопроса об объекте и предмета информатики.

Объект - это область действительности, на которую направлена деятельность исследователя, а предмет - это посредствующее звено между субъектом и объектом исследования. Понятие «предмет науки» выражает диалектическое единство объективной и субъективной сторон позиции, оно не тождественно понятию «объект науки». Основное структурное отличие предмета от объекта заключается в том, что в предмет входят лишь главные наиболее существенные свойства и признаки.

Предметная область - это область объектов, универсум рассмотрения (рассуждения), класс (множество) объектов, рассматриваемых в пределах данного контекста (понимаемом как отдельное рассуждение, фрагмент научной теории или теории в целом).

В.С. Леднев при сопоставлении понятий «объект» и «предмет» науки опирается на представления о двух способах отражения науками их объектов: аспектной и объектной.

Предмет информатики образуется на основе широких областей своих приложений, а объект - на основе общих закономерностей, свойственных любым информационным процессам в природе и обществе. Информатика изучает то общее, что свойственно всем многочисленным разновидностям конкретных информационных процессов (технологий). Эти информационные процессы и технологии и есть объект информатики.

Предмет информатики определяется многообразием её приложений. Различные информационные технологии, функционирующие в разных видах человеческой деятельности (управление производственным процессом, системы проектирования, финансовые операции, образование и т. п.), имея общие черты, в то же время существенно различаются между собой. Тем самым образуются различные «предметные» информатики, базирующиеся на различных наборах операций и процедур, различных видах кибернетического оборудования (во многих случаях наряду с компьютером используется специализированные приборы и устройства), разных информационных носителях и т. п.

Одной из областей человеческой деятельности, испытывающей в настоящее время активное влияние информатики, является система образования. Ветвь информатики, обслуживающая проблемы средней школы, получило название школьной информатики. Впервые в отечественной литературе этот термин введен в широкое употребление в одноименном концептуальном документе, разработанном под руководством А.П. Ершова.

Школьная информатика определяется как ветвь информатики, занимающаяся исследованием и разработкой программного, технического, учебно-методического и организационного обеспечения применения ЭВМ в школьном учебном процессе.

Программное (или математическое) обеспечение школьной информатики поддерживает информационную, управляющую и обучающую системы средней школы, включает в себя программистские средства для проектирования и сопровождения таких систем, а также средства общения с ними, ориентированные на школьников, учителей и работников аппарата управления органами просвещения.

В области технического обеспечения школьная информатика имеет своей целью экономически обосновать выбор технических средств для сопровождения учебно-воспитательного процесса школы; определить параметры оборудования типовых школьных кабинетов вычислительной техники; найти оптимальное соотношение использования серийных средств и оригинальных разработок, ориентированных на среднюю школу.

Учебн-методическое обеспечение школьной информатики состоит в разработке учебных программ, методических пособий, учебников по школьному курсу информатики, а также по всем школьным предметам, которые могут испытывать методологическое влияние информатики, и по курсам, при преподавании которых планируется использование средств информатики.

Проблемой организационного обеспечения, связанного с внедрением и поддержанием новой информационной технологии учебного процесса, сложны и многообразны, особенно на первом этапе компьютеризации школьного образования. Сюда, в частности, относятся: организационно-технические мероприятия по обеспечению и последующему сопровождению технической базы школьной информатики; организации разработки, тиражирования и доставки педагогических программных средств (ППС) в школу; подготовка и переподготовка кадров для всех уровней системы просвещения и прежде всего школьных учителей, способных нести в массову школу информатику как новую научную дисциплину, как инструмент совершенствования преподавания других школьных предметов, как стиль мышления.

В связи с развитием информатики возникает вопрос о её взаимосвязи и разграничении с кибернетикой. Один из подходов разграничения информатики и кибернетики - отнесение к области информатики исследований информационных технологий только в социальных системах (т. е. системах любой природы: биологических, технических и т. д.)

Не все разделы информатики возникли одновременно. История информатики связана с постепенным расширением области её интересов. Возможность расширения диктовалась развитием компьютеров и накоплением моделей и методов их применения при решении задач различного типа.

