Главная > Контрольные вопросы

1

Смотреть полностью

Предисловие - 9 -

Раздел 1. Общие вопросы методики преподавания
информатики и ИКТ в школе - 11 -

Глава 1. Предмет информатики в школе -11 -

  1. Информатика как наука и как учебный предмет - 11 -

  2. История введения предмета информатика в отечественной школе - 15 -

  3. Цели и задачи школьного курса информатики - 23 -

Контрольные вопросы и задания - 34 -

Глава 2. Содержание школьного курса информатики и ИКТ- 36 -

  1. Общедидактические подходы к определению содержания курса информатики - 36 -

  2. Машинный и безмашинный варианты курса информатики ... - 37 -

2.3. Стандарт образования по информатике - 40 -

Базовый уровень - 50 -

Профильный уровень - 55 -

  1. Модульное построение курса информатики - 65 -

  2. Место курса информатики в учебном плане школы. Базисный учебный план - 67 -

Контрольные вопросы и задания - 71 -

Глава 3. Методы и организационные формы обучения
информатике в школе - 72 -

  1. Методы обучения информатике - 72 -

  2. Метод проектов при обучении информатике - 84 -

  3. Методы контроля результатов обучения - 87 -

  4. Оценки и отметки в обучении - 110 -

  5. Организационные формы обучения информатике - 118 -

  6. Типы уроков по информатике - 125 -

  7. Использования кабинета вычислительной техники на уроках - 133 -

  8. Дидактические особенности преподавания информатики... - 135 -

  9. Внеклассная работа по информатике - 136 -

  1. Подготовка учителя к уроку - 139 -

  2. Деятельностный подход к обучению информатике - 146 -

Контрольные вопросы и задания - 150 -

Глава 4. Средства обучения информатике -153

  1. Система средств обучения информатике - 153 -

  2. Компьютеры и компьютерные классы - 160 -

  3. Кабинет вычислительной техники и организация его работы - 164 -

  4. Техника безопасности при проведении занятий в кабинете вычислительной техники - 174 -

  5. Программное обеспечение - 179 -

  6. Учебники и учебные пособия по информатике для школы .. - 181 -Контрольные вопросы и задания - 185 -

Коротко о самом важном -186

Раздел 2. Методика преподавания базового курса
информатики и ИКТ - 197 -

Глава 5. Содержание базового курса и методика изучения
основных понятий -197

  1. Содержание базового курса информатики и ИКТ - 197 -

  2. Общие подходы к введению понятия информации - 198 -

  3. Энтропийный подход к понятию информации. Информация и энтропия - 203 -

  4. Компьютерный подход к измерению информации - 207 -

  5. Семантический (содержательный) подход к измерению информации - 208 -

  1. Кибернетический (алфавитный) подход к измерению информации - 210 -

  2. Методика обучения основным понятиям курса информатики - 213 -

Контрольные вопросы и задания - 217 -

Глава 6. Методика изучения основных информационных
процессов - 219 -

  1. Хранение информации - 220 -

  2. Процесс обработки информации - 222 -

  3. Процесс передачи информации - 225 -

  4. Представление числовой, символьной и графической информации в компьютере - 228 -

  5. Представление звуковой информации в компьютере - 234 -

Контрольные вопросы и задания - 238 -

Глава 7. Методика изучения аппаратных средств
компьютерной техники - 240 -

7.1. Методика изучения архитектуры компьютера - 240 -

  1. Понятие об архитектуре компьютера - 240 -

  2. Методика изучения архитектуры ЭВМ фон Неймана.... - 241 -

  3. Использование при обучении Учебного компьютера... - 244 -

  4. Методика изучения архитектуры персонального

компьютера - 245 -

  1. Внешняя и внутренняя память компьютера - 250 -

  2. Внешние устройства персонального компьютера - 253 -

Контрольные вопросы и задания - 254 -

Глава 8. Методика изучения программных средств
вычислительной техники - 256 -

Контрольные вопросы и задания - 261 -

Глава 9. Методика обучения информационному
моделированию и алгоритмизации - 263 -

  1. Содержание образования по линии информационного моделирования - 263 -

  2. Методические подходы к введению представлений об информационных моделях и моделировании - 265 -

  3. Методика изучения информационных моделей и формализации - 267 -

  4. Содержание обучения по линии алгоритмизации - 271 -

  5. Методические подходы к изучению алгоритмизации - 274 -

  6. Методика введения понятия алгоритма - 277 -

  7. Методика обучения алгоритмизации на учебных исполнителях - 281 -

Контрольные вопросы и задания - 285 -

Глава 10. Методика обучения языкам программирования- 287 -

  1. Парадигмы программирования - 287 -

  2. Методические рекомендации по изучению языков программирования - 289 -

  3. Методические рекомендации по изучению систем программирования - 291 -

Контрольные вопросы и задания - 294 -

Глава 11. Методика обучения информационно-
коммуникационным технологиям - 295 -

  1. Содержание обучения по линии информационно-коммуникационных технологий - 295 -

  2. Требования к знаниям и умениям учащихся по линии информационно-коммуникационных технологий - 297 -

Контрольные вопросы и задания - 299 -

Глава 12. Методика решения задач в базовом курсе
информатики и ИКТ - 300 -

  1. Место задач в базовом курсе информатики и ИКТ - 300 -

  2. Типы задач по информатике - 302 -

  3. Качественные задачи по информатике - 305 -

  4. Количественные задачи по информатике - 307 -

  5. Задачи на моделирование явлений и процессов - 310 -

  6. Занимательные задачи по информатике - 314 -

Контрольные вопросы и задания - 315 -

Коротко о самом важном - 316

Раздел 3. Методика преподавания профильных курсов
информатики - 326 -

Глава 13. Профильные курсы по информатике и ИКТ
в школе - 326

  1. Место профильных и элективных курсов в базисном учебном плане школы - 326 -

  2. Профильные курсы, ориентированные на пользователей персонального компьютера - 330 -

  1. Методические подходы к определению содержания курсов, ориентированных на пользователей - 330 -

  2. Методика обучения работе с офисным пакетом прикладных программ - 334 -

Контрольные вопросы и задания - 337 -

Глава 14. Профильные курсы, ориентированные на
программирование - 338

  1. Содержание обучения курсов программирования - 338 -

  2. Методика обучения структурному программированию - 341 -

  3. Методика обучения объектно-ориентированному программированию - 355 -

  4. Методика обучения логическому программированию - 359 -

Контрольные вопросы и задания - 363 -

Глава 15. Профильные курсы, ориентированные на обработку
текстовой, численной и графической информации
- 364 -

  1. Программы курсов - 364 -

  2. Методика обучения обработке текстовой информации - 366 -

  3. Методика обучения обработке численной информации.... - 368 -

  4. Профильные курсы, ориентированные на обработку графической информации - 372 -

Контрольные вопросы и задания - 375 -

Глава 16. Профильные курсы, ориентированные на
информационно-коммуникационные технологии
- 376 -

Контрольные вопросы и задания - 381 -

Коротко о самом важном- 381 -

Раздел 4. Методика преподавания информатики в начальной
школе - 383 -

Глава 17. Особенности преподавания информатики в
начальной школе - 383 -

Контрольные вопросы и задания - 388 -

Глава 18. Содержание обучения информатике младших
школьников - 389 -

  1. Развитие представлений о содержании обучения информатике в начальной школе - 389 -

  2. Пропедевтика основ информатики в начальной школе - 394 -

Контрольные вопросы и задания - 399 -

Глава 19. Основные подходы к методике обучения
информатике младших школьников - 401 -

  1. Особенности мышления младших школьников - 401 -

  2. Организация и методы обучения младших школьников по информатике - 403 -

  3. Безотметочное обучение информатике в начальной

школе - 412 -

Контрольные вопросы и задания - 417

Глава 20. Компьютерные обучающие программы и
развивающие игры для младших школьников
- 418

  1. Компьютерные обучающие программы - 418 ■

  2. Методические особенности использования обучающих программ - 421

  3. Компьютерные развивающие игры для младших школьников - 424

  4. Психолого-педагогические особенности использования развивающих компьютерных игр для младших школьников - 427 ■

Контрольные вопросы и задания - 431 ■

Коротко о самом важном - 432

Раздел 5. Методика обучения школьников с применением
информационных технологий - 436 -

Глава 21. Дидактические особенности обучения школьников с
применением информационных технологий - 438

  1. Структура информационных технологий обучения - 438 ■

  2. Дидактические особенности использования информационных технологий в обучении - 443 ■

  3. Принципы использования информационных технологий

в обучении - 447

Контрольные вопросы и задания - 450

Коротко о самом важном - 451

Варианты заданий контрольных работ - 453 -

Раздел 1. Общие вопросы методики- 453

Раздел 2. Методика преподавания базового курса
информатики - 460

Разделы 3 и 4. Методика преподавания профильных курсов
информатики - 466

Раздел 5. Методика преподавания математики с
применением информационных технологий
- 470 -

Ответы - 473 -

Раздел 1. Общие вопросы методики- 473 -

Раздел 2. Методика преподавания базового курса
информатики
- 478 -

Разделы 3 и 4. Методика преподавания профильных курсов
информатики - 485 -

Персоналии - 486 -

Справочные материалы - 491 -

Список рекомендуемой литературы для студентов - 505 -

Список использованных источников - 507 -

Предисловие

Предлагаемый вниманию электронный учебник предназначен для студентов педагогических специально­стей вузов, изучающих курс «Методика преподавания ин­форматики с практикумом решения задач», или аналогич­ные курсы. Его также могут использовать студенты педаго­гических колледжей и училищ, изучающие курс «Инфор­матика с методикой преподавания».

Первый раздел пособия содержит изложение общих вопросов теории и методики обучения информатике и ин­формационно-коммуникационным технологиям в школе. В нём также приведены некоторые сведения из курса об­щей дидактики, что поможет освежить их в памяти студен­тов. Второй раздел посвящён рассмотрению вопросов преподавания базового курса информатики. В третьем разделе описана методика преподавания информатики в предпрофильном и профильном обучении. Четвертый раздел посвящён преподаванию информатики в началь­ной школе. Заключительный пятый раздел касается вопро­сов применения информационных технологий в обучении.

В конце каждой главы приведены контрольные во­просы и задания, а в после каждого раздела дано его крат­кое содержание. Эти сведения рекомендуется использо­вать при подготовке к семинарским занятиям, зачётам и экзаменам.

В конце пособия приведены справочные материалы: тезаурус основных терминов и понятий; персоналии уче­ных и методистов; названия технических устройств и ма­рок компьютеров; краткое описание методов, форм и средств обучения и др. Эти сведения можно использовать при подготовке докладов и рефератов, а также для само­образования.

Автор ограничился лишь минимально необходимым перечнем учебников и методической литературы, которые можно рекомендовать студентам.

Электронный учебник создан на базе третьего изда­ния учебника автора с тем же названием (Саратов, 2008 год).

Раздел 1. Общие вопросы методики преподавания информатики и ИКТ в школе

Глава 1. Предмет информатики в школе

1.1. Информатика как наука и как учебный предмет

Информатика является очень молодой наукой - её появление и становление относится ко второй половине 20 века. Сам термин «информатика» в отечественной литера­туре используется сравнительно недавно и его толкование до сих пор нельзя считать устоявшимся и общепринятым. Это связано с терминологическими и понятийными труд­ностями введения понятия «информатика» и его произ­водных понятий. Толковый словарь по информатике опре­деляет её так: «Научная, техническая и технологическая дисциплина; занимается вопросами сбора, хранения, об­работки, передачи данных, в том числе с помощью ком­пьютерной техники».

Технической основой современной информатики яв­ляется микроэлектроника, новые полупроводниковые ма­териалы, тонкопленочные технологии и нанотехнологии, линии и системы компьютерной связи.

Истоки информатики тесно связаны с математикой и кибернетикой. Особую роль при этом сыграли математи­ческая логика и кибернетика, которая создала теоретиче­ские предпосылки для создания ЭВМ. Отцом кибернетики общепризнанно считают американского ученого Норберта Винера, который в 1948 году опубликовал книгу «Киберне­тика, или Управление и связь в животном и машине». В отношении кибернетики в нашей стране были допущены грубейшие ошибки и извращения со стороны государства и идеологических органов коммунистической партии. Ки­бернетика была объявлена «буржуазной лженаукой», «продажной девкой империализма» (это клише газет и журналов тех времен). Ещё в 1954 году в «Кратком фило­софском словаре» кибернетика характеризовалась как «реакционная лженаука, возникшая в США после второй мировой войны и получившая широкое распространение и в других капиталистических странах; форма современного механицизма». Грубые ошибки из-за такой неверной идеологической оценки нанесли серьёзный вред науке, затормозили её развитие в нашей стране на многие годы, привели к существенному отставанию в развитии отечест­венных электронных вычислительных машин. Это отстава­ние мы ощущаем и по настоящее время. Лишь огромные потребности в машинных расчетах для создания атомного оружия и ракетной техники вынудили отодвинуть в сторо­ну идеологические догмы, предотвратили разгром кибер­нетической науки в нашей стране, позволили разрабаты­вать отечественные ЭВМ.

Интересна история слова «кибернетика». В начале 19 века французский физик Андре Ампер, известный из школьного курса фи­зики по закону Ампера, создал единую классификацию всех наук, как существовавших в то время, так и тех гипотетических, которые, по его мнению, должны были бы существовать. Он предположил, что должна существовать и наука, изучающая искусство управле­ния людьми. Эту несуществующую в то время науку Ампер назвал кибернетикой, взяв для наименования греческое слово «кибернети-кос» - искусный в управлении. В Древней Греции такого титула удо­стаивались лучшие мастера управления боевыми колесницами.

Кибернетика и информатика имеют много общего, основанного на концепции управления. Кибернетика ис­следует общие законы движения информации в произ­вольных системах, в частности, в тех аспектах, которые от­носятся к процессам управления. Информатика исследует общие закономерности движения информации в природе и в социальных системах. Если кибернетические принципы не зависят от частных реальных систем, то принципы ин­форматики всегда находятся в тесной связи с функциони­рованием реальных систем.

Объектом информатики (объект - это часть объек­тивной реальности, подлежащая изучению) является то общее, что свойственно всем многочисленным разновид­ностям конкретных информационных процессов (техноло­гий), т.е. объектом информатики являются информацион­ные процессы в природе и обществе и информационные технологии.

Предметом информатики являются общие свойства и закономерности информационных процессов в природе и обществе. В более узком плане - это общие закономер­ности конкретных информационных технологий.

Сам термин «информатика» имеет французское про­исхождения, и был введен в широкий оборот в 60 - 70 го­дах 20 века как соединение двух французских слов «infor-matione» (информация) и «avtomatique» (автоматика). В СССР в середине 20 века термин «информатика» связыва­ли с обработкой научно-технической информации. Однако с середины 1970 годов термин получил другое толкование в работах академика А.П. Ершова «... как название фунда­ментальной естественной науки, изучающей процессы пе­редачи и обработки информации».

В англоязычных странах термину «Информатика» со­ответствуют термины «Computer Science» (наука о компью­терах) и «Information Science» (наука об информации).

Структура предметной области информатики вклю­чает в себя 4 раздела:

  • теоретическая информатика,

  • средства информатизации,

  • информационные технологии,

  • социальная информатика.

Школьная информатика обслуживает соответствую­щие проблемы преподавания информатики в школе. Она является ветвью информатики, занимающейся исследова­нием и разработкой программного, технического, учебно-методического и организационного обеспечения приме­нения компьютеров в учебном процессе, а также исполь­зованием в обучении современных информационно-коммуникационных технологий.

В последнее время некоторые ученые и методисты предлагают для обозначения школьной информатики вве­сти новый термин - «компьюторика», который частично соответствует переводу с английского термина «Computer Science». Однако он не получил распространения.

В структуре школьной информатики выделяют 4 раз­дела:

  1. Программное или математическое обеспечение, ко­торое включает в себя программистские средства для про­ектирования и сопровождения информационной, обу­чающей и управляющей систем средней школы.

  2. Техническое обеспечение, которое включает в себя определение параметров оборудования типовых школь­ных кабинетов вычислительной техники, обоснование экономически целесообразного выбора компьютерных средств сопровождения учебно-воспитательного процесса.

  3. Учебно-методическое обеспечение включает в себя вопросы разработки учебных программ, методических по­собий, учебников по школьному курсу информатики, а также по смежным предметам, использующим информа­ционно-коммуникационные технологии.

4) Организационное обеспечение рассматривает вопро­сы внедрения новых информационно-коммуникационных технологий учебного процесса, подготовки педагогических программных средств, подготовки и переподготовки пре­подавательских кадров в современных условиях информа­тизации образования.

1.2. История введения предмета информатика в отечественной школе

Информатика была введена как обязательный учеб­ный предмет во все средние школы СССР с 1 сентября 1985 года и получила название «Основы информатики и вычис­лительной техники», сокращенно ОИВТ. С 2004 года дан­ный предмет называется «Информатика и информацион­но-коммуникационные технологии» или более сокращен­но - «Информатика и ИКТ». Между возникновением ин­форматики как самостоятельной науки и введением её в практику массовой общеобразовательной школы прошло очень мало времени - всего 10-15 лет, что является бес­прецедентным случаем в истории педагогики. Поэтому определение содержания школьного курса информатики и в настоящее время является непростой задачей.

Вначале информатика преподавалась в двух послед­них старших классах - 9 и 10 (в те годы школа была деся­тилетней), а сейчас её изучают уже в начальной школе. Однако проникновение в учебные программы школ све­дений из информатики началось значительно раньше -ещё на заре компьютерной эры были отдельные опыты изучения со школьниками элементов программирования и кибернетики. Можно выделить три основных этапа в исто­рии отечественного образования в этой области:

  • первый этап - с начала постройки первых советских ЭВМ и до введения в школе учебного предмета ОИВТ в 1985 году;

  • второй - с 1985 по 1990 гг. до начала массового по­ступления в школы компьютерных классов;

  • третий - с 1991 г. и по настоящее время.

1. На первом этапе в начале 1950 годов отдельные группы энтузиастов в НИИ и вузовских вычислительных центрах вели поисковые работы по обучению школьников началам программирования. Эти группы начали возникать в разных местах. Будущий академик А.П. Ершов руководил такой группой в конце 1950 годов в новосибирском Ака­демгородке и впервые внедрил в практику версию школь­ной информатики. В начале 1960 годов стали открываться школы с математической специализацией, и для них были созданы первые официальные учебные программы по курсу программирования, ориентированных на учащихся средних школ. В этих специализированных школах преду­сматривалась профессиональная подготовка вычислите-лей-програм-мистов на базе общего среднего образова­ния. Развитие сети таких школ привело к появлению спе­циальных учебных пособий по системам программирова­ния, а в журнале «Математика в школе» стали публико­ваться материалы по обучению школьников программи­рованию.

В середине 1960 годов в физико-математической школе при Саратовском государственном университете был развернут компьютерный класс на базе ЭВМ Урал 1 и Урал 2, а затем БЭСМ 4. Позднее в этой школе была уста­новлена ЭВМ ЕС 1020. Школьники изучали программиро­вание на языках Алгол 60 и Ассемблер (см. ИНФО, 1993, № 2, С.9).