Как считает Д.П. Поспелов, структуру информатики в настоящее время определяют следующие основные области исследования:

теория алгоритмов (формальные модели алгоритмов, проблемы вычислимости, сложность вычислений и т. п.);

логические модели (дедуктивные системы, сложность вывода, нетрадиционные исчисления: индуктивный и дедуктивный вывод, вывод по аналогии, правдоподобный вывод, немонотонные рассуждения и т. п.);

база данных (стуктуры данных, поиск ответов на запросы, логический вывод в базах данных, активные базы и т. п.);

бионика (математические модели в биологии, модели поведения, генетические системы и алгоритмы и т. п.);

распознавание образов о обработка зрительных сцен (статистические методы распознавания, использование призначных пространств, теория распознающих алгоритмов, трехмерные сцены и т. п.);

теория роботов (автономные роботы, представление знаний о мире, децентрализованное управление, планирование целесообразного поведения и т. п.);

инженерия математического обеспечения (языки программирования, технологии создания программных систем, инструментальные системы и т. п.);

теория компьютеров и вычислительных сетей (архитектурные решения, многоагентные системы, новые принципы переработки информации и т. п.);

компьютерная лингвистика (модели языка, анализ и синтез текстов, машинный перевод и т. п.);

числовые и символьные вычисления (компьютерно-ориентированные методы вычислений, модели переработки информации в различных прикладных областях, работа с естественно-языковыми текстами и т. п.);

системы человеко-машинного взаимодействия (модели дискурса, распределение работ в смешанных системах, организация коллективных процедур, деятельность в телекоммуникационных системах и т. п.);

использование компьютеров в замкнутых системах (модели реального времени, интеллектуальное управление, системы мониторинга и т. п.).

Для сферы образования крайне существенно адекватное определение предметной области информатики, отражающей все фундаментальные основы этой области научного знания. На рис.1 воспроизведена структура предметной области «Информатика» в той интерпретации, которая была представлена в Национальном докладе Российской федерации на 11 Международном Конгрессе ЮНЕСКО «Образование и информатика».

Эта структурная схема включает четыре раздела: теоретическая информатика, средства информатизации, информационные технологии, социальная информатика. При этом теоретическая информатика включает философские основы информатики, математические и информационные модели и алгоритмы, а также методы разработки и проектирования информационных систем и технологий. Как отмечает К.К. Колин, «в состав курса впервые включены вопросы, связанные с изучением социально-экономических аспектов информатизации общества, которые являются исключительно актуальными и все больше выдвигаются на первый план самим ходом развития общества».

Рис 1. Структура предметной области информатики

1.2 Информатика как учебный предмет в средней школе

обеспечения усвоения учащимися системы знаний, определяемой общественными и производственными потребностями;

формирование научного миропонимания, политической, экономической, правовой культуры, гуманистических ценностей и идеалов, творческого мышления, самостоятельности в пополнении знаний;

удовлетворение национально-культурных потребностей населения, воспитание физически и морально здорового поколения;

выработка у молодёжи осознанной гражданской позиции, человеческого достоинства, стремления к участию в демократическом самоуправлении, ответственности за свои поступки.

Средняя школа является общеобразовательной и общеразвивающей, закладывающей основы всестороннего развития, первоначальной профессиональной подготовки, способность к непрерывному образованию и освоению любой профессии каждым ребенком.

Описанные выше проектируемые результаты образовательно-воспитательной деятельности школы могут быть сгруппированы в три основные общие цели, которые ставятся перед системой общего школьного образования: образовательные и развивающие цели; практические цели; воспитательные цели.

Общие цели информатике определяются с учетом особенностей информатики как науки, её роли и места в системе наук, в жизни современного общества. Рассмотрим, что же относится к целям обучения информатики подробнее.

Образовательная и развивающая цель обучения информатике в школе - дать каждому школьнику начальные фундаментальные знания основ науки информатики, включая представления о процессах преобразования, передачи и использования информации, и на этой основе раскрыть учащимся значение информационных процессов в формировании современной научной картины мира, а также роль информационной технологии и вычислительной техники в развитии современного общества. Изучение школьного курса информатики призвано также вооружить учащихся теми базовыми умениями и навыками, которые необходимы для прочного и сознательного усвоения этих знаний, а также основ других наук, изучаемых в школе. Усвоение знаний из области информатики, как и приобретение соответствующих умений и навыков призвано существенно влиять на формирование таких черт личности, как общее умственное развитие учащихся, развитие их мышления и творческих способностей.

Практическая цель школьного курса информатики - внести вклад в трудовую и технологическую подготовку учащихся, т.е. вооружить теми знаниями, умениями и навыками, которые могли бы обеспечить подготовку к трудовой деятельности после окончания школы. Это означает, что школьный курс информатики должен не только знакомить с основными понятиями информатики, которые, безусловно, развивают ум и обогащают внутренний мир ребёнка, но и быть практически ориентированным - обучать школьника работе на компьютере и использованию средств новых информационных технологий.

4. Овладение информационными и коммуникационными технологиями как необходимое условие перехода к системе непрерывного образования.

Необходимость такой подготовки вытекает из особенностей непрерывного образования: реализации индивидуальных образовательных «траекторий», дифференцированности образовательных процессов, усиление роли средств обучения».

2.2 Общедидактические принципы формирования содержания образования учащихся в области информатики

Общие требования к содержанию образования, согласно Закону Российской Федерации «Об образовании», сводятся к следующему:

Содержание образования является одним из факторов экономического и социального прогресса общества и должно быть ориентировано: на обеспечение самоопределения личности, создание условий для её самореализации; на развитие гражданского общества; на укрепление и совершенствование правового государства.

Содержание образования должно обеспечивать:

формирование у обучающегося адекватной современному уровню знаний и уровню образовательной программы (ступени обучения) картины мира;

адекватный мировому уровень общей и профессиональной культуры общества;

интеграцию личности в системы мировой и национальных культур;

формирование человека-гражданина, интегрированного в современное ему общество и нацеленного на совершенствование этого общества; воспроизводство и развитие кадрового потенциала общества.

Содержание образования должно содействовать взаимопониманию и сотрудничеству между людьми, народами, различными расовыми, национальными, этническими, религиозными и социальными группами; учитывать разнообразие мировоззренческих подходов, способствовать реализации права обучающихся на свободный выбор взглядов и убеждений».

Применительно к общему среднему образованию Б.Т. Лихачев отмечает следующие основные общеметодологические принципы формирования его содержания:

общеобразовательный характер учебного материала;

гражданская и гуманистическая направленность содержания;

связь учебного материала с практикой перемен в нашем обществе;

основообразующийи системообразующий характер учебного материала;

интегративность изучаемых курсов;

гуманитарно-этическая направленность содержания образования;

развивающий характер учебного материала;

взаимосвязанность и взаимообусловленность учебных предметов;

эстетические аспекты содержания образования.

Важно отметить сформулированный В.С. Леднёвым принцип отражения образовательных областей в содержании общего образования, названный им принципом «бинарного вхождения базовых компонентов в структуру образования» и заключающийся в том, что каждая образовательная область включается в содержание образования двояко. Во-первых, как отдельный учебный предмет и, во-вторых, имплицитно - в качестве «сквозных линий» в содержании школьного образования в целом. Для информатики и информационных технологий этот принцип имеет важное значение, поскольку реализуются они как через отдельный предмет, так и через информатизацию всего школьного образования.

Рассмотрим следующие принципы к обучению информатике:

Научность и практичность. Содержание учебного предмета информатики должно идти от науки информатики; изучение предмета должно давать такой уровень фундаментальных познаний учащихся, который действительно мог бы обеспечивать подготовку учащихся к будущей профессиональной деятельности в различных сферах (практическая цель).

Доступность и общеодразовательность. Включаемый в учебный предмет материал должен быть посилен основной массе учащихся, отвечать уровню их умственного развития и имеющемуся запасу знаний, умений, навыков. Курс информатики должен, кроме того, содержать все наиболее общезначимые, общекультурные, общеобразовательные сведения из соответствующих разделов науки информатики.

2.3 Стандартизация школьного образования информатики

Общеобразовательный стандарт по информатике является нормативным документом, определяющим требования:

к месту базового курса информатики в учебном плане школы;

к содержанию базового курса информатики в виде обязательного минимума содержания образовательной области;

к уровню подготовки учащихся в виде набора требований к знаниям, умениям, навыкам и научным представлениям школьников;

к технологии и средствам проверки и оценки достижения учащимися требований образовательного стандарта.

В проекте стандарта выделяются два аспекта, формирующие общеобразовательное содержание курса информатики.

Первый аспект определяется сферой пересечения предметов информатики и кибернетики: системно-информационная картина мира, общие информационные закономерности строения и функционирования самоуправляемых систем. Специфической особенностью этих систем является свойство их целесообразного функционирования, определяемое наличием в них органов, управляющих их поведением на основе получения, преобразования и целенаправленного использования информации.