В 1961 г. В.С. Леднев предпринял экспериментальное преподавание специально разработанного им курса для средней школы по общим основам кибернетики. Результа­том этой работы стало официальное включение в середи­не 1970 годов курса «Основы кибернетики» (объём 140 часов) в число факультативных курсов для общеобразова­тельной средней школы. Значительная часть его содержа­ния была посвящена информатике.

После школьной реформы 1966 года в учебные пла­ны средней школы были введены новые формы учебной работы - факультативы. По математике и её приложениям было разработано три факультативных курса: «Програм­мирование», «Вычислительная математика» и «Векторные пространства и линейное программирование». В то время эти курсы строились в условиях «безмашинного» обучения и не получили широкого распространения, что было связа­но как с неподготовленностью преподавателей, так и с от­сутствием в школах материальной базы.

В начале 1970 годов начала развиваться система межшкольных учебно-производственных комбинатов (УПК), в некоторых из которых стали возникать специали­зации по профессиональной подготовке учащихся старших классов в области применения вычислительной техники. С 1971 года такую подготовку в экспериментальном порядке начали в УПК Первомайского района г. Москвы на базе вы­числительного центра Центрального НИИ комплексной ав­томатизации под методическим руководством С.И. Шварцбурда. Постепенно этот опыт стал распространяться по стране в тех местах, где были предприятия-шефы, кото­рые обладали новейшими ЭВМ. В таких УПК стали успешно готовить школьников по специальностям: оператор ЭВМ, оператор устройств подготовки данных для ЭВМ, электро­механик по ремонту и обслуживанию внешних устройств ЭВМ, регулировщик электронной аппаратуры, програм­мист-лаборант, оператор вычислительных работ. С появ­лением многотерминальных комплексов на базе малых ЭВМ, диалоговых вычислительных комплексов и персо­нальных компьютеров в этих УПК произошло существен­ное изменение как содержания подготовки школьников по компьютерным специальностям, так и их перечня. В нача­ле 1990 годов с развалом СССР УПК фактически исчезли как форма образовательной деятельности средней школы и сейчас работу продолжают лишь некоторые уцелевшие из них, где готовят, в основном, пользователей персональ­ного компьютера и компьютерных дизайнеров.

Широкое распространение ЭВМ в конце 1960 годов привело к всё более возрастающему воздействию их на все стороны жизни людей. Ученые-педагоги и методисты ещё в то время обратили внимание на большое общеоб­разовательное влияние ЭВМ и программирования, как но­вой области человеческой деятельности, на содержание обучения в школе. Они указывали, что в основе програм­мирования лежит понятие алгоритмизации, рассматри­ваемое как процесс разработки и описания алгоритма средствами заданного языка. Любая человеческая дея­тельность, процессы управления в различных системах сводятся к реализации определенных алгоритмов. Пред­ставления учащихся об алгоритмах, алгоритмических про­цессах и способах их описания неявно формируются при изучении многих школьных дисциплин и особенно мате­матики. Но с появлением ЭВМ эти алгоритмические пред­ставления, умения и навыки стали получать самостоятель­ное значение, и постепенно были определены как новый элемент общей культуры современного человека. По этой причине они были включены в содержание общего школьного образования и получили название алгоритми­ческой культуры учащихся.

Основными компонентами алгоритмической культу­ры являются:

  • понятие алгоритма и его свойств;

  • понятие языка описания алгоритма;

  • уровень формализации описания;

  • принцип дискретности (пошаговости) описания;

  • принципы построения алгоритмов: блочности, ветв­ления, цикличности;

  • выполнение (обоснование) алгоритма;

  • организация данных.

Формирование алгоритмической культуры предпола­галось осуществлять средствами различных школьных предметов, однако, в середине 1970 годов только в учеб­ник по алгебре для 8 класса был включен раздел «Алго­ритмы и элементы программирования», который потом был исключен. Тем не менее, идея глубокого влияния про­граммирования и алгоритмизации на содержание и про­цесс обучения дала толчок развитию школьной дидактики в этом направлении перед началом эры компьютериза­ции.

В конце 1970 годов появились массовые и дешёвые программируемые микрокалькуляторы. После экспери­ментальной проверки решением Минпроса СССР они были введены в школьный учебный процесс. Быстро появились методические разработки, которые позволили обеспечить массовое обучение школьников программированию на микрокалькуляторах. Однако появление персональных компьютеров отодвинуло микрокалькуляторы в сторону.
Широкое распространение с конца 1970 годов микропро-
цессоров, малых ЭВМ, диалоговых многотерминальных
комплексов, а затем и персональных ЭВМ, которые начали
появляться и в школах, породило новую волну интереса к
проблеме внедрения программирования и ЭВМ в школу.
Лидировала в этом деле «сибирская группа школьной ин-
форматики» при отделе информатики ВЦ Сибирского от-
деления АН СССР под руководством академика А.П. Ершо-
ва. В начале 1980 годов Г.А. Звенигородским была создана
интегрированная система программирования

«Школьница» - первая отечественная программная систе­ма, специально ориентированная на школьный учебный процесс. Всё это создало предпосылки для последующего решения проблемы компьютеризации школьного образо­вания.

2. Второй этап наступил в ходе реформы школы 1984
года, когда была объявлена задача введения информатики
и вычислительной техники в учебный процесс школы и
обеспечения всеобщей компьютерной грамотности моло-
дежи. В конце 1984 года ВЦ Сибирского отделения АН
СССР и НИИ СиМО АПН СССР развернули работы по созда-
нию программы нового для школы учебного предмета -
«Основы информатики и вычислительной техники», кото-
рый с 1 сентября 1985 года был введен как обязательный.
Одновременно в сжатые сроки были подготовлены проб-
ные учебные пособия для учащихся и для учителей. Тогда
же был учрежден новый научно-методический журнал
«Информатика и образование» (ИНФО), который и сейчас
остается исключительно важным для информатизации об-
разования. Журнал освещает организационные, техниче-
ские, социально-экономические, психолого-
педагогические и методические вопросы внедрения ин­форматики и информационных технологий в образова­тельную сферу.

Введение информатики в школе в то время было достаточно революционным. В тех немногих западных странах, где в то время также вводили этот новый пред­мет, его воспринимали, в основном, в прикладном аспекте - для освоения информационных технологий. В нашей же стране он рассматривался в развивающем и формирую­щем аспектах, и на первый план выдвигалась его фунда­ментальная составляющая.

В летний период 1985 и 1986 годов была проведена массовая переподготовка учителей математики и физики на специальных курсах, а также начата регулярная подго­товка учителей информатики на физматах пединститутов. В то время отечественные персональные ЭВМ в педагогиче­ских вузах были в очень ограниченном количестве, а под­готовка учителей информатики не соответствовала требо­ваниям преподавания нового предмета. Только в неболь­шой части ведущих вузов были установлены первые отече­ственные компьютерные классы, а также японские компь­ютеры «Ямаха». Перед электронной промышленностью страны была поставлена задача - в сжатые сроки развер­нуть массовое производство персональных компьютеров и компьютерных классов для оснащения школ. Эта задача была успешно выполнена - в конце 1980 - начале 1990 го­дов в школы стали массово поступать отечественные ком­пьютерные классы с персональными ЭВМ типа «ДВК», «Корвет», «Микроша», «Агат», «Электроника» и др., что ознаменовало переход от «безмашинного» курса инфор­матики к собственно «машинному».

3. Третий этап начался с поступлением в школы IBM совместимых персональных компьютеров и компьютерных классов производства киевского завода «Электронмаш», а также зарубежных. В середине 1990 годов в ряд школ Рос­сии поставлялись также компьютерные классы, укомплек­тованные ПЭВМ «Макинтош» фирмы Apple.

Все эти качественные и количественные изменения в оснащении школ вычислительной техникой привели к су­щественному изменению содержания курса ОИВТ и насту­плению современного этапа в истории отечественного об­разования по информатике. Произошёл пересмотр содер­жания курса, и ориентация значительной части методистов и учителей на подготовку пользователей персонального компьютера. В 1993 году была принята первая версия ба­зисного учебного плана школы, в котором информатику предлагалось изучать с 7 класса за счёт часов вариативной части. Однако в базисном учебном плане 1998 года ин­форматика была прописана уже в инвариантной части в составе образовательной области «Математика» как само­стоятельный предмет в 10-11 классах, а за счёт вариатив­ной части она могла изучаться с 7 класса. В это же время стала намечаться тенденция со стороны органов управле­ния образованием « размазать» информатику по образова­тельным областям «Математика» и «Технология». Эту тен­денцию заметили методисты и стали активно противодей­ствовать попыткам расчленения информатики как само­стоятельного предмета. Всё это привело к тому, что в ба­зисном учебном плане 2004 года информатика включена как обязательный предмет с 3 класса, правда, как учебный модуль предмета «Технология» в 3 и 4 классах, и как от­дельный предмет - с 5 класса. Такие «шараханья» дирек­тивных органов системы образования, конечно, не способ­ствуют стабильности и повышению качества обучения по информатике, но отражают тенденции в подходах различ­ных групп ученых, методистов и чиновников от системы народного образования.

1.3. Цели и задачи школьного курса информа­тики

В образовательном стандарте по «Информатике и ИКТ» сформулированы цели изучения предмета, которые разнесены для начальной, основной и для старшей школы. В основной школе изучение информатики и ИКТ направле­но на достижение следующих целей:

  • освоение знаний, составляющих основу научных представлений об информации, информационных процессах, системах, технологиях и моделях;

  • овладение умениями работать с различными видами информации с помощью компьютера и других средств информационных и коммуникационных тех­нологий (ИКТ);

  • развитие познавательных интересов, интеллекту­альных и творческих способностей средствами ИКТ;

  • воспитание ответственного отношения к информа­ции с учетом правовых и этических аспектов её рас­пространения; избирательного отношения к полу­ченной информации;

  • выработка навыков применения средств ИКТ в по­вседневной жизни, при выполнении индивидуаль­ных и коллективных проектов, в учебной деятельно­сти, дальнейшем освоении профессий, востребован­ных на рынке труда.

В старшей школе на базовом уровне ставятся такие

цели:

  • освоение системы базовых знаний, отражающих вклад информатики в формирование современной научной картины мира, роль информационных про­цессов в обществе, биологических и технических сис­темах;

  • овладение умениями применять, анализировать, преобразовывать информационные модели реаль­ных объектов и процессов, используя при этом ин­формационные и коммуникационные технологии, в том числе при изучении других школьных дисциплин;

  • развитие познавательных интересов, интеллекту­альных и творческих способностей путем освоения и использования методов информатики и средств ИКТ при изучении различных учебных предметов;

  • воспитание ответственного отношения к соблюде­нию этических и правовых норм информационной деятельности;

  • приобретение опыта использования информацион­ных технологий в индивидуальной и коллективной учебной и познавательной, в том числе проектной деятельности.

В старшей школе на профильном уровне ставятся та­кие цели:

  • освоение и систематизация знаний, относящихся: к математическим объектам информатики; к построе­нию описаний объектов и процессов, позволяющих осуществлять их компьютерное моделирование; к средствам моделирования; к информационным про­цессам в биологических, технологических и социаль­ных системах;

  • овладение умениями строить математические объек­ты информатики, в том числе логические формулы и программы на формальном языке, удовлетворяющие заданному описанию; создавать программы на языке программирования по их описанию; использовать общепользовательские инструменты и настраивать их для нужд пользователя;

  • развитие алгоритмического мышления, способно­стей к формализации, элементов системного мышле­ния;

  • воспитание чувства ответственности за результаты своего труда; формирование установки на позитив­ную социальную деятельность в информационном обществе, на недопустимость действий, нарушающих правовые, этические нормы работы с информацией;

  • приобретение опыта проектной деятельности, соз­дания, редактирования, оформления, сохранения, передачи информационных объектов различного ти­па с помощью современных программных средств; построения компьютерных моделей, коллективной реализации информационных проектов, информаци­онной деятельности в различных сферах, востребо­ванных на рынке труда.

Перечисленные цели школьного курса информатики и ИКТ можно сгруппировать в три основные общие цели: образовательная, практическая и воспитательная. Эти общие цели обучения определяются с учетом места ин­форматики в системе наук и жизни современного общест­ва [1].

Образовательная цель обучения информатике -дать каждому школьнику начальные фундаментальные знания основ науки информатики, включая представления о процессах преобразования, передачи и использования информации, и на этой основе раскрыть значение инфор­мационных процессов в формировании научной картины мира, роль информационных технологий и компьютеров в развитии современного общества. Необходимо вооружить учащихся базовыми умениями и навыками для прочного усвоения этих знаний и основ других наук. Реализация об­разовательной цели в соответствии с законами дидактики способствует общему умственному развитию учащихся, развитию их мышления и творческих способностей.

Практическая цель - предполагает вклад в трудовую и технологическую подготовку учащихся, вооружение их знаниями, умениями и навыками, необходимыми для по­следующей трудовой деятельности. Учащихся следует не только знакомить с теоретическими основами информати­ки, но и обучать работе на компьютере и использованию средств современных информационных технологий; зна­комить с профессиями, непосредственно связанными с ЭВМ.

Воспитательная цель реализуется мировоззренче­ским воздействием на ученика путем осознания им значе­ния вычислительной техники и информационных техноло­гий для развития цивилизации и общества. Важным явля­ется формирование представления об информации как одного из трех фундаментальных понятий науки: материи, энергии и информации. Использование в обучении совре­менных информационных технологий формирует культуру умственного труда. Изучение информатики требует от учащихся определенных умственных и волевых усилий, концентрации внимания, логики и воображения. В курсе информатики ученику следует учиться четко и педантично реализовывать алгоритм своих действий, уметь абсолютно точно записывать его на бумаге и безошибочно вводить в компьютер. Это постепенно отучает учеников от неточно­сти, нечеткости, неконкретности, расплывчатости, небреж­ности и т. п .

Разумеется, все эти три цели взаимосвязаны и не мо­гут реализовываться в отрыве друг от друга. Нельзя полу­чить воспитательный эффект, игнорируя практическую сторону содержания обучения.

Общие цели в реальном учебном процессе транс­формируются в конкретные цели обучения. Однако это оказывается непростой задачей, что подтверждается мно­голетним опытом преподавания информатики в школе. На формулировку конкретных целей влияет то обстоятельст­во, что наука информатика сама находится в стадии интен­сивного развития. Кроме того, изменение парадигмы об­разования, в частности его стандартов, порождает изме­нение содержания этих целей, увеличивает долю субъек­тивизма в их определении.

Когда впервые вводился курс ОИВТ в 1985 году, то выдвигалась стратегическая цель «...всестороннее и глубо­кое овладение молодежью вычислительной техникой», что в то время рассматривалось как важный фактор уско­рения научно-технического прогресса в нашей стране и ликвидации намечавшегося отставания от передовых ин­дустриальных стран Запада. Основными целями курса тогда были:

  • формирование представлений учащихся об основных правилах и методах реализации решения задач на ЭВМ;

  • освоение элементарных умений пользоваться мик­рокомпьютерами для решения задач;

  • ознакомление с ролью ЭВМ в современном произ­водстве.

Ученые и методисты тогда считали, что введение курса информатики создаст возможности для изучения школьных предметов на качественно новом уровне за счет повышения наглядности, возможности моделирования на ЭВМ сложных объектов и процессов, сделает усвоение учебного материала более доступным, расширит учебные возможности школьников, активизирует их познаватель­ную деятельность.

В качестве конкретной цели была поставлена компь­ютерная грамотность учащихся. Понятие компьютерной грамотности достаточно быстро стало одним из новых по­нятий дидактики. Постепенно выделили следующие компоненты, определяющие содержание компьютерной грамотности школьников [10]:

  • понятие об алгоритме, его свойствах, средствах и ме­тодах описания, понятие о программе как форме представления алгоритма для ЭВМ;

  • основы программирования на одном из языков;

  • практические навыки обращения с ЭВМ;

  • принцип действия и устройство ЭВМ;

  • применение и роль компьютеров в производстве и других отраслях деятельности человека.

Как видно из содержания, компьютерная грамот­ность (КГ) является расширением понятия алгоритмиче­ской культуры учащихся (АК) путем добавления некоторых «машинных» компонентов. Эта естественная преемствен­ность всегда подчеркивалась, и методистами даже стави­лась задача «завершить формирование ведущих компо­нентов алгоритмической культуры школьников как основы формирования компьютерной грамотности», что можно представить схемой:

АК -> КГ

В компонентах компьютерной грамотности учащихся можно выделить следующее содержание:

  1. Умение работать на компьютере. Это умение есть умение на пользовательском уровне, и включает в себя: умение включить и выключить компьютер, владение кла­виатурой, умение вводить числовые и текстовые данные, корректировать их, запускать программы. Сюда относят также умения работать с прикладными программами: тек­стовым редактором, графическим редактором, электрон­ной таблицей, игровыми и обучающими программами. По своему содержанию эти умения доступны младшим школьникам и даже дошкольникам.

  2. Умение составлять программы для ЭВМ. Большинство методистов считает, что подготовка программистов не может быть целью общеобразовательной школы, однако, понимание принципов программирования должно вхо­дить в содержание образования по информатике. Этот процесс должен быть растянут во времени и начинаться с формирования умений составления простейших про­грамм, включающих организацию ветвлений и циклов. Та­кие программы можно писать с использованием простых и наглядных «доязыковых» средств. В старших классах в ус­ловиях профильного обучения возможно изучение одного из языков программирования. При этом важно не столько изучение языка, сколько формирование прочных знаний о фундаментальных правилах составления алгоритмов и программ.

  3. Представления об устройстве и принципах действия ЭВМ. В школьном курсе физики рассматриваются различ­ные физические явления, лежащие в основе работы ЭВМ, а в курсе математики - наиболее общие положения, отно­сящиеся к принципам организации вычислений на компь­ютере. В курсе информатики учащиеся должны освоить сведения, позволяющие им ориентироваться в возможно­стях отдельных компьютеров и их характеристиках. Этот компонент компьютерной грамотности имеет важное профориентационное и мировоззренческое значение. 4. Представление о применении и роли компьютеров на производстве и других отраслях деятельности человека, а также о социальных последствиях компьютеризации. Этот компонент должен формироваться не только на уро­ках информатики - необходимо, чтобы школьный компью­тер использовался учениками при изучении всех учебных предметов. Выполнение школьниками проектов и реше­ние задач на компьютере должно охватывать различные сферы применения вычислительной техники и информа­ционных технологий.

Компоненты компьютерной грамотности можно представить четырьмя ключевыми словами: общение, программирование, устройство, применение. В обучении школьников недопустимо делать акцент на каком либо одном компоненте, ибо это приведет к существенному пе­рекосу в достижении конечных целей преподавания ин­форматики. Например, если доминирует компонент обще­ние, то курс информатики становится преимущественно пользовательским и нацеленным на освоение компьютер­ных технологий. Если акцент делается на программирова­нии, то цели курса сведутся к подготовке программистов.

Первая программа курса ОИВТ 1985 года достаточно быстро была дополнена второй версией, расширившей цели курса и в которой появилось новое понятие «инфор­мационная культура учащихся». Требования этой версии программы, взятые в минимальном объеме, ставили зада­чу достижения первого уровня компьютерной грамотно­сти, а взятые в максимальном объеме - воспитание ин­формационной культуры учащихся. Содержание информа­ционной культуры (ИК) было образовано путем некоторого расширения прежних компонентов компьютерной грамот­ности и добавления новых. Эта эволюция целей образова­ния школьников в области информатики представлена на схеме:

АК — КГ — ИК — ?

Как видно из схемы, в конце цепочки целей постав­лен знак вопроса, что объясняется динамизмом целей об­разования, необходимостью соответствовать современно­му уровню развития науки и практики. Например, сейчас возникла потребность включения в содержание понятия ИК представлений об информационно-коммуникационных технологиях, владение которыми становится обязатель­ным элементом общей культуры современного человека. Некоторые методисты предлагают формировать инфор­мационно-технологическую культуру школьников. В ин­формационную культуру школьника входят следующие компоненты [1]:

  1. Навыки грамотной постановки задач для решения с помощью ЭВМ.

  2. Навыки формализованного описания поставленных задач, элементарные знания о методах математическо­го моделирования и умения строить простые матема­тические модели поставленных задач.

  3. Знание основных алгоритмических структур и уме­ние применять эти знания для построения алгоритмов решения задач по их математическим моделям.

  4. Понимание устройства и функционирования ЭВМ, элементарные навыки составления программ для ЭВМ по построенному алгоритму на одном из языков про­граммирования высокого уровня.

  5. Навыки квалифицированного использования основных типов современных информационно-коммуникационных систем для решения с их помощью практических задач, понимание основных принципов, лежащих в основе функционирования этих систем.

  6. Умение грамотно интерпретировать результаты решения практических задач с помощью ЭВМ и применять эти результаты в практической деятельности.

В то же время, в реальных условиях школы формиро­вание информационной культуры во всех её аспектах представляется проблематичным. Дело здесь не только в том, что не все школы в достаточной степени обеспечены современной компьютерной техникой и подготовленными учителями. Использование многовариантных программ, в частности авторских, привело к тому, что не только содер­жание, но и цели образования школьников в области ин­форматики в 1990 годы стали трактоваться по-разному. Их стали формулировать крайне нечётко, размыто и даже не­определённо, поэтому решением коллегии Минобраза России от 22.02.1995 г. было предложено использовать 3-х этапную структуру курса информатики средней школы с распределёнными целевыми установками [11]:

Первый этап (1-6 кл.) - пропедевтический. На этом этапе происходит первоначальное знакомство с ком­пьютером, формируются первые элементы инфор­мационной культуры в процессе использования учебных игровых программ, простейших компьютер­ных тренажеров на уроках математики, русского язы­ка и других предметов.

  • Второй этап (7-9 кл.) - базовый курс, обеспечиваю­щий обязательный общеобразовательный минимум подготовки по информатике. Он направлен на овла­дение методами и средствами информационных технологий решения задач, формирование навыков сознательного и рационального использования ком­пьютеров в своей учебной, а затем профессиональ­ной деятельности.

  • Третий этап (10-11 кл.) - продолжение образования в области информатики как профильного обучения, дифференцированного по объёму и содержанию в зависимости от интересов и направленности допро-фессиональной подготовки школьников.

Предложение трехэтапной структуры курса было оп­ределенным шагом вперед, способствовало преодолению разброда и шатаний в определении целей, позволило сде­лать изучение информатики в школе непрерывным. Новый базисный учебный план 2004 года и образовательный стандарт по информатике закрепили такую структуру кур­са. Более раннее изучение информатики делает реальным систематическое использование учащимися информаци­онно-коммуникационных технологий при изучении всех школьных предметов.

Дальнейшее развитие курса информатики должно быть связано с усилением его общеобразовательной функции, с возможностями решения общих задач обуче­ния, развития и воспитания школьников. Большинство оте­чественных методистов склоняются к тому, что будущее школьного предмета информатики состоит в развитии фундаментальной компоненты, а не в «погружении» в об­ласть информационных технологий. Информатика предла­гает новый способ мышления и деятельности человека, позволяет формировать целостное мировоззрение и науч­ную картину мира, и это следует использовать в обучении школьников.

В развитых странах Запада цели изучения информа­тики в школе носят, в основном, прикладной характер и состоят в подготовке школьников к разнообразным видам деятельности, связанным с обработкой информации, ос­воением средств информатизации и информационных технологий, что считается залогом успешного экономиче­ского развития общества.

Контрольные вопросы и задания

  1. Приведите определение информатики. Когда она воз­никла и на какой основе?

  2. Что общего между кибернетикой и информатикой?

  3. Приведите и опишите структуру информатики как науки.

  4. Что является предметом и объектом информатики?

  5. Дайте определение термина «Школьная информатика».

  6. Приведите структуру школьной информатики.

  7. Приведите дату введения в средних школах предмета

ОИВТ.

  1. Опишите этапы истории обучения информатике в отече­ственной школе.

  2. Когда появились в учебном плане школы факультативы по информатике и как они назывались?

  1. Перечислите основные компоненты алгоритмической культуры учащихся.

  2. С какого года в школы стали поступать отечественные компьютерные классы?

  3. Приведите компоненты, составляющие содержание компьютерной грамотности школьников.

  4. Приведите компоненты информационной культуры.

14. Приведите 3-х этапную структуру курса информатики, рекомендованную Минобразом в 1995 году.

Глава 2. Содержание школьного курса ин­форматики и ИКТ

2.1. Общедидактические подходы к определе­нию содержания курса информатики

Говоря о содержании курса информатики в школе, следует иметь в виду требования к содержанию образова­ния, которые изложены в Законе РФ «Об образовании». В содержании образования всегда выделяют три компонен­ты: воспитание, обучение и развитие. Обучение занимает центральное положение. Содержание общего образова­ния включает в себя информатику двояким образом - как отдельный учебный предмет и через информатизацию всего школьного образования. На отбор содержания курса информатики влияют две группы основных факторов [1], которые находятся между собой в диалектическом проти­воречии:

  1. Научность и практичность. Это означает, что содер­жание курса должно идти от науки информатики и соот­ветствовать современному уровню её развития. Изучение информатики должно давать такой уровень фундамен­тальных познаний, который действительно может обеспе­чить подготовку учащихся к будущей профессиональной деятельности в различных сферах.

  2. Доступность и общеобразовательность. Включае­мый материал должен быть посилен основной массе уча­щихся, отвечать уровню их умственного развития и имею­щемуся запасу знаний, умений и навыков. Курс также должен содержать все наиболее значимые, общекультур­ные, общеобразовательные сведения из соответствующих разделов науки информатики.

Школьный курс информатики, с одной стороны, дол­жен быть современным, а с другой - быть элементарным и доступным для изучения. Совмещение этих двух во мно­гом противоречивых требований является сложной зада­чей.

Содержание курса информатики складывается слож­но и противоречиво. Оно должно соответствовать соци­альному заказу общества в каждый данный момент его развития. Современное информационное общество вы­двигает перед школой задачу формирования у подрас­тающего поколения информатической компетентности. Понятие информатической компетентности достаточно широко и включает в себя несколько составляющих: моти-вационную, социальную когнитивную, технологическую и др. Когнитивная составляющая курса информатики на­правлена на развитие у детей внимания, воображения, памяти, речи, мышления, познавательных способностей. Поэтому при определении содержания курса следует ис­ходить из того, что информатика обладает большой спо­собностью формирования этих сфер личности и, в особен­ности, мышления школьников. Общество нуждается в том, чтобы вступающие в жизнь молодые люди обладали на­выками использования современных информационных технологий. Все это требует дальнейших исследований и обобщения передового педагогического опыта.

2.2. Машинный и безмашинный варианты курса информатики

Первая программа курса ОИВТ 1985 года содержала три базовых понятия: информация, алгоритм, ЭВМ. Эти по­нятия определяли обязательный для усвоения учащимися объём теоретической подготовки. Содержание обучения складывалось на основе компонентов алгоритмической культуры и, затем, компьютерной грамотности учащихся. Курс ОИВТ предназначался для изучения в двух старших классах - в девятом и десятом. В 9 классе отводилось 34 часа (1 час в неделю), а в 10 классе содержание курса дифференцировалось на два варианта - полный и краткий. Полный курс в 68 часов был рассчитан для школ, распола­гающих вычислительными машинами или имеющими возможность проводить занятия со школьниками на вы­числительном центре. Краткий курс объёмом 34 часа предназначался для школ, не имеющих возможности про­водить занятия с применением ЭВМ. Таким образом, сразу были предусмотрено 2 варианта - машинный и безма­шинный. Но в безмашинном варианте планировались экс­курсии объёмом 4 часа на вычислительный центр или предприятия, использующие ЭВМ.

Однако реальное состояние оснащения ЭВМ тогдаш­них школ и готовности учительских кадров привели к тому, что курс волей-неволей был изначально ориентирован на безмашинный вариант обучения. Большая часть учебного времени отводилась на алгоритмизацию и программиро­вание, через которые преимущественно и рассматрива­лось общеобразовательное значение предмета информа­тики.

Первый собственно машинный вариант курса ОИВТ был разработан в 1986 году в объёме 102 часа для двух старших классов. В нем на знакомство с ЭВМ и решение задач на ЭВМ отводилось 48 часов. В то же время сущест­венного отличия от безмашинного варианта не было. Но, тем не менее, курс был ориентирован на обучение ин­форматике в условиях активной работы учащихся с ЭВМ в школьном кабинете вычислительной техники (в это время начались первые поставки в школы персональных компь­ютеров). Курс был достаточно быстро сопровожден соот­ветствующим программным обеспечением: операционной системой, файловой системой, текстовым редактором. Были разработаны прикладные программы учебного на­значения, которые быстро стали неотъемлемым компо­нентом методической системы преподавателя информа­тики. Предполагалась постоянная работа школьников с ЭВМ на каждом уроке в кабинете информатики. Было предложено три вида организационного использования кабинета вычислительной техники - проведение демонст­раций на компьютере, выполнение фронтальных лабора­торных работ и практикума.

Безмашинный вариант сопровождался несколькими учебными пособиями, например, учебники А.Г. Кушнирен-ко с соавторами в то время получили широкое распро­странение. Тем не менее, и машинный вариант во многом продолжал линию на алгоритмизацию и программирова­ние, и меньше содержал фундаментальные основы ин­форматики.

В 1990 годы с поступлением компьютеров в боль­шинстве школ курс информатики начал преподаваться в машинном варианте, а основное внимание учителя стали уделять освоению приемов работы на компьютере и ин­формационных технологий. Однако следует отметить, что реалии третьего десятилетия преподавания информатики показывают наличие в настоящее время безмашинного варианта или большой его доли в значительном числе школ, не только сельских, но и городских. Преподавание в начальной школе также ориентировано, в основном, на безмашинное изучение информатики, чему есть некоторое объяснение - время работы на компьютере для учащихся начальной школы не должно превышать 15 минут. Поэто­му учебники информатики для них содержат лишь не­большую долю собственно компьютерного компонента.

2.3. Стандарт образования по информатике

Введение образовательного стандарта стало шагом вперед, а само его понятие прочно вошло в арсенал ос­новных понятий дидактики. Действующий в настоящее время образовательный стандарт утвержден приказом Минобразования России от 05.03.04 г. № 1089. Он опреде­ляет федеральный компонент государственных образова­тельных стандартов начального общего, основного общего и среднего (полного) общего образования.

Государственный образовательный стандарт содер­жит нормы и требования, определяющие:

  • обязательный минимум содержания основных обра­зовательных программ;

  • максимальный объём учебной нагрузки учащихся;

  • уровень подготовки выпускников образовательных учреждений;

  • основные требования к обеспечению образователь­ного процесса.

Назначение образовательного стандарта состоит в том, что он призван:

  • обеспечить равные возможности для всех граждан в получении качественного образования;

  • сохранить единство образовательного пространства;

  • защитить обучающихся от перегрузок и сохранить их психическое и физическое здоровье;

  • установить преемственность образовательных про­грамм на разных ступенях образования;

• предоставить право гражданам на получение полной и достоверной информации о государственных нор­мах и требованиях к содержанию образования и уровню подготовки выпускников образовательных учреждений.

Образовательный стандарт по информатике и ИКТ является нормативным документом, определяющим тре­бования:

  • к месту курса информатики в учебном плане школы;

  • к содержанию курса информатики в виде обязатель­ного минимума содержания образования;

  • к уровню подготовки учащихся в виде набора требо­ваний к ЗУНам и научным представлениям;

  • к технологии и средствам проверки и оценки дости­жения школьниками требований образовательного стандарта.

В новом стандарте реализуется идея развития и уси­ления фундаментальных основ школьного курса информа­тики на основе системно-информационного подхода к анализу объектов и явлений окружающего мира и инфор­мационных технологий.

В стандарте можно выделить два основных аспекта: Первый аспект - это теоретическая информатика и сфера пересечения информатики и кибернетики: системно-информационная картина мира, общие закономерности строения и функционирования самоуправляемых систем. Второй аспект - это информационные технологии. Этот аспект связан с подготовкой учащихся к практической дея­тельности и продолжению образования.

В содержании стандарта нашло отражение то, что парадигма школьного образования по информатике в на­стоящее время смещается к триаде: «информация - ин­формационные модели - информационные технологии». В стандарте можно также выделить две содержательные линии: линия информационных процессов и линия пред­ставления информации.

Особенностью стандарта есть то, что он определяет новый критериально-ориентированный подход к способу оценки уровня подготовки школьников по информатике.

Рассмотрим кратко содержание стандарта для ос­новного общего и среднего (полного) образования. Со­держание стандарта по информатике для начального об­разования будет рассмотрено в 16 главе.

Извлечения из стандарта основного общего образо­вания по информатике и ИКТ (из приложения к приказу

Минобразования России № 1089 от 05.03.04 г.)

Изучение информатики и информационно-коммуникационных технологий на ступени основного об­щего образования направлено на достижение следующих целей:

  • освоение знаний, составляющих основу научных представлений об информации, информационных процессах, системах, технологиях и моделях;

  • овладение умениями работать с различными вида­ми информации с помощью компьютера и других средств информационных и коммуникационных тех­нологий (ИКТ), организовывать собственную инфор­мационную деятельность и планировать её результа­ты;

  • развитие познавательных интересов, интеллектуаль­ных и творческих способностей средствами ИКТ;

  • воспитание ответственного отношения к информа­ции с учетом правовых и этических аспектов её рас­пространения, избирательного отношения к инфор­мации;

выработка навыков применения средств ИКТ в по­вседневной жизни, при выполнении индивидуаль­ных и коллективных проектов, в учебной деятельно­сти, при дальнейшем освоении профессий Обязательный минимум содержания основных

образовательных программ Информационные процессы

Представление информации

Информация, информационные объекты различных видов. Язык как способ представления информации: естествен­ные и формальные языки. Формализация описания реаль­ных объектов и процессов.

Примеры моделирования объектов и процессов, в том числе компьютерного.

Информационные процессы: хранение, передача и обра­ботка информации. Дискретная форма представления ин­формации. Единицы измерения информации. Управление, обратная связь. Основные этапы развития средств ин­формационных технологий. (Курсивом выделен материал, ко­торый подлежит изучению, но не включается в Требования к уровню подготовки выпускников).

Передача информации Процесс передачи информации, источник и приёмник ин­формации, сигнал, кодирование и декодирование, иска­жение информации при передаче, скорость передачи ин­формации.

Обработка информации

Алгоритм, свойства алгоритмов. Способы записи алгорит­мов, блок-схемы. Алгоритмические конструкции. Логиче­ские значения, операции, выражения. Разбиение задачи на подзадачи, вспомогательный алгоритм. Обрабатываемые объекты: цепочки символов, числа, спи­ски, деревья, графы. Восприятие, запоминание и преоб­разование сигналов живыми организмами. Компьютер как универсальное устройство обработки

информации

Основные компоненты компьютера и их функции. Про­граммный принцип работы компьютера. Командное взаи­модействие пользователя с компьютером, графический интерфейс пользователя.

Программное обеспечение, его структура. Программное обеспечение общего назначения. Представление о про­граммировании.

Информационные процессы в обществе Информационные ресурсы общества, образовательные информационные ресурсы. Личная информация. Инфор­мационная безопасность, информационная этика и право.

Информационные технологии

Основные устройства ИКТ

Соединение блоков и устройств компьютера, других средств ИКТ, простейшие операции по управлению (вклю­чение и выключение, понимание сигналов о готовности и неполадке и т.д.), использование различных носителей информации, расходные материалов. Гигиенические, эр­гономические и технические условия безопасной эксплуа­тации средств ИКТ.

Оперирование компьютерными информационными объ­ектами в наглядно-графической форме (графический поль­зовательский интерфейс). Создание, именование, сохра­нение, удаление объектов, организация их семейств. Ар­хивирование и разархивирование. Защита информации от компьютерных вирусов.

Оценка количественных параметров информационных объектов и процессов: объём памяти, необходимый для хранения объектов, скорость передачи и обработки объек­тов, стоимость информационных продуктов, услуг связи. Образовательные области приоритетного освоения (предметные области, в рамках которых наиболее успеш­но можно реализовать указанные темы раздела образова­тельного стандарта): информатика и информационные технологии, материальные технологии, обществознание (экономика).

Запись средствами ИКТ информации об объектах и процессах окружающего мира:

  • природных, культурно-исторических, школьной жиз­ни, индивидуальной и семейной истории, в том числе запись изображений и звука с использованием раз­личных устройств (цифровых фотоаппаратов и микро­скопов, видеокамер, сканеров, магнитофонов);

  • текстов, в том числе с использованием сканера и про­грамм распознавания, расшифровки устной речи);

  • музыки (в том числе с использованием музыкальной клавиатуры);

  • таблиц результатов измерений (в том числе с исполь­зованием присоединяемых к компьютеру датчиков) и опросов.

Создание и обработка информационных объектов Тексты. Создание текста посредством квалифицированно­го клавиатурного письма с использованием базовых средств текстовых редакторов. Работа с фрагментами тек­ста.

Страница. Абзацы, ссылки, заголовки, оглавления. Выде­ление изменений. Проверка правописания, словари. Включение в текст списков, таблиц, изображений, диа­грамм, формул. Печать текста. Планирование работы над текстом.

Примеры деловой переписки, учебной публикации (док­лад, реферат).

Образовательные области приоритетного освоения: информатика и ИКТ, обществоведение, естественнонауч­ные дисциплины, филология, искусство. Базы данных. Поиск в готовой базе. Создание записей в базы данных.

Образовательные области приоритетного освоения: информатики и информационные технологии, обществоз-нание (экономика и право).

Рисунки и фотографии. Ввод изображений с помощью ин­струментов графического редактора, сканера, графическо­го планшета, использование готовых графических объек­тов. Геометрические и стилевые преобразования. Исполь­зование примитивов и шаблонов.

Образовательные области приоритетного освоения: информатика и информационные технологии, искусство, материальные технологии.

Звуки и видеоизображения. Композиция и монтаж. При­менение простых анимационных графических объектов. Образовательные области приоритетного освоения: языки, искусство, проектная деятельность в различных предметных областях.

Поиск информации Компьютерные энциклопедии и справочники, информация в компьютерных сетях и некомпьютерных источниках ин­формации. Компьютерные и некомпьютерные каталоги, поисковые машины, формулировка запросов. Образовательные области приоритетного освоения: обществоведение, естественнонаучные дисциплины, язы­ки.