Второй аспект - методы и средства получения, обработки, передачи, хранения и использования информации, решения задач с помощью компьютера и других средств информационных технологий. Этот аспект связан, прежде всего, с подготовкой учащихся к практической деятельности, продолжением образования.

В связи с тенденциями изменений в системе общего школьного образования рассматривается также и критериально-ориентированный аспект к способу оценки уровня подготовки школьников по информатике.

Создание образовательных стандартов - важный шаг в развитии отечественной школы. Переход на стандарты оказывает значительное влияние на учебный процесс, деятельность образовательных учреждений, работу учителей.

Глава 3. Организация обучения информатики в школе

Основной формой организации учебно-воспитательной работы с учащимися по всем предметам в средней школе является урок. Школьный урок образует основу классно-урочной системы обучения, характерными признаками которой являются:

постоянный состав учебных групп учащихся;

строгое определение содержание обучения в каждом классе;

определенное расписание учебных занятий;

сочетание индивидуальной и коллективной форм работы учащихся;

ведущая роль учителя;

систематическая проверка и оценка знаний учащихся.

Классно-урочная система организации учебного процесса, восходящая от выдающегося чешского педагога Я.А. Каменского (1592 - 1670), является основой структурной организации отечественной школы на протяжении почти всей истории её существования. Незначительный опыт преподавания основ информатики наследует все дидактическое богатство отечественной школы - урочную систему, домашние задания, лабораторную форму занятий, контрольные работы и т.д.. Все это приемлемо и на уроках по информатике. В условиях внедрения в учебный процесс школы кабинетов вычислительной техники (КВТ) и поисков новых эффективных форм организации обучения на основе информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) весь известный опыт должен быть повергнут критическому анализу, с тем, чтобы всё прогрессивное стало достоянием нашей практики. Применение ИКТ может существенно изменять характер школьного урока, что делает еще более актуальным поиск новых организационных форм обучения, которые должны наилучшим образом обеспечивать образовательный и воспитательный процесс.

Классификацию типов уроков (или фрагментов уроков) можно проводить, используя различные критерии. Главный признак урока - это его дидактическая цель, показывающая, к чему должен стремиться учитель. Исходя из этого признака, в дидактике выделяются следующие типы уроков:

урок сообщения новой информации (урок-объяснение);

уроки развития и закрепления умений и навыков (тренировочные уроки);

уроки проверки знаний, умений и навыков.

В большинстве случаев учитель имеет дело не с одной из названных дидактических целей, а с несколькими (и даже со всеми сразу), поэтому на практике широко распространены так называемые комбинированные уроки. Комбинированный урок может иметь разнообразную структуру урока и обладать в связи с этим рядом достоинств: обеспечивая многократную смену видов деятельности, они создают условия для быстрого применения новых знаний, обеспечивают обратную связь и управление педагогическим процессом, накопление отметок, возможность реализации индивидуального подхода в обучении.

В связи с внедрением в школьный курс информатики КВТ предусматриваются три основных вида организационного использования кабинета вычислительной техники на уроках - демонстрация, фронтальная лабораторная работа и практикум.

Демонстрация. Используя демонстрационный экран, учитель показывает различные учебные элементы содержания курса. При этом учитель сам работает за пультом , а учащиеся наблюдают за его действиями и воспроизводят эти действия на экране своего компьютера. В некоторых случаях учитель пересылает специальные демонстрационные программы на ученические компьютеры, а учащиеся работают с ними самостоятельно. Возрастание роли и дидактических возможностей демонстраций с помощью компьютера объясняется возрастанием общих графических возможностей современных компьютеров. Основная дидактическая функция демонстрации - сообщение школьникам новой учебной информации.

Лабораторная работа (фронтальная). Все учащиеся одновременно работают на своих рабочих местах с программными средствами, переданными им учителем. Дидактическое назначение этих средств может быть различным: либо освоение нового материала (например, с помощью обучающей программы), либо закрепление нового материала, объясненного учителем (например, с помощью программы-тренажера), либо поверки усвоения полученных знаний или операционных навыков (например, с помощью контролирующей программы). В одних случаях действия школьников могут быть синхронными (например, при работе с одинаковыми программными средствами), но не исключаются и ситуации, когда различные школьники занимаются в различном темпе или даже с различными программными средствами. Роль учителя во время фронтальной лабораторной работы - наблюдение за работой учащихся (в том числе и через локальную сеть КВТ), а также оказание им оперативной помощи.