Проектирование и моделирование Чертежи. Двумерная и трехмерная графика. Использова­ние стандартных графических объектов и конструирование графических объектов: выделение, объединение, геомет­рические преобразования фрагментов и компонентов. Диаграммы, планы, карты.

Простейшие управляемые компьютерные модели. Образовательные области приоритетного освоения: черчение, информатика и информационные технологии, искусство, материальные технологии, география, естест­веннонаучные дисциплины.

Математические инструменты, динамические (элек­тронные) таблицы

Таблица как средство моделирования. Ввод данных в го­товую таблицу, изменение данных, переход к графическо­му представлению. Ввод математических формул и вычис­ления по ним, представление формульной зависимости на графике.

Образовательные области приоритетного освоения: информатика и информационные технологии, естествен­нонаучные дисциплины, обществознание (экономика).

Организация информационной среды Создание и обработка комплексных информационных объектов в виде печатного текста, \Л/еЬ-страницы, презен­тации с использованием шаблонов.

Организация информации в среде коллективного исполь­зования информационных ресурсов.

Электронная почта как средство связи; правила переписки, приложения к письмам, отправка и получение сообщения. Сохранение для индивидуального использования инфор­мационных объектов из компьютерных сетей (в том числе Интернета) и ссылок на них. Примеры организации кол­лективного взаимодействия: форум, телеконференция, чат.

Образовательные области приоритетного освоения: информатика и информационные технологии, языки, об­ществоведение, естественнонаучные дисциплины.

Требования к уровню подготовки выпускников

В результате изучения информатики и ИКТ ученик должен знать/понимать:

  • виды информационных процессов, примеры источ­ников и приёмников информации;

  • единицы измерения количества и скорости передачи информации; принцип дискретного (цифрового) представления информации;

  • основные свойства алгоритма, типы алгоритмических конструкций: следование, ветвление, цикл; понятие вспомогательного алгоритма;

  • программный принцип работы компьютера;

назначение и функции используемых ИКТ; уметь:

  • выполнять базовые операции над объектами: цепоч­ками символов, числами, списками, деревьями; про­верять свойства этих объектов; выполнять и строить простые алгоритмы;

  • оперировать информационными объектами, исполь­зуя графический интерфейс: открывать, именовать, сохранять объекты, архивировать и разархивировать информацию, пользоваться меню и окнами, спра­вочной системой; предпринимать меры антивирус­ной безопасности;

  • оценивать числовые параметры информационных объектов и процессов: объём памяти, необходимой для хранения информации, скорость передачи ин­формации;

  • создавать информационные объекты, в том числе:

  • структурировать текст, используя нумерацию стра­ниц, списки, ссылки, оглавления; проводить проверку правописания; использовать в тексте таблицы, изо­бражения;

  • создавать и использовать различные формы пред­ставления информации: формулы, графики, диа­граммы, таблицы (в том числе динамические, элек­тронные, в частности - в практических задачах), пе­реходить от одного представления к другому;

  • создавать рисунки, чертежи, графические представ­ления реального объекта, в частности, в процессе проектирования с использованием основных опера­ций графических редакторов, учебных систем авто­матизированного проектирования; осуществлять простейшую обработку цифровых изображений;

  • создавать записи в базе данных;

  • создавать презентации на основе шаблонов;

  • искать информацию с применением правил поиска (построения запросов) в базах данных, компьютер­ных сетях, некомпьютерных источниках информации (справочниках и словарях, каталогах, библиотеках) при выполнении заданий и проектов по различным учебным дисциплинам;

  • пользоваться персональным компьютером и его пе­риферийным оборудованием (принтером, сканером, модемом, мультимедийным проектором, цифровой камерой, цифровым датчиком);

следовать требованиям техники безопасности, ги­гиены, эргономики и ресурсосбережения при работе со средствами ИКТ;

использовать приобретённые знания и умения в практи­ческой деятельности и повседневной жизни для:

  • создания простейших моделей объектов и процессов в виде изображений и чертежей, электронных таб­лиц, программ (в том числе в форме блок-схем);

  • проведения компьютерных экспериментов с исполь­зованием готовых моделей объектов и процессов;

  • создания информационных объектов, в том числе для оформления результатов учебной работы;

  • организации индивидуального информационного пространства, создания личных коллекций информа­ционных объектов;

  • передачи информации по телекоммуникационным каналам в учебной и личной переписке, использова­ния информационных ресурсов общества с соблюде­нием соответствующих правовых и этических норм.

Извлечения из стандарта среднего (полного) общего об­разования по информатике и ИКТ (из приложения к при­казу Минобразования России № 1089 от 05.03.04 г.)

Базовый уровень

Изучение информатики и ИКТ на базовом уровне среднего (полного) общего образования направлено на достижение следующих целей:

освоение системы базовых знаний, отражающих вклад информатики в формирование современной

научной картины мира, роль информационных про­цессов в обществе, биологических и технических сис­темах;

  • овладение умениями применять, анализировать, преобразовывать информационные модели реаль­ных объектов, используя при этом информационные и коммуникационные технологии (ИКТ), в том числе при изучении других школьных дисциплин;

  • развитие познавательных интересов, интеллектуаль­ных и творческих способностей путем освоения и ис­пользования методов информатики и средств ИКТ при изучении различных учебных предметов;

  • воспитание ответственного отношения к соблюде­нию этических и правовых норм информационной деятельности;

  • приобретение опыта использования информацион­ных технологий в индивидуальной и коллективной учебной и познавательной, в том числе проектной деятельности.

Обязательный минимум содержания основных

образовательных программ Базовые понятия информатики и информационных технологий

Информация и информационные процессы Системы, образованные взаимодействующими элемента­ми, состояния элементов, обмен информацией между элементами, сигналы.

Классификация информационных процессов, выбор спо­соба представления информации в соответствии с постав­ленной задачей. Универсальность дискретного (цифрово­го) представления информации. Двоичное представление информации.

Поиск и систематизация информации. Хранение информа­ции: способ хранения информации.

Передача информации в социальных, биологических и технических системах.

Преобразование информации на основе формальных пра­вил. Алгоритмизация как необходимое условие его авто­матизации.

Особенности запоминания, обработки и передачи инфор­мации человеком. Организация личной информационной среды. Защита информации.

Использование основных методов информатики и средств ИКТ при анализе процессов в обществе, природе, технике.

Информационные модели и системы Информационные (нематериальные) модели. Использо­вание информационных моделей в учебной и познава­тельной деятельности.

Назначение и виды информационных моделей. Формали­зация задач из различных предметных областей. Структу­рирование данных. Построение информационной модели для решения поставленной задачи.

Оценка адекватности модели объекту и целям моделиро­вания (на примерах из различных предметных областей). Компьютер как средство автоматизации информацион­ных процессов

Аппаратное и программное обеспечение компьютера. Ар­хитектура современных компьютеров. Многообразие опе­рационных систем.

Выбор конфигурации компьютера в зависимости от ре­шаемой задачи .

Программные средства создания информационных объек­тов, организация личного информационного пространства, защиты информации.

Программные и аппаратные средства в различных видах профессиональной деятельности. Средства и технологии создания и преобразования ин­формационных объектов

Текст как информационный объект. Автоматизированные средства и технологии организации текста. Основные приемы преобразования текстов. Гипертекстовое пред­ставление информации.

Динамические (электронные) таблицы как информацион­ные объекты. Средства и технология работы с таблицами. Назначение и принципы работы электронных таблиц. Ос­новные способы представления математических зависи­мостей между данными. Использование электронных таб­лиц для обработки числовых данных (на примере задач из разных предметных областей).

Графические информационные объекты. Средства и тех­нологии работы с графикой. Создание и редактирование графических информационных объектов средствами гра­фических редакторов, систем презентационной и анима­ционной графики.

Базы данных. Системы управления базами данных. Созда­ние, ведение и использование баз данных при решении учебных и практических задач.

Средства и технологии обмена информацией с помощью компьютерных сетей (сетевые технологии)

Локальные и глобальные компьютерные сети. Аппаратные и программные средства организации компьютерных се­тей. Поисковые информационные системы. Организация поиска информации. Описание объекта для его после­дующего поиска.

Основы социальной информатики Основные этапы становления информационного обще­ства. Этические и правовые нормы информационной дея­тельности человека.

Требования к уровню подготовки выпускников

В результате изучения информатики и ИКТ на базовом

уровне ученик должен

знать/понимать:

  • основные технологии создания, редактирования, оформления, сохранения, передачи информацион­ных объектов различного типа с помощью современ­ных программных средств информационных и ком­муникационных технологий;

  • назначение и виды информационных моделей, опи­сывающих реальные объекты и процессы;

назначение и функции операционных систем; уметь:

  • оперировать различными видами информационных объектов, в том числе с помощью компьютера, соот­носить полученные результаты с реальными объек­тами;

  • распознавать и описывать информационные процес­сы в социальных, биологических и технических сис­темах;

  • использовать информационные модели, оценивать их соответствие реальному объекту и целям модели­рования;

  • оценивать достоверность информации, сопоставляя различные источники;

  • иллюстрировать учебные работы с использованием средств информационных технологий;

  • создавать информационные объекты сложной струк­туры, в том числе гипертекстовые документы;

  • просматривать, создавать, редактировать, сохранять записи в базах данных, получать необходимую ин­формацию по запросу пользователя;

  • наглядно представлять числовые показатели и дина­мику их изменения с помощью программ деловой графики;

  • соблюдать правила техники безопасности и гигиени­ческие

рекомендации при использовании средств ИКТ; использовать приобретённые знания и умения в практи­ческой деятельности и повседневной жизни для:

  • эффективного применения информационных обра­зовательных ресурсов в учебной деятельности, в том числе самообразования;

  • ориентации в информационном пространстве, рабо­ты с распространенными автоматизированными ин­формационными системами;

  • автоматизации коммуникационной деятельности;

  • соблюдения этических и правовых норм при работе с информацией;

  • эффективной организации индивидуального инфор­мационного пространства.

Профильный уровень

Изучение информатики и ИКТ на профильном уровне среднего (полного) образования направлено на достиже­ние следующих целей:

освоение и систематизация знаний, относящихся к математическим объектам информатики, построе­нию описаний объектов и процессов, позволяющих осуществлять их компьютерное моделирование, средствам моделирования; информационным про­цессам в биологических, технологических и социаль­ных системах;

  • овладение умениями строить математические объ­екты информатики, в том числе логические формулы и программы на формальном языке, удовлетворяю­щие заданному описанию; создавать программы на языке программирования по их описанию; использо­вать общепользовательские инструменты и настраи­вать их для нужд пользователя;

  • развитие алгоритмического мышления, способно­стей к формализации, элементов системного мышле­ния;

  • воспитание чувства ответственности за результаты своего труда; формирование установки на позитив­ную социальную деятельность в информационном обществе, на недопустимости действий, нарушающих правовые, этические нормы работы с информацией;

  • приобретение опыта проектной деятельности, соз­дания, редактирования, оформления, сохранения, передачи информационных объектов различного ти­па с помощью современных программных средств; построения компьютерных моделей, коллективной реализации информационных проектов, информаци­онной деятельности в различных сферах, востребо­ванных на рынке труда.

Обязательный минимум содержания основных

образовательных программ Базовые понятия информатики и информационных технологий

Информация и информационные процессы

Виды информационных процессов. Процесс передачи ин­формации. Сигнал, кодирование, декодирование, искаже­ние информации. Дискретное (цифровое) представление текстовой, графической, звуковой информации и видео­информации.

Скорость передачи информации. Восприятие, запомина­ние и обработка информации человеком, пределы чувст­вительности и разрешающей способности органов чувств.

Системы, компоненты, состояние и взаимодействие ком­понентов. Информационное взаимодействие в системе, управление, обратная связь.

Модель в деятельности человека. Описание (информаци­онная модель) реального объекта и процесса, соответст­вие описания объекту и целям описания. Схемы, таблицы, графики, формулы как описания. Использование инфор­мационной модели в процессе общения, практической деятельности, исследования.

Математические модели: примеры логических и алгорит­мических языков, их использование для описания объек­тов и процессов в живой и неживой природе и технологии, в том числе физических, биологических, экономических процессов, информационных процессов в технических, биологических и социальных системах. Использование средств имитационного моделирования (виртуальных ла­бораторий) для проведения компьютерного эксперимента в учебной деятельности.

Системы счисления. Логика и алгоритмы. Высказывания. Логические операции, кванторы, истинность высказывания. Цепочки (конечные последовательности), деревья, списки, графы, матрицы (массивы), псевдослучайные последовательности. Индук­тивное определение объектов. Вычислимые функции, полнота формализации понятия вычислимости, универ­сальная вычислимая функция; диагональное доказатель­ство несуществования. Выигрышные стратегии. Слож­ность вычисления; проблема перебора. Задание вычис­лимой функции системой уравнений. Сложность описа­ния. Кодирование с исправлением ошибок. Сортировка. Элементы теории алгоритмов. Формализация понятия ал­горитма. Вычислимость. Эквивалентность алгоритмических моделей. Построение алгоритмов и практические вычис­ления.

Язык программирования. Типы данных. Основные конст­рукции языка. Системы программирования. Основные эта­пы разработки программ. Разбиение задачи на подзадачи.

Информационная деятельность человека Виды профессиональной информационной деятельности человека, используемые инструменты (технические сред­ства и информационные ресурсы). Профессии, связанные с построением математических и компьютерных моделей, программированием, обеспечением информационной деятельности индивидуумов и организаций. Роль инфор­мации в современном обществе и его структурах: эконо­мической, социальной, культурной, образовательной. Ин­формационные ресурсы и каналы государства, общества, организации, их структура. Образовательные информаци­онные ресурсы.

Экономика информационной деятельности. Стоимостные характеристики информационной деятельности. Информационная этика и право, информационная безо­пасность. Правовые нормы, относящиеся к информации, правонарушения в информационной сфере, меры их пре­дотвращения.

Средства ИКТ

Архитектура компьютеров и компьютерных сетей. Про­граммная и аппаратная организация компьютеров и ком­пьютерных систем. Виды программного обеспечения. Операционные системы. Понятие о системном админист­рировании.

Безопасность, гигиена, эргономика, ресурсосбережение, технологические требования при эксплуатации компью­терного рабочего места. Типичные неисправности и труд­ности в использовании ИКТ. Комплектация компьютерного рабочего места в соответствии с целями использования. Оценка числовых параметров информационных объектов и процессов, характерных для выбранной области дея­тельности.

Профилактика оборудования.

Технологии создания и обработки текстовой информации

Понятие о настольных издательских системах. Создание компьютерных публикаций. Использование готовых и соз­дание собственных шаблонов.

Использование систем проверки орфографии и граммати­ки. Тезаурусы. Использование систем двуязычного пере­вода и электронных словарей. Коллективная работа над текстом, в том числе в локальной компьютерной сети. Ис­пользование цифрового оборудования. Использование специализированных средств редактиро­вания математических текстов и графического представле­ния математических объектов. Использование систем распознавания текстов.

Технология создания и обработки графической и муль­тимедийной информации

Представление о системах автоматизированного проекти­рования конструкторских работ, средах компьютерного дизайна и мультимедийных средах. Форматы графических и звуковых объектов. Ввод и обработка графических объ­ектов. Ввод и обработка звуковых объектов. Использование инструментов специального программного обеспечения и цифрового оборудования. Создание графических комплексных объектов для различ­ных предметных областей: преобразования, эффекты, кон­струирование. Создание и преобразование звуковых и ау­диовизуальных объектов. Создание презентаций, выпол­нение учебных творческих и конструкторских работ. Опытные работы в области картографии, использова­ние геоинформационных систем в исследовании экологи­ческих и климатических процессов, городского и сельско­го хозяйства.

Обработка числовой информации Математическая обработка статистических данных, ре­зультатов эксперимента, в том числе с использованием компьютерных датчиков. Использование динамических (электронных) таблиц для выполнения учебных заданий из различных предметных областей: обработка результатов естественнонаучного и математического эксперимента, экономических и экологических наблюдений, социальных опросов, учёта индивидуальных показателей учебной дея­тельности. Примеры простейших задач бухгалтерского учё­та, планирования и учёта средств.

Использование инструментов решения статистических и расчетно-графических задач. Обработка числовой инфор­мации на примерах задач по учёту и планированию.

Технологии поиска и хранения информации Представление о системах управления базами данных, по­исковых системах в компьютерных сетях, библиотечных информационных системах. Компьютерные архивы ин­формации: электронные каталоги, базы данных. Организа­ция баз данных. Примеры баз данных: юридические, биб­лиотечные, здравоохранения, налоговые, социальные, кадровые. Использование инструментов системы управле­ния базами данных для формирования примера базы дан­ных учащихся в школе.

Использование инструментов поисковых систем (форми­рование запросов) для работы с образовательными порта­лами и электронными каталогами библиотек, музеев, кни­гоиздания, СМИ в рамках учебных заданий из различных предметных областей. Правила цитирования источников информации.

Телекоммуникационные технологии

Представления о средствах телекоммуникационных тех­нологий: электронная почта, чат, телеконференции, фору­мы, телемосты, интернет-телефония. Специальное про­граммное обеспечение телекоммуникационных техноло­гий.

Использование средств телекоммуникаций в коллектив­ной деятельности. Технологии и средства защиты инфор­мации в глобальной и локальной компьютерных сетях от разрушения, несанкционированного доступа. Правила подписки на антивирусные программы и их настройка на автоматическую проверку сообщений. Инструменты создания информационных объектов для Интернета. Методы и средства создания и сопровождения сайта.

Технологии управления, планирования и организации деятельности

Технологии автоматизированного управления в учебной среде. Технологии управления, планирования и организа­ции деятельности человека. Создание организационных диаграмм и расписаний. Автоматизация контроля их вы­полнения.

Системы автоматического тестирования и контроля зна­ний. Использование тестирующих систем в учебной дея­тельности. Инструменты создания простых тестов и учета результатов тестирования.

Требования к уровню подготовки выпускников

В результате изучения информатики и ИКТ на профильном

уровне ученик должен

знать/понимать:

  • логическую символику;

  • основные конструкции языка программирования;

  • свойства алгоритмов и основные алгоритмические конструкции; тезис о полноте формализации понятия алгоритма;

  • виды и свойства информационных моделей реаль­ных объектов и процессов, методы и средства ком­пьютерной реализации информационных моделей;

  • общую структуру деятельности по созданию компью­терных моделей;

  • назначение и области использования основных тех­нических средств информационных и коммуникаци­онных технологий и информационных ресурсов;

  • виды и свойства источников и приемников информа­ции, способы кодирования и декодирования, причи­ны искажения информации при передаче; связь по­лосы пропускания канала со скоростью передачи ин­формации;

  • базовые принципы организации и функционирова­ния компьютерных сетей;

  • нормы информационной этики и права, информаци­онной безопасности, принципы обеспечения инфор­мационной безопасности;

  • способы и средства обеспечения надежного функ­ционирования средств ИКТ;

уметь:

  • выделять информационный аспект в деятельности человека; информационное взаимодействие в про­стейших социальных, биологических и технических системах;

  • строить информационные модели объектов, систем и процессов, используя для этого типовые средства (язык программирования, таблицы, графики, диа­граммы, формулы);

  • вычислять логическое значение сложного высказы­вания по известным значениям элементарных выска­зываний;

  • проводить статистическую обработку данных с по­мощью компьютера;

  • интерпретировать результаты, получаемые в ходе моделирования реальных процессов;

  • устранять простейшие неисправности, инструктиро­вать пользователей по базовым принципам исполь­зования ИКТ;

  • оценивать числовые параметры информационных объектов и процессов: объём памяти, необходимый для хранения информации; скорость передачи и об­работки информации;

  • оперировать информационными объектами, исполь­зуя имеющиеся знания о возможностях информаци­онных и коммуникационных технологий, в том числе создавать структуры хранения данных; пользоваться справочными системами и другими источниками справочной информации; соблюдать права интеллек­туальной собственности на информацию;

  • проводить виртуальные эксперименты и самостоя­тельно создавать простейшие модели в учебных вир­туальных лабораториях и моделирующих средах;

  • выполнять требования техники безопасности, гигие­ны, эргономики и ресурсосбережения при работе со средствами информатизации, обеспечения надежно­го функционирования средств ИКТ;

использовать приобретённые знания и умения в практи­ческой деятельности и повседневной жизни для:

  • поиска и отбора информации, в частности, связанной с личными познавательными интересами, самообра­зованием и профессиональной ориентацией;

  • представления информации в виде мультимедиа объектов с системой ссылок (например, для разме­щения в сети); создания собственных баз данных, цифровых архивов, медиатек;

  • подготовки выступления, участия в коллективном об­суждении, фиксации его хода и результатов;

  • личного и коллективного общения с использованием современных программных и аппаратных средств коммуникаций;

  • соблюдения требований информационной безопас­ности, информационной этики и права.

Этот образовательный стандарт утвержден совсем недавно, поэтому необходима активная работа по его ме­тодическому, организационному и техническому подкреп­лению. Если требования стандарта на базовом уровне ещё могут быть достижимы в значительной части школ, то для профильного уровня подавляющее большинство школ и учителей не готовы, как технически, так и методически.

2.4. Модульное построение курса информатики

Накопленный опыт преподавания, анализ требова­ний образовательного стандарта и рекомендаций ЮНЕСКО показывают, что в курсе информатики можно выделить две основные составляющие - теоретическая информатика и информационные технологии. Причем информационные технологии постепенно выходят на первый план. Поэтому ещё в базисном учебном плане 1998 года рекомендова­лось теоретическую информатику включать в образова­тельную область «математика и информатика», а инфор­мационные технологии - в образовательную область «Тех­нология». Сейчас в основной и старшей школе от такого деления отказались, и только в начальной школе инфор­матику включают как отдельный модуль предмета «Тех­нология (Труд)».

Прогресс в области информационных технологий приводит к быстрому устареванию учебных программ и методических разработок, заставляет изменять содержа­ние курса, поэтому невозможно выстроить линейный курс информатики, жестко фиксирующий время начала изуче­ния (например, 1 или 5 класс) и содержание в каждом классе. Выход из этого противоречия можно найти в мо­дульном построении курса, что позволяет учесть быстро меняющееся содержание, дифференциацию учебных за­ведений по их профилю, оснащенности компьютерами и программным обеспечением, наличию квалифицирован­ных кадров.

Образовательные модули можно классифицировать на базовые, дополнительные и углубленные, что обеспе­чивает соответствие содержания курса информатики и ИКТ базисному учебному плану, с выделением в нём феде­рального, регионального и школьного компонентов.

Базовый модуль - он относится к федеральному компоненту и является обязательным для изучения, обес­печивающий минимальное содержание образования в со­ответствии с образовательным стандартом. Базовый мо­дуль часто еще называют базовым курсом информатики и ИКТ, который изучается в 7-9 классах. В тоже время в старшей школе обучение информатике может быть на ба­зовом уровне или на профильном уровне, содержание ко­торого также определяется стандартом.

Дополнительный модуль - он относится к регио­нальному компоненту и призван обеспечить изучение но­вых информационных технологий и аппаратных средств.

Углубленный модуль - он относится к школьному компоненту (компонент образовательного учреждения) и призван обеспечить получение углубленных знаний, в том числе необходимых для поступления в вуз.

Помимо такого деления на модули, среди методи­стов и учителей в ходу выделение в содержании курса та­ких модулей, которые соответствуют делению на основ­ные темы. Таким образом, названные выше модули в свою очередь делят для удобства на более мелкие модули. В этом случае примерами модулей могут быть: «Информа­ция и информационные процессы», «Информационные модели и системы», «Компьютер как универсальное сред­ство обработки информации» и т.п. В профильном обуче­нии модулей может быть достаточно много в соответствии с выбранным содержанием.

Значительное различие в оснащенности школ ком­пьютерной техникой, существенный её недостаток в ряде периферийных школ, делают практически невозможным выполнение в полном объеме требований стандарта. По­этому модульное построение курса позволяет учителям приспосабливать его содержание к конкретным условиям школы.

2.5. Место курса информатики в учебном плане школы. Базисный учебный план

Место информатики определяется учебным планом. В настоящее время школа имеет возможность отойти от той жесткой схемы, которая имела место с момента вве­дения курса ОИВТ в 1985 году, и частично корректировать спускаемый Минобразом учебный план за счёт региональ­ного и школьного компонента .

В 2004 году был принят новый базисный учебный план и федеральный компонент образовательного стан­дарта по информатике и ИКТ. Фрагменты базисного учеб­ного плана 2004 года в части математики, технологии и информатики приведены ниже в таблицах 2.1 и 2.2 (в пол­ном виде этот базисный план приведен в работе [2]). Со­гласно этому плану:

  1. Изменилось название предмета информатики на «Информатика и ИКТ». Под таким названием он прописы­вается сейчас в учебных планах и школьном аттестате зре­лости.

  2. В 3-4 классах этот предмет вводится как учебный модуль предмета «Технология». Включение такого модуля направлено на обеспечение всеобщей компьютерной гра­мотности учащихся. Однако в 1-2 классах информатику можно изучать за счёт часов «Технология» или за счёт компонента образовательного учреждения (для теорети­ческой части).

  1. В 5-7 классах информатику можно изучать за счёт регионального и школьного компонентов, что делает курс информатики непрерывным.

  2. В основной школе информатика изучается за счёт федерального компонента: 1 час в неделю в 8 классе и 2 часа - в 9 классе. В 9 классе информатику можно изучать дополнительно ещё 1 час как предпрофильное обучение за счёт одного часа предмета «Технология», передаваемо­го в компонент образовательного учреждения.

  3. В старшей школе вводится профильное обучение, и информатика может быть представлена в выбранных про­филях на одном из двух уровней - базовом или профиль­ном. Базовый уровень ориентирован на формирование общей культуры в области информатики. Профильный уровень выбирается исходя из потребностей учащихся, и ориентирован на подготовку к последующей профессио­нальной деятельности или к профессиональному образо­ванию.

  4. Число часов на информатику в различных классах может быть расширено за счёт регионального компонента. В старшей школе увеличить число часов можно за счёт школьного компонента путем введения обязательных кур­сов по выбору (так называемых элективных курсов).

  5. Универсальное (непрофильное) обучение в стар­шей школе включает предмет «Информатика и ИКТ» как базовый общеобразовательный предмет и изучается на базовом уровне в 10 и 11 классах по 1 часу в неделю.

  6. Для различных профилей в старшей школе воз­можно увеличение часов до 6 в неделю за счёт региональ­ного компонента и элективных курсов.

В старшей школе предусмотрено профильное обуче­ние, причем число предлагаемых профилей составляет бо­лее десяти. В качестве примера приведем число недель­ных часов на изучение информатики на 2 года обучения для некоторых профилей:

Физико-математический - 8 часов, как профильный учебный предмет.

Социально-экономический - 2 часа, как базовый учебный предмет.

Таблица 2.1

Базисный учебный план 2004 года для начальной и основной школы (фрагмент)

Количество часов, в год/в неделю

.0 (и

1 кл

2 кл

3 кл

4 кл

Всего

5 кл

6 кл

7 кл

8 кл

9 кл

Всего

Математи ка

132 /4

13

6

/4

136 /4

136 /4

540

175 /5

175 /5

175 /5

175 /5

175 /5

875

Технологи я(Труд)

33 /1

34 /1

68 /2

68 /2

203

70 /2

70 /2

70 /2

35 /1

0

245

Информат ика и ИКТ

0

0

0

35 /1

70 /2

105

Информационно-технологический - 8 часов, как профиль­ный учебный предмет.

Индустриально-технологический - 2 часа, как базовый учебный предмет.

Универсальное (непрофильное обучение) - 2 часа, как ба­зовый учебный предмет.


Для остальных профилей не предусмотрено изучение информатики за счёт часов федерального компонента, а возможно только в рамках регионального или школьного компонента.

Контрольные вопросы и задания

  1. Какие главные факторы влияют на отбор содержания курса информатики?

  2. Опишите машинный и безмашинный варианты курса ОИВТ 1985 и 1986 гг.

  3. Каково назначение образовательного стандарта?

  4. Проанализируйте содержание образовательного стан­дарта по информатике и ИКТ для основной школы и вы­пишите требования к умениям школьников.

  5. Проанализируйте содержание образовательного стан­дарта по информатике и ИКТ для старшей школы на базо­вом уровне и выпишите требования к умениям учащихся.

  6. Почему принято модульное построение современного курса информатики?

  7. Что обеспечивает изучение базового модуля курса ин­форматики?

  8. Что обеспечивает изучение дополнительного модуля (регионального компонента) курса информатики?

  1. Что обеспечивает изучение углубленного модуля (школьного компонента) курса информатики?

  2. Проанализируйте базисный учебный план школы и вы­пишите число недельных часов на изучение информатики в каждом классе.

Глава 3. Методы и организационные формы обучения информатике в школе

3.1. Методы обучения информатике

При обучении информатике применяются, в основ­ном, такие же методы обучения, как и для других школь­ных предметов, имея, однако, свою специфику. Напом­ним, вкратце, основные понятия о методах обучения и их классификацию.

Метод обучения - это способ организации совмест­ной деятельности учителя и учащихся по достижению це­лей обучения.

Методический приём (синонимы: педагогический приём, дидактический приём) - это составная часть мето­да обучения, его элемент, отдельный шаг в реализации метода обучения. Каждый метод обучения реализуется через сочетание определенных дидактических приёмов. Многообразие методических приёмов не позволяет их классифицировать, однако можно выделить приёмы, ко­торые достаточно часто используются в работе учителя информатики. Например:

  • показ (наглядного объекта в натуре, на плакате или экране компьютера, практического действия, умст­венного действия и т.п.);

  • постановка вопроса;

  • выдача задания;

  • инструктаж.

Методы обучения реализуются в различных формах и с помощью различных средств обучения. Каждый из ме­тодов успешно решает лишь какие-то одни определенные задачи обучения, а другие - менее успешно. Универсаль­ных методов не существует, поэтому на уроке должны применяться разнообразные методы и их сочетание.

В структуре метода обучения выделяют целевую со­ставляющую, деятельную составляющую и средства обу­чения. Методы обучения выполняют важные функции процесса обучения: мотивационную, организующую, обу­чающую, развивающую и воспитывающую. Эти функции взаимосвязаны и взаимно проникают друг в друга.

Выбор метода обучения определяется следующими факторами:

  • дидактическими целями;

  • содержанием обучения;

  • уровнем развития учащихся и сформированности учебных навыков;

  • опытом и уровнем подготовки учителя.

Классификацию методов обучения проводят по раз­личным основаниям: по характеру познавательной дея­тельности; по дидактическим целям; кибернетический подход по Ю.К. Бабанскому.

По характеру познавательной деятельности методы обучения делятся на: объяснительно-иллюстративные; ре-продук-тивные; проблемный; эвристический; исследова­тельский.

По дидактическим целям методы обучения делятся на методы: приобретения новых знаний; формирования умений, навыков и применения знаний на практике; кон­троля и оценки знаний, умений и навыков.

Классификация методов обучения, предложенная академиком Ю.К. Бабанским, основана на кибернетиче­ском подходе к процессу обучения и включает три группы методов: методы организации и осуществления учебно­познавательной деятельности; методы стимулирования и мотивации учебно-познава-тельной деятельности; методы контроля и самоконтроля эффективности учебно-познавательной деятельности. Каждая из этих групп состо­ит из подгрупп, в которые входят методы обучения по иным классификациям. Классификация по Ю.К. Бабанско-му рассматривает в единстве методы организации учеб­ной деятельности, стимуляции и контроля. Такой подход позволяет целостно учитывать все взаимосвязанные ком­поненты деятельности учителя и учащихся.

Приведем краткую характеристику основных мето­дов обучения.

Объяснительно-иллюстративные или информа­ционно-рецептивные методы обучения, состоят в пере­даче учебной информации в «готовом» виде и восприятии (рецепции) её учениками. Учитель не только передает ин­формацию, но и организует её восприятие.

Репродуктивные методы отличаются от объясни­тельно-иллюстративных наличием объяснения знаний, за­поминания их учениками и последующим воспроизведе­нием (репродукцией) их. Прочность усвоения достигается многократным повторением. Эти методы важны при вы­работке навыков владения клавиатурой и мышью, а также при обучении программированию.

При эвристическом методе организуется поиск но­вых знаний. Часть знаний сообщает учитель, а часть учени­ки добывают сами в процессе решения познавательных задач. Это метод ещё называют частично-поисковым.

Исследовательский метод обучения состоит в том, что учитель формулирует задачу, иногда в общем виде, а учащиеся самостоятельно добывают необходимые знания в ходе её решения. При этом они овладевают методами научного познания и опытом исследовательской деятель­ности .

Рассказ - это последовательное изложение учебного материала описательного характера. Обычно учитель рас­сказывает историю создания ЭВМ и персональных компь­ютеров, и т.п.

Объяснение - это изложение материала с использо-ва-нием доказательств, анализа, пояснения, повтора. Этот метод применяют при изучении сложного теоретического материала, используя средства наглядности. Например, учитель объясняет устройство компьютера, работу процес­сора, организацию памяти.

Беседа - это метод обучения в форме вопросов и от­ветов. Беседы бывают: вводные, заключительные, инди­видуальные, групповые, катехизические (с целью прове­рить усвоение учебного материала) и эвристические (по­исковые). Например, метод беседы используется при изу­чении такого важного понятия, как информаци . Однако, применение этого метода требует больших затрат време­ни и высокого уровня педмастерства учителя.

Лекция - устное изложение учебного материала в логической последовательности. Обычно применяется лишь в старших классах и редко.

Наглядные методы обеспечивают всестороннее, образное, чувственное восприятие учебного материала.

Практические методы формируют практические умения и навыки, имеют высокую эффективность. К ним относятся: упражнения, лабораторные и практические ра­боты, выполнение проектов.

Дидактическая игра - это вид учебной деятельно­сти, моделирующий изучаемый объект, явление, процесс. Её цель - стимулирование познавательного интереса и ак­тивности. Ушинский писал: «... игра для ребенка это сама жизнь, сама действительность, которую ребенок сам кон­струирует». Игра готовит ребенка к труду и учению. Разви­вающие игры создают игровую ситуацию для развития творческой стороны интеллекта и широко применяются в обучении, как младших, так и старших школьников.

Проблемное обучение является очень эффективным методом для развития мышления школьников. Однако во­круг понимания его сути нагромождено много нелепостей, непонимания, искажений. Поэтому остановимся на нём подробно [4].

Метод проблемного обучения стал широко исполь­зоваться с 1960 годов после выхода монографии В. Оконя «Основы проблемного обучения», хотя исторически он восходит к «сократовским беседам». К.Д. Ушинский при­давал этому методу обучения большое значение. Но, не­смотря на достаточно длительную историю, среди методи­стов, а тем более среди учителей широко распространены заблуждения и искажения его сущности. Причина, на наш взгляд, отчасти лежит в названии метода, которое крайне неудачно. В переводе с греческого слово «проблема» зву­чит как задача, но тогда искажается смысл - что означает «задачное обучение»? Это что, обучение решению задач или обучение путем решения задач? Смысла мало. Но ко­гда используют термин «проблемное обучение», то на этом можно спекулировать, ведь у всех есть проблемы, есть они и в науке, и в обучении, тогда можно говорить, что учителя применяют современные методы обучения. При этом часто забывается, что в основе проблемы всегда лежит противоречие. Проблема возникает лишь тогда, ко­гда есть противоречие. Именно наличие противоречия создает проблему - будь то в жизни или в науке. Если про­тиворечие не возникает, то тогда это не проблема, а про­сто задача.

Если мы на учебных занятиях будем показывать, соз­давать противоречия, то мы и будем применять метод проблемного обучения. Не избегать противоречий, не ухо­дить от них, а наоборот, выявлять, показывать, вычленять и использовать для обучения. Часто можно видеть, как учитель легко и просто, без сучка и задоринки объясняет учебный материал, так у него все гладко получается - го­товые знания просто «вливаются» в головы учеников. А, между тем, добывались эти знания в науке тернистым пу­тем проб и ошибок, через постановку и разрешение про­тиворечий, проблем (иногда на это уходили годы и деся­тилетия). Если мы хотим, в соответствии с принципом на­учности, методы обучения приблизить к методам науки, то надо учащимся показывать, каким путем знания были по­лучены, моделировать тем самым научную деятельность, поэтому должны использовать проблемное обучение.

Таким образом, сутью проблемного обучения явля­ется создание и разрешение на занятиях проблемных (противоречивых) ситуаций, в основе которых лежит диа­лектическое противоречие. Разрешение противоречий и является путем познания, не только научного, но и учебно­го. Структуру проблемного обучения можно представить схемой, как показано на рис. 3.1.

Проблемное обучение



Проблемная ситуация


Противоречие

Рис. 3.1. Схема метода проблемного обучения

Используя этот метод обучения, надо четко пред­ставлять, что возникающее противоречие является обычно противоречием для учащихся, а не для учителя или науки. Поэтому в этом смысле оно субъективно. Но так как проти­воречие возникает по отношению к обучаемому, то оно объективно.

Противоречия могут возникать и быть обусловлены свойствами субъекта, воспринимающего учебный матери­ал. Поэтому можно создавать проблемные ситуации, ос­нованные на противоречиях, связанных с особенностями восприятия учебной информации. Их можно создавать на формальном или неглубоком понимании материала, су­жении или расширении рамок применяемых формул и ис­пользуемых законов и т.п.

Например, на вопрос, что является плодом у карто­феля, большинство школьников, не задумываясь, отвеча­ют, что картофелина. Услышав такой ответ, учитель сразу может создать проблемную ситуацию путем выстраивания системы последовательных вопросов и рассуждений, под­водящих учащихся к выявлению и осознанию противоре­чия. Спрашивается, а почему же тогда цветы у картофеля находятся не в земле, где, на ваш взгляд, образуются пло­ды? Налицо возникает противоречие - у всех растений плоды завязываются после цветения и развиваются на месте цветка, кроме того, плоды всегда содержат семена, а внутри картофелины семян нет. Путем наводящих вопро­сов выясняется, что у картофеля на месте цветка тоже по­является плод, похожий на маленький помидор, а карто­фелина есть просто утолщение на корнях, поэтому её на­зывают клубнем, корнеплодом. Здесь проблемная ситуа­ция возникает на формальном усвоении учебного мате­риала и житейских представлениях детей о плодах куль­турных растений: плоды - это то, «что едят люди».

Другой пример создания проблемной ситуации - по­сле изучения единиц измерения информации можно за­дать учащимся серию вопросов:

  • «Может ли количество информации быть меньше одного бита?».

  • «Если для кодирования одной буквы или цифры требует­ся объем памяти в один байт, тогда что можно закодиро­вать одним битом? Ведь в этом случае бессмысленно представлять, что один бит нужен для кодирования одной восьмой части буквы или цифры?». Затем путем организа­ции эвристической беседы учитель организует обсуждение и разрешает возникшее противоречие.

Следующий пример создания проблемной ситуации основан на использовании шуточного стихотворения не­обычного содержания, который можно зачитать перед на­чалом изучения двоичной системы счисления [22].

Ей было 1100 лет.

Она в 101 класс ходила.

В портфеле по 100 книг носила.

Всё это правда, а не бред.

Когда пыля десятком ног,

Она шагала по дороге,

За ней всегда бежал щенок

С одним хвостом, зато стоногий.

Она ловила каждый звук

Своими десятью ушами,

И 10 загорелых рук

Портфель и поводок держали.

И 10 тёмно-синих глаз

Оглядывали мир привычно.

Но станет всё совсем обычным,

Когда поймёте наш рассказ.

Учащиеся весьма живо начинают обсуждать описы­ваемую в стихотворении ситуацию, выдвигая самые фанта­стические предположения о персонаже: что это иноплане­тянин, мутант, животное и т.п. Учителю следует лишь чутко следить за высказываемыми предположениями, аргумен­тировать доводы и выдвигать контрдоводы, направлять дискуссию в нужное русло, подвести учащихся к необхо­димости изучения двоичной и других систем счисления.

Создавая проблемные ситуации, мы добиваемся то­го, что само незнание приобретает активную форму, сти­мулирует познавательную учебную деятельность, ибо процесс разрешения противоречия есть процесс выработ­ки нового знания. Проблемная ситуация и процесс разре­шения противоречия побуждает задавать вопросы и, тем самым, развивает творческие способности.

Проблемная ситуация тогда становится для учащихся проблемной, когда заинтересовывает их, как говорится, «задевает за живое». Мастерство учителя как раз и состоит в том, чтобы повернуть учебный материал такой гранью, которая высветит противоречие.

Использование проблемных ситуаций требует от учи­теля определенного опыта и мастерства. Необходим осо­бый такт, уважительная деловая атмосфера, психологиче­ский комфорт, ведь учащийся сталкивается с противоречи­ем, испытывает затруднения, ошибается. Учителю надо проявлять при этом деликатность, тактичность, поддержи­вать учеников, внушать уверенность в своих силах. Учени­ки должны видеть заинтересованность учителя и его ис­креннее желание научить их. Часто учителю требуется умение непредвзято оценить решения, которые предла­гают ученики. Бывают случаи, когда сами ученики подме­чают противоречие в объяснении учителя или в учебном материале, в этом случае от учителя требуется особая де­ликатность и умение быстро сориентироваться в ситуации.

Существует довольно распространённое мнение, что разрешить проблемную ситуацию должны сами ученики. Однако этого вовсе не требуется, но обязательным являет­ся условие, чтобы они были эмоционально подготовлены к её разрешению.

Как отмечают психологи, творческие способности не создаются от рождения, а «высвобождаются» в процессе обучения и воспитания. Поэтому проблемное обучение в большой степени способствует «высвобождению» творче­ских способностей учащихся, повышению их интеллекту­ального уровня.

Часто можно слышать мнение, что проблемное обу­чение возможно использовать при работе лишь с подго­товленными учащимися в старших классах. Однако это не так, противоречие может возникнуть в любой момент обу­чения и для любых учеников, поэтому проблемное обуче­ние можно применять для детей любого возраста и уровня подготовки.

Необходимо отметить, что проблемное обучение требует от учителя хорошего знания учебного материала, опыта, даже чутья на проблемные ситуации. Затраты учеб­ного времени при этом достаточно велики, особенно по сравнению с традиционными методами обучения, но они окупаются возможностью организовать поисковую дея­тельность, эффективно развивать диалектическое мышле­ние учащихся. Проблемное обучение решает принципи­ально иные задачи обучения, которые трудно и даже не­возможно решать другими методами.

Блочно-модульное обучение - это метод обучения, когда содержание учебного материала и его изучение оформляется в виде самостоятельных законченных блоков или модулей, подлежащих изучению за определённое время. Обычно его применяют в вузах совместно с рейтин­говой системой контроля знаний. В старших классах мо­дульное обучение позволяет выстраивать для учащихся индивидуальную траекторию освоения информационных технологий путем комплектования профильных курсов из набора модулей.

Программированное обучение - это обучение по специально составленной программе, которая записана в программированном учебнике или в обучающей машине (в памяти компьютера). Обучение идет по следующей схе­ме: материал делится на порции (дозы), составляющие по­следовательные шаги (этапы обучения); в конце шага про­водится контроль усвоения; при правильном ответе выда­ется новая порция материала; при неправильном ответе обучаемый получает указание или помощь. На таком принципе построены компьютерные обучающие програм­мы.

В обучении информатике описанные выше методы имеют свою специфику. Например, достаточно широко применяются репродуктивные методы, особенно на на­чальном этапе работы на компьютере - обучение пользо­вания мышью, клавиатурой. При этом учителю часто при­ходится «ставить руку» ученикам. Принцип «Делай как я!» может эффективно использоваться там, где есть локальная компьютерная сеть или демонстрационный экран и учи­тель может одновременно работать со всеми учениками при кажущемся сохранении индивидуальности обучения. Затем постепенно происходит переход от «Делай как я!» к «Делай сам!». Репродуктивные методы используются при изучении алгоритмов и основ программирования, когда ученики копируют части готовых программ и алгоритмов при выполнении своих индивидуальных заданий.

Использование локальной компьютерной сети по­зволяет эффективно организовать коллективную дея­тельность учащихся, когда одна большая задача разби­вается на ряд подзадач, решение которых поручается от­дельным ученикам или их группам. Участие в коллектив­ной работе вовлекает школьника в отношения взаимной ответственности, заставляет их решать не только учебные, но и организационные задачи. Всё это способствует фор­мированию активной личности, умеющей планировать и оптимально организовывать свою деятельность, соотно­сить её с деятельностью других.

3.2. Метод проектов при обучении информатике

В преподавании информатики нашел новое продол­жение давно забытый метод проектов, который органиче­ски вписывается в современный деятельностный подход к обучению. Под методом проектов понимают такой способ осуществления учебной деятельности, при котором уча­щиеся приобретают знания, умения и навыки в ходе выбо­ра, планирования и выполнения специальных практиче­ских заданий, называемых проектами. Метод проектов применяют обычно при обучении компьютерным техноло­гиям, поэтому он может использоваться как для младших, так и для старших школьников. Как известно, метод проек­тов возник в Америке около ста лет назад, а в 1920 годы широко применялся в советской школе. Возрождение ин­тереса к нему обусловлено тем, что внедрение информа­ционных технологий обучения позволяет передать часть функций учителя средствам этих технологий, а сам он на­чинает выступать в качестве организатора взаимодействия учеников с этими средствами. Учитель всё более выступает как консультант, организатор проектной деятельности и её контроля.

Под учебным проектом понимается определенным образом организованная целенаправленная деятельность учащихся по выполнению практического задания-проекта. Проектом может быть компьютерный курс изучения опре­деленной темы, логическая игра, компьютерный макет ла­бораторного оборудования, тематическое общение по электронной почте и многое другое. В простейших случаях в качестве сюжетов при изучении компьютерной графики могут быть проекты рисунков животных, растений, строе­ний, симметричных узоров и т.п. Если в качестве проекта выбрано создание презентации, то для этого обычно ис­пользуют программу PowerPoint, которая достаточно про­ста для освоения. Можно применять более продвинутую программу Macromedia Flash и создавать добротные ани­мации.

Перечислим ряд условий использования метода про­ектов:

  1. Учащимся следует предоставить достаточно широ­кий выбор проектов, как индивидуальных, так и коллек­тивных. Дети с большим увлечением выполняют ту работу, которую выбирают самостоятельно и свободно.

  2. Детей надо снабжать инструкцией по работе над проектом, учитывая индивидуальные способности.

  3. Проект должен иметь практическую значимость, целостность и возможность законченности проделанной работы. Завершенный проект следует представить в виде презентации с привлечением сверстников и взрослых.

  4. Необходимо создавать условия для обсуждения школьниками своей работы, своих успехов и неудач, что способствует взаимообучению.

5. Желательно предоставлять детям возможность
гибкого распределения времени на выполнение проекта,
как в ходе учебных занятий по расписанию, так и во вне-
урочное время. Работа во внеурочное время позволяет
контактировать детям разного возраста и уровня владения
информационными технологиями, что способствует взаи-
мообучению.

6. Метод проектов ориентирован, в основном, на ос-
воение приёмов работы на компьютере и информацион-
ных технологий.

В структуре учебного проекта выделяют элементы

[3]:

• формулировка темы;

  • постановка проблемы;

  • анализ исходной ситуации;

  • задачи, решаемые в ходе выполнения проекта: орга­низационные, учебные, мотивационные;

  • этапы реализации проекта;

  • возможные критерии оценки уровня реализации проекта.

Оценка выполненного проекта является непростым делом, особенно если он выполнялся коллективом. Для коллективных проектов необходима публичная защита, которую можно провести в виде презентации. При этом необходимо выработать критерии оценки проекта и зара­нее довести их до сведения учащихся. В качестве образца для оценки можно использовать таблицу 3.1.


В практике работы школы находят место межпред­метные проекты, которые выполняются под руководством учителя ин-

5. Дизайн

6. Цветовое оформление

7. Использование мультимедиа

8. Соответствие стандартным требованиям

Защита проекта

9. Обоснованность темы проекта и предлагаемых решений

10. Качество доклада при защите

11. Проявление степени знаний по теме

Общий балл

форматики и учителя-предметника. Такой подход позво­ляет эффективно осуществлять межпредметные связи, а готовые проекты использовать как наглядные пособия на уроках по соответствующим предметам.

В школах Европы и Америки метод проектов широко применяется в обучении информатике и другим предме­там. Там считается, что проектная деятельность создаёт условия для интенсификации развития интеллекта с по­мощью компьютера. В последнее время также становится популярным организация занятий в школе на основе про­ектного метода обучения с широким использованием средств информационно-коммуникацион-ных технологий.

3.3. Методы контроля результатов обучения

Методы контроля являются обязательными для про­цесса обучения, так как обеспечивают обратную связь, яв­ляются средством его корректировки и регулировки. Функции контроля: 1) Воспитательная:

  • это показ каждому ученику его достижений в работе;

  • побуждение ответственно относиться к учению;

  • воспитание трудолюбия, понимания необходимости систематически трудиться и выполнять все виды учебных заданий.

Особое значение эта функция имеет для младших школьников, у которых ещё не сформированы навыки ре­гулярного учебного труда.

2) Обучающая:

  • углубление, повторение, закрепление, обобщение и систематизация знаний в ходе контроля;

  • выявление искажений в понимании материала;

  • активизация мыслительной деятельности учащихся.

3) Развивающая:

  • развитие логического мышления в ходе контроля, ко­гда требуется умение распознать вопрос, опреде­лить, что является причиной и следствием;

  • развитие умений сопоставлять, сравнивать, обобщать и делать выводы.

  • развитие умений и навыков при решении практиче­ских заданий.

4) Диагностическая:

  • показ результатов обучения и воспитания школьни­ков, уровня сформированности умений и навыков;

  • выявление уровня соответствия знаний учащихся об­разовательному стандарту;

  • установление пробелов в обучении, характера оши­бок, объема необходимой коррекции процесса обу­чения;

  • определение наиболее рациональных методов обу­чения и направлений дальнейшего совершенствова­ния учебного процесса;

• отражение результатов труда учителя, выявление недочетов в его работе, что способствует совершен­ствованию педмастерства учителя.

Контроль лишь тогда будет эффективен, когда он ох­ватывает весь процесс обучения от начала до конца и со­провождается устранением обнаруженных недостатков. Организованный таким образом контроль обеспечивает управление процессом обучения. В теории управления различают три вида управления: разомкнутое, замкнутое и смешанное. В педагогическом процессе в школе, как пра­вило, присутствует разомкнутое управление, когда кон­троль осуществляется в конце обучения. Например, решая самостоятельно задачу, ученик может проверить своё ре­шение, лишь только сличив полученный результат с отве­том в задачнике. Найти ошибку и исправить её ученику со­всем непросто, поскольку процесс управления решением задачи разомкнутый - нет контроля промежуточных эта­пов решения. Это приводит к тому, что ошибки, допускае­мые в ходе решения, остаются не выявленными и неис­правленными.

При замкнутом управлении контроль осуществляется непрерывно на всех этапах обучения и по всем элементам учебного материала. Лишь в этом случае контроль в пол­ной мере выполняет функцию обратной связи. По такой схеме организован контроль в хороших обучающих ком­пьютерных программах.

При смешанном управлении контроль обучения на одних этапах осуществляется по разомкнутой схеме, а на других - по замкнутой.

Существующая практика управления процессом обу­чения в школе показывает, что оно построено по разомк­нутой схеме. Характерным примером такого разомкнутого управления является большинство школьных учебников, в которых имеются следующие особенности в организации контроля усвоения учебного материала [17]:

  • контрольные вопросы приводятся в конце параграфа;

  • контрольные вопросы не охватывают все элементы учебного материала;

  • вопросы, упражнения и задачи не обусловлены це­лями обучения, а задаются произвольным образом;

  • к каждому вопросу не приведены эталонные ответы (отсутствует обратная связь).

В большинстве случаев аналогично контроль органи­зован и на уроке - обратная связь от учащегося к учителю обычно отсрочена на дни, недели и даже месяцы, что яв­ляется характерным признаком разомкнутого управления. Поэтому реализация диагностической функции контроля в этом случае требует от учителя значительных усилий и чет­кой организации.

Многие ошибки, допускаемые учениками при вы-полне-нии заданий, являются следствием их невниматель­ности, безразличия, т.е. из-за отсутствия самоконтроля. Поэтому важной функцией контроля является побуждение учащихся к самоконтролю своей учебной деятельности.

Обычно в школьной практике контроль состоит в вы­явлении уровня усвоения знаний, который должен соот­ветствовать стандарту. Образовательный стандарт по ин­форматике нормирует лишь минимально необходимый уровень образованности и включает как бы 4 ступени:

  • общая характеристика учебной дисциплины;

  • описание содержания курса на уровне предъявления его учебного материала;

  • описание самих требований к минимально необхо­димому уровню учебной подготовки школьников;

• «измерители» уровня обязательной подготовки уча­щихся, т.е. проверочные работы, тесты и отдельные задания, включенные в них, по выполнению которых можно судить о достижении учащимися необходи­мого уровня требований.

Во многих случаях в основу процедуры оценки зна­ний и умений по информатике и ИКТ, исходя из требова­ний образовательного стандарта, кладется критериально-ориентированная система, использующая дихотомическую шкалу: зачет - незачет. А для оценки достижений школь­ника на уровне выше минимальных используется тради­ционная нормированная система. Поэтому проверка и оценка знаний и умений школьников должна вестись на двух уровнях подготовки - обязательном и повышенном.

В школе применяются следующие виды контроля: предварительный, текущий, периодический и итоговый.

Предварительный контроль применяют для опре­деления исходного уровня обученности учащихся. Учителю информатики такой контроль позволяет определить детей, владеющих навыком работы на компьютере и степень это­го навыка. На основе полученных результатов необходимо провести адаптацию процесса обучения к особенностям данного контингента учащихся.

Текущий контроль осуществляется на каждом уро­ке, поэтому должен быть оперативным и разнообразным по методам и формам. Он состоит в наблюдениях за учеб­ной деятельностью учеников, за усвоением ими учебного материала, за выполнением домашних заданий, форми­рованием учебных умений и навыков. Такой контроль вы­полняет важную функцию обратной связи, поэтому он должен быть систематическим и носить пооперационный характер, т.е. следует контролировать выполнение каж­дым учеником всех важных операций. Это позволяет во­время фиксировать допущенные ошибки и тут же исправ­лять их, не допуская закрепления неправильных действий, особенно на начальном этапе обучения. Если в этот пери­од контролировать лишь конечный результат, то коррек­ция становится затруднительной, так как ошибка может быть вызвана разными причинами. Пооперационный кон­троль позволяет оперативно регулировать процесс обуче­ния по наметившимся отклонениям и не допускать оши­бочных результатов. Примером такого пооперационного контроля является контроль умений владения мышью, клавиатурой, в частности, правильности расположения пальцев левой и правой руки над клавишами.

Вопрос о частоте текущего контроля является непро­стым, тем более что он выполняет и другие функции кроме обратной связи. Если в ходе контроля учитель сообщает ученику его результаты, то контроль выполняет функцию подкрепления и мотивации. На начальном этапе форми­рования навыка действия контроль со стороны учителя необходимо проводить достаточно часто, а в последую­щем он постепенно заменяется самоконтролем в разных формах. Таким образом, в ходе обучения текущий кон­троль меняется как по частоте, так и по содержанию, а также по исполнителю.

По результатам текущего контроля учитель делает оценку учебной деятельности ученика и выставляет отмет­ку. При этом следует учитывать возможное воздействие оценки на учебную работу ученика. Если учитель решит, что отметка не произведёт нужного воздействия на учени­ка, то он может её не выставлять, а ограничиться оценоч­ным суждением. Этот приём называется «отсроченная от­метка» При этом следует заявить ученику, что отметка не выставлена потому, что она ниже той, которую он обычно получал, а также указать на то, что ему необходимо сде­лать, чтобы получить более высокую оценку.

При вынесении неудовлетворительной оценки учи­телю следует сначала выяснить причины её и потом ре­шить - выставлять неудовлетворительную отметку или применить методический приём отсроченной отметки.

Периодический контроль (его ещё называют тема­тическим) проводят обычно после изучения важных тем и больших разделов программы, а также в конце учебной четверти. Поэтому целью такого контроля является опре­деление уровня овладения знаниями по определённой теме. Кроме того, периодический контроль следует про­водить при выявлении систематических ошибок и затруд­нений. В этом случае производится коррекция, доработка умений и навыков учебной работы, даются необходимые пояснения. При этом контролю подлежат знания, зафикси­рованные в образовательном стандарте по информатике и ИКТ. Организация периодического контроля предполагает соблюдение следующих условий:

  • предварительное ознакомление учащихся со срока­ми его проведения;

  • ознакомление с содержанием контроля и формой его проведения;

  • предоставление учащимся возможности пересдачи для повышения отметки.

Форма проведения периодического контроля может быть разнообразной - письменная контрольная работа, тест, зачет, компьютерная контролирующая программа и др. Учителю предпочтительно использовать для этого го­товые тесты, как бланковые, так и компьютерные.

Важным требованием проведения периодического контроля является своевременное доведение до сведения учащихся его результатов. Наилучшим является объявле­ние результатов сразу по его окончании, когда у каждого ученика ещё есть большая потребность узнать, правильно ли он выполнил работу. Но, в любом случае, обязательным условием является сообщение о результатах на следую­щем занятии, на котором следует провести разбор допу­щенных ошибок, когда у учеников ещё не остыл эмоцио­нальный накал. Только при этом условии контроль будет способствовать более прочному усвоению знаний и созда­нию положительной мотивации учения. Если же результа­ты контроля будут объявлены только через несколько дней, то эмоциональный накал у детей уже пройдет, а ра­бота над ошибками не принесет результатов. С этой точки зрения неоспоримым преимуществом обладают компью­терные контролирующие программы, которые не только сразу выдают результаты, но могут показать допущенные ошибки, предложить проработать слабо усвоенный мате­риал или просто повторить процедуру контроля.

Итоговый контроль проводится в конце учебного года, а также при переводе на следующую ступень обуче­ния. Он имеет цель установить уровень подготовки, кото­рый необходим для продолжения обучения. По его итогам определяется успешность обучения и готовность ученика к дальнейшей учебе. Обычно проводится в форме итоговой контрольной работы, теста или экзамена. Новой формой итогового контроля по информатике может служить вы­полнение проекта и его защита. В этом случае проверяют­ся как теоретические знания, так и навыки работы с раз­личными прикладными программными средствами ин­формационных технологий.

Для выпускников 9 класса итоговый контроль в по­следние годы проводится в форме экзамена по выбору. Этот экзамен является государственной (итоговой) аттеста­цией по информатике и ИКТ за курс основного общего об­разования. Примерные билеты для экзамена составляются Федеральной службой по надзору в сфере образования и науки. Билеты для экзамена содержат две части - теорети­ческую и практическую. Теоретическая часть предполагает устный ответ на вопросы билета с возможностью иллюст­рации ответа на компьютере. Практическая часть включает задание, которое выполняется на компьютере и имеет цель - проверить уровень компетентности выпускников в сфере информационно-коммуникационных технологий. В качестве примера приведем содержание двух билетов [48].

Билет 2.

  1. Измерение информации: содержательный и алфавитный подходы. Единицы измерения информации.

  2. Создание и редактирование текстового документа (исправ­ление ошибок, удаление или вставка текстовых фрагментов), в том числе использование элементов форматирования текста (установка параметров шрифта и абзаца, внедрение заданных объектов в текст).

Билет 7.

  1. Основные алгоритмические структуры: следование, ветвле­ние, цикл; изображение на блок-схемах. Разбиение задачи на подза­дачи. Вспомогательные алгоритмы.

  2. Работа с электронной таблицей. Создание таблицы в соответ­ствии с условием задачи, использование функций. Построение диа­грамм и графиков по табличным данным.

Для выпускников 11 класса итоговая аттестация про­водится в форме теста, который описан ниже.

Под методом контроля понимают способ действий учителя и учащихся для получения диагностической ин­формации об эффективности процесса обучения. В практи­ке работы школы термин «контроль» имеет своим содер­жанием обычно проверку знаний учеников. Контролю же умений и навыков уделяется недостаточное внимание, а между тем при обучении информационным технологиям именно умения и навыки должны более всего подвергать­ся контролю. Чаще всего в школе применяют следующие методы контроля:

Устный опрос является самым распространенным и состоит в устных ответах учащихся по изученному мате­риалу, обычно теоретического характера. Он необходим на большей части уроков, т.к. во многом носит обучающий характер. Опрос перед изложением нового материала оп­ределяет не только состояние знаний учеников по старому материалу, но и выявляет их готовность к восприятию но­вого. Он может проводиться в следующих формах: беседа, рассказ, объяснение учеником устройства компьютера, аппаратуры или схемы и т.п. Опрос может быть индивиду­альным, фронтальным, комбинированным, уплотненным. Опытные учителя проводят опрос в форме беседы, но при этом не всегда можно оценить знания всех учеников, уча­ствовавших в ней.

Устный опрос у доски может проводиться в различ­ных формах. Например, вариант опроса «тройкой», когда к доске одновременно вызываются три любых ученика. На заданный вопрос отвечает первый из них, второй добав­ляет или исправляет ответ первого, затем их ответы ком­ментирует третий. Этим приёмом достигается не только экономия времени, но и состязательность учеников. Такая форма опроса требует от учеников умения внимательно слушать ответы товарищей, анализировать их правиль­ность и полноту, оперативно конструировать свой ответ, поэтому применяется в средних и старших классах.

Устный опрос на уроке является не столько контро­лем знаний, сколько разновидностью текущего повторе­ния. Это хорошо понимают опытные учителя и уделяют ему необходимое время.

Требования к проведению устного опроса:

  • опрос должен привлечь внимание всего класса;

  • характер задаваемых вопросов должен быть интере­сен всему классу;

  • нельзя ограничиваться только формальными вопро­сами типа: «Что называется ...?»;

  • вопросы желательно располагать в логической по­следовательности;

  • использовать различные опоры - наглядность, план, структурно-логические схемы и др.;

  • ответы учеников надо рационально организовать по времени;

  • учитывать индивидуальные особенности учеников: заикание, дефекты речи, темперамент и т.п.

  • учителю следует внимательно выслушивать ответ ученика, поддерживая его уверенность жестом, ми­микой, словом.

  • ответ ученика комментируется учителем или учени­ками после его завершения, прерывать его следует лишь в случае уклонения в сторону.

Письменный опрос на уроках информатики обычно проводится в средних классах, а в старших классах он ста­новится одним из ведущих. Достоинством его является большая объективность по сравнению с устным опросом, большая самостоятельность учеников, больший охват уча­щихся. Обычно он проводится в форме кратковременной самостоятельной работы.

Нетрадиционной формой письменного контроля яв­ляется диктант со строго ограниченным временем на его выполнение. К недостаткам диктанта относится возмож­ность проверки только знаний учеников в ограниченной области - знание основных терминов, понятий информа­тики, названий программных и аппаратных средств и т.п. Некоторые учителя при этом используют следующий при­ём - текст короткого диктанта заранее записывают на дик­тофон и запись воспроизводят на уроке. Это приучает уча­щихся внимательно слушать и не отвлекать учителя пере­спрашиванием вопросов.

Контрольная работа проводится обычно после изучения важных тем и разделов программы. Она является эффективным методом контроля. О её проведении учени­ки оповещаются заранее, и с ним проводится подготови­тельная работа, содержанием которой является выполне­ние типовых заданий и упражнений, проведение кратко­временных самостоятельных работ. Для предупреждения списывания задания дают по вариантам, обычно не менее 4-х, а лучше 8-ми, или по индивидуальным карточкам. Ес­ли контрольная работа проводится с использование кон­тролирующей программы, то проблема списывания не стоит так остро, тем более что некоторые программы могут генерировать случайным образом большое число вариан­тов заданий.

Проверка домашнего задания позволяет проверять усвоение учебного материала, выявлять пробелы, коррек­тировать учебную работу на последующих занятиях. При­меняется и взаимопроверка письменных домашних работ, однако к такой форме проверки детей надо постепенно готовить.

Тестовый контроль. Он пришел в широкое упот­ребление в наши школы совсем недавно. Впервые тесты в обучении начали применять в конце 19 века в Англии, а затем в США. Вначале они применялись, в основном, для определения некоторых психофизиологических характе­ристик учащихся - скорости реакции на звук, объёма памя­ти и др. В 1911 году немецкий психолог В. Штерн разрабо­тал первый тест для определения коэффициента интеллек­туального развития человека. Собственно педагогические тесты стали использоваться в начале 20 века и быстро ста­ли популярны во многих странах. В России ещё в 1920 годы был выпущен сборник тестовых заданий для использова­ния в школах, однако в 1936 году постановлением ЦК ВКП(б) «О педологических извращениях в системе Нар-компросов» тесты были объявлены вредными и запреще­ны. Лишь в 1970 годы опять началось постепенное приме­нение в наших школах тестов успеваемости по отдельным предметам. Сейчас применение тестов в обучении в нашей стране переживает своё второе рождение - создан Центр тестирования Минобразования России, который проводит централизованное тестирование школьников и абитуриен­тов вузов.

Тест представляет собой набор определенных зада­ний и вопросов, предназначенных для выявления уровня усвоения учебного материала, а также эталона ответов. Такие тесты часто называют тестами обученности или тестами достижений. Они направлены на определение того уровня, которого достиг школьник в процессе обуче­ния. Существуют тесты для определения не только знаний, но и умений и навыков, для определения уровня интел­лекта, психического развития, отдельных качеств личности и др. Кроме дидактических, имеются психологические тес­ты, например, тесты для определения объёма памяти, внимания, темперамента и др. Применяются разнообраз­ные компьютерные психологические тесты, как для взрос­лых, так и для детей разного возраста.

Достоинством тестов является их высокая объектив­ность, экономия времени преподавателя, возможность количественно измерить уровень обученности, применять математическую обработку результатов и использовать компьютеры.

В школе обычно используют компьютерные тесты с выбором ответа на вопрос из предлагаемых вариантов (избирательный тест), которых обычно бывает от 3 до 5. Эти тесты наиболее просты для реализации программны­ми средствами. Недостатком их является достаточно большая вероятность угадывания ответа, поэтому реко­мендуется предлагать не менее четырёх вариантов отве­тов.

Применяются и тесты, где требуется заполнить про­межуток в тексте (тест-подстановка), путём подстановки пропущенного слова, числа, формулы, знака. Применяются тесты, где требуется установить соответствие между не­сколькими приведенными высказываниями - это тесты на соответствие. Они являются достаточно сложными для ис­полнения, поэтому учителю необходимо провести предва­рительное знакомство с ними учащихся.

При обработке результатов тестирования обычно ка­ждому ответу присваивается определенный балл, а затем сравнивают полученную сумму баллов за все ответы с не­которым принятым нормативом. Более точная и объек­тивная оценка результатов тестирования состоит в сравне­нии полученной суммы баллов с заранее определённым критерием, который учитывает необходимый круг знаний, умений и навыков, которыми должны овладеть учащиеся. Затем на основе принятой шкалы проводят перевод на­бранной суммы баллов в отметку по принятой шкале. В компьютерных тестах такой перевод производится самой программой, однако учитель должен был знаком с приня­тыми критериями.

Современная дидактика рассматривает тест как из­мерительный прибор, инструмент, который позволяет вы­явить факт усвоения учебного материала. Сравнивая вы­полненное задание с эталоном можно по числу верных ответов определить коэффициент усвоения учебного ма­териала, поэтому к тестам предъявляют достаточно стро­гие требования:

  • они должны быть достаточно краткими;

  • быть однозначными и не допускать произвольного толкования содержания;

  • не требовать больших затрат времени на выполне­ние;

  • должны давать количественную оценку результатов их выполнения;

  • быть пригодными для математической обработки результатов;

  • быть стандартными, валидными и надежными.

Применяемые в школе тесты должны быть стан­дартными, т.е. предназначенными для всех школьников и прошедшие проверку на валидность и надежность. Под валидностью теста понимается то, что он обнаруживает и измеряет именно те знания, умения и навыки, которые хо­тел обнаружить и измерить автор теста. Иными словами, валидность - это пригодность теста для достижения по­ставленной цели контроля. Под надежностью теста пони­мается то, что он при неоднократном применении показы­вает одинаковые результаты в сходных условиях.

О степени трудности теста судят по соотношению правильных и неправильных ответов на вопросы. Если на тест учащиеся дают более 75 % правильных ответов, то та­кой тест считается легким. Если на большинство вопросов теста все обучаемые отвечают правильно или, наоборот, неправильно, то такой тест практически непригоден для контроля. Дидакты считают, что наибольшую ценность имеют такие тесты, на которые правильно отвечают 50 - 80 % учащихся.

Разработка хорошего теста требует больших затрат труда и времени высококвалифицированных специалистов - методистов, преподавателей, психологов, а также экспе­риментальной проверки на достаточно большом контин­генте учащихся, на что может уйти несколько лет (!). Тем не менее, применение тестов для контроля знаний по ин­форматике будет расширяться. В настоящее время учитель имеет возможность использовать готовые программы -тестовые оболочки, позволяющие самостоятельно вводить в них задания для контроля. Общепринятой практикой становится компьютерное тестирование при поступлении в вузы по большинству учебных предметов.

Компьютерное тестирование имеет то преимущест­во, что позволяет учителю всего за несколько минут полу­чить срез уровня обученности всего класса. Поэтому его можно использовать практически на каждом занятии, ко­нечно, если имеются соответствующие программы. Это побуждает всех учеников систематически трудиться, по­вышает качество и прочность знаний.

Однако не все показатели умственного развития школьников в настоящее время можно определить с по­мощью тестов, например, умение логически выражать свои мысли, вести связное изложение фактов и т.п. Поэто­му тестирование необходимо сочетать с другими метода­ми контроля знаний.

Многие учителя разрабатывают свои тесты по пред­метам, которые не прошли проверку на валидность и на­дежность, поэтому их часто называют внутренними или учебными. Более правильно их следует называть тестовы­ми заданиями. При составлении такого теста, учителю не­обходимо соблюдать следующие требования:

  • включать в тест лишь тот учебный материал, который был пройден на уроках;

  • предлагаемые вопросы не должны допускать двой­ного толкования и содержать «ловушки»;

  • правильные ответы следует располагать в случайном порядке;

  • предлагаемые неправильные ответы должны быть составлены с учетом типичных ошибок учащихся, и выглядеть правдоподобно;

  • ответы на одни вопросы не должны служить под­сказкой для других вопросов.

Такие тесты учитель может использовать для текуще­го контроля. Длительность их выполнения не должна пре­вышать 8 - 10 минут. Более подробную информацию по вопросам составления тестов можно найти в книге [45].

При использовании компьютеров для тестирования можно эффективно применять следующий приём. В нача­ле изучения темы, раздела и даже учебного года можно поместить на винчестерах ученических компьютеров, или только на учительском компьютере, комплект тестов и сделать его доступным для учащихся. Тогда они могут в любое время с ними ознакомиться и протестировать себя.

Этим мы нацеливаем учеников на конечный результат, по­зволяем им двигаться вперед своим темпом и выстраивать индивидуальную траекторию обучения. Такой приём осо­бенно оправдан при изучении информационных техноло­гий, когда часть учащихся их уже освоили и могут, пройдя контроль, не задерживаясь двигаться вперед.

При выполнении компьютерного тестирования за­метная часть учащихся допускает ошибки, связанные с особенностью восприятия информации на экране монито­ра, вводом ответа с клавиатуры, щелчками мышью по нужному объекту на экране и др. Эти обстоятельства сле­дует учитывать и давать возможность исправить такие ошибки, пройти повторное тестирование.

В настоящее время итоговую аттестацию учащихся 11 класса по курсу информатики и ИКТ проводят в форме тес­та в соответствии с требованиями Единого государственно­го экзамена (ЕГЭ). Такое тестирование состоит из четырех частей [18]:

Часть 1 (А) (теоретическая) - содержит задания с вы­бором ответов и включает 13 теоретических заданий: 12 заданий базового уровня (выполнение каждого оценива­ется в 1 балл), 1 задание повышенного уровня (выполне­ние которого оценивается в 2 балла). Максимальный балл за часть А - 14.

Часть 2 (В) (теоретическая) - содержит задания с кратким ответом и включает 2 задания: 1 задание базового уровня (выполнение которого оценивается в 2 балла), 1 задание повышенного уровня сложности (выполнение ко­торого оценивается в 2 балла). Максимальный балл за часть В - 4.

Часть 3 (С) (теоретическая) - содержит 2 практиче­ских задания высокого уровня сложности с развёрнутым ответом (выполнение которых оценивается в 3 и 4 балла). Максимальный балл за часть С - 7.

Часть 4 (D) (практическая) - содержит 3 практических задания базового уровня. Каждое задание необходимо выполнить на компьютере с выбором соответствующего программного обеспечения. Правильное выполнение ка­ждого практического задания максимально оценивается в 5 баллов. Максимальный балл за часть D - 15.

На выполнение всего теста отводится 1 час 30 минут (90 минут) и делится на два этапа. На первом этапе (45 ми­нут) без компьютера выполняются задания частей А, В и С. На втором этапе (45 минут) выполняется на компьютере задание части D. Практические задания должны выпол­няться на компьютерах с операционной системой Windows 96/98/Ме/2000/ХР и офисным пакетом Microsoft Office и/или StarOffice (OpenOffice). Между двумя этапами тести­рования предусматривается перерыв в 10-20 минут для перехода в другое помещение и подготовки к выполнению заданий на компьютере.

Как видно из этого краткого рассмотрения, примене­ние компьютерного тестирования в школе будет расши­ряться, и охватывать многие школьные предметы.

Рейтинговый контроль. Этот вид контроля не явля­ется чем-то новым и пришел в среднюю школу из высшей. Например, в университетах США рейтинг применяется с 60 годов прошлого века. В нашей стране рейтинговая система в последние годы стала применяться в ряде высших и средних специальных учебных заведений, а также в неко­торых средних школах в порядке эксперимента.

Суть этого вида контроля состоит в определении рей­тинга ученика по тому или иному учебному предмету. Рей­тинг понимается как уровень, положение, ранг учащегося, который он имеет по результатам обучения и контроля знаний. Иногда под рейтингом понимают «накопленную отметку». Используется и такой термин, как кумулятивный индекс, т.е. индекс по сумме отметок. При обучении в вузе рейтинг может характеризовать результаты обучения, как по отдельным дисциплинам, так и по циклу дисциплин за определенный период обучения (семестр, год) или за пол­ный курс обучения. В условиях школы рейтинг применяет­ся по отдельным учебным предметам.

Определение рейтинга ученика за один урок или да­же за систему уроков по отдельной теме мало пригодно, поэтому целесообразно использование этого метода кон­троля в системе, при обучении по одному предмету в те­чение учебной четверти и учебного года. Регулярное оп­ределение рейтинга позволяет осуществлять не только контроль знаний, но и вести более чёткий их учёт. Обычно рейтинговая система контроля и учёта знаний применяется совместно с блочно-модульным обучением.

Случалось ли вам видеть такую картину - ученик на­писал контрольную работу на «5», однако затем приходит к учителю на дополнительное занятие и просит разреше­ния переписать её на более высокую оценку? Думаю, чита­тель с таким не сталкивался. При использовании же рей­тинговой системы такое не только возможно, но и стано­вится обычным явлением - учащиеся быстро осознают преимущества работы по рейтингу и стремятся набрать как можно больше баллов, переписывая ещё раз уже сданную контрольную работу или повторно выполняя компьютер­ный тест, повышая тем самым свой рейтинг.

Основные черты применения рейтинговой системы состоят в следующем:

  1. Все виды учебной работы учащихся оцениваются бал­лами. Заранее устанавливается, какой максимальный балл можно получить за: ответ у доски, самостоятельную, прак­тическую и контрольную работы, зачёт.

  2. Устанавливаются обязательные виды работ и их количе­ство в четверти и учебном году. Если используется блочно-модульное обучение, то устанавливается максимальный балл, который можно получить за каждый модуль учебно­го материала. Заранее можно определить максимальный суммарный балл на каждую календарную дату, за четверть и учебный год.

  3. Определяются виды работ, за которые начисляются до­полнительные и поощрительные баллы. При этом важным моментом является необходимость так сбалансировать баллы по всем видам работы, чтобы ученик понимал, что добиться высокого рейтинга можно лишь при условии сис­тематической учебы и выполнения всех видов заданий.

  4. Регулярно ведется суммарный учёт полученных баллов, и результаты доводятся до сведения учащихся. Затем оп­ределяется собственно рейтинг ученика, т.е. его положе­ние по сравнению с другими учениками в классе и делает­ся вывод об успешности или неуспешности обучения.

  5. Обычно результаты рейтингового контроля заносятся для всеобщего обозрения на специальный лист, где указы­вается также максимально возможный балл рейтинга на данную календарную дату и средний балл рейтинга по классу. Такая информация позволяет легче ориентировать­ся школьникам, учителям и родителям в результатах рей­тингового контроля. Регулярное определение рейтинга и доведение его до сведения учащихся значительно активи­зирует их, подвигает на дополнительную учебную работу, вносит элемент соревновательности.

6) Интересным методическим приемом при этом является выставление поощрительных баллов, которые начисляют как за ответы на вопросы учителя, так и за вопросы учени­ков учителю. Это побуждает учеников задавать вопросы, проявлять творческую активность. Жестко регламентиро­вать баллы в этом случае нет необходимости, так как обычно эти баллы зарабатывают лучшие ученики, которые увлечены предметом, имеют высокий рейтинг и стремятся обогнать своих товарищей по классу.

В конце учебной четверти, а также учебного года на­чинают проявляться в наибольшей степени психологиче­ские факторы влияния рейтинговой системы на активность учащихся. Начинается череда переписываний контрольных работ и сдачи тестов с «пятерки» на «пятерку», соревнова­ние между учениками за выход на первые места в рейтин­ге.

Какие достоинства имеет рейтинговая система?

  • Она является относительной оценочной шкалой, ко­торая сравнивает текущее положение ученика с его же положением некоторое время назад. Поэтому рейтинговая система оценивания более гуманная. Она относится к личностному способу оценивания, так как рейтинг позволяет сравнивать достижения ученика с течением времени, т.е. сравнивать ученика с самим собой по мере его продвижения в учёбе.

  • Отсутствие текущих отметок способствует устране­нию боязни получить двойку за неверный ответ, улучшает психологический климат в классе, повыша­ет активность на уроке.

  • Ученику психологически легче приложить усилия и передвинуться немного в рейтинге, например с 9 места на 8, нежели из «троечника» сразу стать «хо-

рошистом».

  • Стимулирует активную равномерную, систематиче­скую учебную работу школьников в течение четверти и учебного года.

  • Отметки, выставляемые по результатам рейтинга за четверть и за год, становятся более объективными.

  • Задает некоторый стандарт требований к оценке знаний и умений.

  • Позволяет самим учащимся определять свой балл рейтинга и проводить оценку своих достижений в учебе.

  • Позволяет осуществлять личностно-ориентированный подход в обучении, поэтому она находится в духе требований современной педагоги­ки.

У рейтинговой системы есть и недостатки - количест­во баллов, начисляемых за тот или иной вид учебной ра­боты, назначается экспертным способом (учителем), по­этому может сильно варьироваться, отражая вкусы педаго­гов. Обычно количество баллов устанавливают эмпириче­ским путем. Кроме того, небольшая часть учеников испы­тывает затруднения в ориентации по системе баллов рей­тинга и оценке своих достижений.

Для перевода баллов рейтинга в привычную 5-ти балльную шкалу отметок можно использовать следующую ориентировочную таблицу:

от 90 % максимального рейтинга и выше - отметка «5», от 80 % максимального рейтинга и выше - отметка «4», от 70 % максимального рейтинга и выше - отметка «3».

В истории отечественной школы рейтинговая система уже применялась до революции, но затем от неё отказа­лись. Сейчас она применяется лишь в незначительном числе школ отдельными учителями. Однако достаточно широкое распространение в настоящее время рейтинговой системы в вузах делает актуальным введение её в старших классах средней школы, в частности, в профильном обуче­нии информатике. Её также следует использовать для оз­накомления учащихся с такой формой учёта и контроля знаний.

3.4. Оценки и отметки в обучении

С вопросами проведения контроля тесно связана процедура оценки его результатов и выставление учащим­ся отметок. Напомним кратко основные положения дидак­тики в этой сфере.

Оценкой называют процесс сравнения знаний, уме­ний и навыков учащихся с эталонными, зафиксированны­ми в учебной программе. Оценка происходит в ходе про­цедуры контроля. Отметка - это условная количествен­ная мера оценки, обычно выраженная в баллах. В широ­ком обиходе часто оценки и отметки не разделяют. Педа­гоги обычно ещё используют различные формальные и неформальные способы оценки тех или иных действий ученика, например, одобрительное замечание, похвала, восклицание или наоборот, укоризненное замечание, на­хмуренные брови, мимика, жесты, могут даже погрозить и пальцем нерадивому ученику. В то же время отметка все­гда выставляется в баллах.

В отечественной школе практически принята 4-х балльная шкала отметок, хотя по инерции её все ещё на­зывают 5-ти балльной. За рубежом широко применяются и другие шкалы отметок. Например, на Украине недавно ввели 12-ти балльную шкалу отметок. До революции в российской школе была 6-ти балльная шкала отметок - от нуля до пяти, после революции перешли к 5-ти балльной шкале, а в современной школе даже «двойка» перестала использоваться и шкала отметок фактически стала 3-х балльной. В таком виде отметочная шкала вовсе не стиму­лирует надлежащим образом напряженный учебный труд - более того, ведет к «психологическому заражению», ко­гда большинство учеников видят, что учиться на «4» и «5» им недостижимо, а «3» и так поставят, хоть учи, хоть не учи. Эту «истину» школьники постигают очень рано, по­этому большинство перестают учиться вовсе.

Функции оценки

  1. ориентация ученика об уровне его знаний и степени соответствия нормативу;

  2. информирование об успехах и неудачах в учебе;

  3. выражение общего суждения учителя об ученике;

  4. стимулирование активной учебной деятельности.

Проводя оценку действий ученика, мы воздействуем на его интеллектуальную и волевую сферы, формируем качества личности. Важным результатом оценивания явля­ется формирование того или иного уровня притязаний школьника. Успех или неуспех учебной деятельности оп­ределяется не столько самооценкой ребенка, сколько оценочным воздействием учителя, учеников в классе, ро­дителей. Всё это влияет на формирование уровня притяза­ний ребенка.

Способы оценки

Нормативный - исходя из требований образовательного стандарта и программных требований. Этим способом обычно пользуются ученые-дидакты, и только в последние годы он начинает применяться в школе. Сопоставительный - сопоставляя с действиями, знания­ми, умениями и навыками других учеников, т.е. в сравне­нии. Им чаще всего пользуются учителя и родители. Личностный - сравнивая с прошлыми действиями, зна­ниями, умениями и навыками этого же ученика в про­шлом. Этим способом в нашей школе почти не пользуются.

Исходя из требований современной гуманистической педагогики, учителю в текущей работе нужно использовать личностный способ оценивания. Такой способ позволяет контролировать продвижение каждого ученика в его раз­витии. Нормативный способ оценивания необходим для ориентирования учащихся в своих достижениях и показа эталонных образцов учебной работы.

Оценивание знаний является для дидактики сложной проблемой, тем более при изучении такого относительно нового для школы предмета, как информатика. При оце­нивании знаний необходимо иметь в виду, что оценка -это процедура измерения. Поэтому сначала требуется ре­шить, что подлежит измерению, затем выбрать инструмен­ты для этого измерения. Как отмечалось выше, наиболее адекватным инструментом для этого выступает тест. Но в подавляющем большинстве случаев оценка знаний произ­водится экспертным путем - учителем, который решает, насколько знания, умения и навыки ученика соответствуют требованиям программы и образовательного стандарта.

Критерии и нормы оценивания и выставления отме­ток являются предметом острых споров в теории и практи­ке школьного образования. Вопрос этот остается откры­тым, несмотря на определенный прогресс и наличие раз­работанных и утвержденных критериев оценки знаний учащихся общеобразовательных школ по информатике и другим учебным предметам.

При изучении информатики на базовом уровне кри­терии должны устанавливаться исходя из требований об­разовательного стандарта.

При изучении профильных курсов критериями долж­ны служить те, которые заложены в тестах Единого госу­дарственного экзамена (ЕГЭ) по информатике и ИКТ.

Интерес представляют критерии оценки выполнения учебного проекта и его публичной защиты [3]:

  • обоснованность актуальности темы проекта и пред­лагаемых решений;

  • объем и полнота разработок, самостоятельность, за­конченность проекта;

  • уровень творчества, проявление оригинальности при раскрытии темы;

  • дизайн, стиль, соответствие стандартным требовани­ям, структура текста, качество схем, рисунков, ани­мации;

  • проявление глубины и широты знаний по теме;

  • качество доклада при защите проекта.

Нормы при выставлении отметок за устный опрос могут быть следующими:

«5» - за безупречный ответ, либо при наличии одной -двух мелких погрешностей;

«4» - при наличии в ответе 1-2 недочетов;

«3» - за 1-2 грубые ошибки, или многих недочетов и мелких погрешностей;

«2» - за незнание основного программного материа­ла.

Рассмотрим сущность понятий «грубая ошибка», «по­грешность», «недочет», «мелкая погрешность».

Грубой ошибкой считается полное искажение смысла понятий, определений, формулировки правил.

Погрешность - неточная формулировка понятия, правила, определения, которая свидетельствует о нечет­ком представлении их сущности.

Недочет - неправильное представление о предмете, но не влияющее в существенной степени на знание про­граммного материала.

Мелкая погрешность - случайная описка, оговорка, неточность, не искажающая смысла ответа или решения.

Более сложным является оценивание выполнения учащимися практических работ и заданий.

Психологические и педагогические требования к оценке

знаний

Когда учителя оценивают работу учеников, то важ­ную, а иногда определяющую роль играет то, как они это делают. Очень часто при этом допускаются ошибки, кото­рые становятся источниками конфликтов. Это и выставле­ние завышенных или заниженных отметок, стремление избегать крайностей в оценках и т.п. Недопустимым явля­ется перенос личного отношения к ученику на оценивание его знаний - как говорит В.Ф. Шаталов, если учитель по­ставил в журнале по предмету двойку за поведение, то он должен уйти из школы.

Ученики по-разному воспринимают выставляемые отметки. Плохая отметка угнетает слабых учеников, сни­жает их настроение, учебные силы и мотивы, иногда ока­зывает даже парализующее действие. Двойка восприни­мается ими как наказание и вызывает негативные пережи­вания. Эти переживания начинаются в классе и продолжа­ются дома, приводя иногда к конфликтам в семье. В таких условиях школа для ребенка становится источником не­приятностей, отбивает охоту учиться, и он совсем опускает руки .

Самая распространенная в школе отметка «тройка» может стать для учеников источником совершенно разных переживаний. Если ученик имеет низкий уровень притяза­ний и является закоренелым «троечником», то для него полученная тройка приносит удовлетворение, сохраняет ему чувство полноценности, не мешает продолжать обу­чение и нормальное развитие, но, как правило, закрепляет безразличное отношение к учебе. Такие ученики ищут признания и уважения на стороне, сближаются с себе по­добными, занимаются учебой ровно на столько, сколько надо для спокойного существования.

Если тройка у ученика появляется эпизодически, то отношение к ней зависит от того, в каком направлении продвигается ученик - от неуспевающего в середняки или наоборот.

При высоком уровне притязаний у ученика, который учится на четыре и пять, получение тройки может вызвать острое чувство неполноценности за счёт ущемленного са­молюбия и задетого престижа. Такие отрицательные пе­реживания могут привести к срывам, нарушениям дисцип­лины.

Известен случай, когда хорошо учившийся мальчик из благо­получной семьи, получив неожиданно двойку на уроке, не пошел до­мой, а пошел в ближайший лес и построил там шалаш. Он боялся, что дома его будут ругать родители. И только голод вынудил при­дти к бабушке, где его нашли сотрудники милиции.

Получение четверки может восприниматься как сни­жение результатов, если она следует за пятеркой. А может стать обнадеживающей и окрыляющей, заявкой на после­дующие успехи в учебе, если она следует за тройкой.

Поэтому учителю очень важно аргументировать вы­ставляемые отметки таким образом, чтобы:

  • учитывать возможные последствия для дальнейшей учебы ребенка и получения более высоких отметок;

  • направлять детей к улучшению учебы, прилежности и совершенствованию их учебной деятельности;

  • усиливать положительные учебные мотивы;

  • закреплять веру учеников в свои силы и успехи в уче­бе.

Большинство оценок, выносимых учителями, являют­ся вербальными и не имеют строгих критериев, но всегда играют доминирующую роль в формировании способно­сти ученика к самооценке, ибо вербальная оценка всегда эмоционально окрашена и поэтому более доходчива.

Многие учителя считают, что ученики всегда соглас­ны с их оценками, поэтому не анализируют и не аргумен­тируют свои оценочные суждения, но из-за этого часто сталкиваются с неприятием их. Если учитель предоставля­ет ученику возможность отстаивать свое мнение, тактично его направляя, то этим он помогает ему формировать соб­ственную оценочную деятельность, способствует развитию высоких моральных качеств.

Развернутые содержательные оценки ответов, сопос­тавление успехов ученика с его старыми достижениями, эмоциональная поддержка в ходе ответа весьма положи­тельно влияют на обучение и личностное развитие детей, создают атмосферу психологического комфорта.

Самые отрицательные последствия имеют проценто­мания, использование учителем нотаций и угроз, недоб­рожелательная ирония, сравнение успеваемости и спо­собностей учеников, заведомо не равных в этом отноше­нии.

Правила выставления оценок и отметок

  1. Контроль и оценка должны быть систематическими и охватывающими все важнейшие элементы знаний, умений и навыков.

  2. Оценка должна проводиться в сочетании личностного и нормативного способов. Применение контролирующих компьютерных программ не исключает оценки работы ученика со стороны учителя.

  3. Оценка и отметка должны быть гласными. Для чего можно применять ведомость открытого учета знаний (по В.Ф. Шаталову).

  4. Проводя контроль и оценку знаний, учитель должен стремиться к тому, чтобы его контроль постепенно за­менялся взаимо- и самоконтролем, самооценкой. Для этого следует обучать учащихся такой форме учебной работы, указывать способы контроля и оценивания.

  5. Давайте возможность ученикам неоднократно пере­сдавать задания с целью повышения оценки.

  6. Сочетайте разнообразные методы, формы и средства контроля, гибко меняйте тактику при выставлении от­меток.

Применение компьютерного тестирования позволяет выставлять более объективные отметки, а также дает уче­никам дополнительную возможность исправить отметку при повторном тестировании. Некоторые учащиеся, даже получив от компьютера отметку «пять» за 90% правильных ответов, делают повторные попытки добиться 100% вы­полнения задания.

Можно ли сравнивать детей между собой? Совре­менная педагогика и психология отмечают, что постоян­ный показ недостатков одних учеников и достоинств дру­гих, неблагоприятно сказывается на межличностных отно­шениях в классе и нравственном развитии каждого учени­ка. Лучше сравнивать отношение к учебе, добросовест­ность, старательность, ответственность, трудолюбие, а по­ощрять надо сотрудничество и взаимопомощь.

Что касается выставления отметок по информатике в начальных классах, то большинство педагогов склоняется к тому, что их не следует выставлять, по крайней мере, в первом полугодии. Лучше использовать развернутые вер­бальные оценки, применять игровые и соревновательные методы обучения, позволяющие самим ученикам опреде­лять свое место среди одноклассников. Более подробно об этом описано в разделе 4.

В заключение следует остановиться на таком момен­те, как использование отметок, которые выставляет учени­ку компьютерная контролирующая программа. Некоторая часть таких программ содержит блок оценивания, и после прохождения учеником процедуры контроля автоматиче­ски выставляет отметку. Причем, некоторые программы жёстко контролируют ещё и время на выполнение отдель­ных заданий и всей работы. Учителю следует с осторожно­стью пользоваться отметкой, выставленной компьютером, так как её снижение может быть вызвано случайными ошибочными действиями ученика, воспринимающим ин­формацию с экрана компьютера. Сами учащиеся, как пра­вило, далеко не всегда считают объективной отметку, вы­ставляемую машиной, поэтому при любых сомнениях и возражениях со стороны ученика учителю следует деталь­но разобраться и вынести окончательное суждение.

3.5. Организационные формы обучения инфор­матике

Основной формой обучения информатике остается урок. Тем не менее, учителями и методистами продолжа­ется поиск новых более эффективных форм организации учебного процесса на основе информационных и комму­никационных технологий, применение которых может су­щественно изменить характер школьного урока.

Особенностью курса информатики является система­тическое использование работы школьников на компью­тере. Поэтому выделяются три основных вида использова­ния кабинета вычислительной техники на уроках: демон­страция, фронтальная лабораторная работа, практикум. Кроме урока в преподавании информатики используются учебные экскурсии, местом проведения которых может быть вычислительный центр, издательство, использующее современные информационные технологии подготовки печатной продукции, диспетчерские залы и центры управ­ления и т.п. Экскурсии позволяют учащимся непосредст­венно наблюдать самые современные аппаратные средст­ва информационных технологий, процессы создания раз­нообразных информационных продуктов, работу высоко­квалифицированных специалистов. Они обеспечивают реализацию дидактического принципа связи теории с практикой. Успех экскурсии определяется её подготовкой - учитель должен предварительно ознакомиться объек­том, составить план проведения, определить познаватель­ные задания для учащихся в ходе экскурсии и после её проведения, провести на уроке инструктаж учащихся и вы­дать задания.

Важным моментом экскурсии является определение мар­шрута и порядка движения, проведение инструктажа по технике безопасности. Если экскурсия на производство, например на полиграфическое предприятие, использую­щее информационные технологии для подготовки печат­ной продукции, то необходимо договориться о сопровож­дающем ответственном лице от предприятия, выяснить, сколько учеников одновременно могут осматривать объ­ект и определить, следует ли разбивать класс на группы. Необходимо решить вопрос о том, кто будет давать объяс­нения во время экскурсии - учитель или сопровождающий от предприятия. Если учитель хорошо знает объект экскур­сии, то лучше чтобы объяснения он давал сам. Это позво­лит сосредоточить внимание детей на главном и избежать излишней детализации. Если объяснения дает сопровож­дающий, то учителю следует заранее дать экскурсоводу необходимые методические советы о порядке проведения экскурсии.

При движении по территории предприятия и производст­венным помещениям во главе группы школьников должен идти сопровождающий, а учителю следует находиться на месте замыкающего и держать под наблюдением всех учеников. Во время экскурсии необходимо показывать и рассказывать не только об объектах экскурсии, но и о ра­ботниках, их квалификации, о характере выполняемой ими работы - этим осуществляется трудовое воспитание и профориентация учащихся.

При составлении плана экскурсии следует иметь в виду, что её длительность не может превышать одного часа, по­тому что большая продолжительность утомляет учащихся, снижает их интерес и внимание. Поэтому экскурсия не должна быть «всеобъемлющей». Пусть лучше ученики хо­рошо изучат небольшой круг вопросов, нежели уйдут с объекта экскурсии с головой, полной неосознанных как следует образов и впечатлений.

Особенное впечатление ученики получают при посе­щении специализированных компьютерных выставок или выставок информационных технологий, где можно уви­деть весь спектр современной компьютерной техники и информационно-коммуникационных технологий в дейст­вии.

По завершении экскурсии необходимо обработать собранные материалы и наблюдения. Учащиеся могут под­готовить: коллекции (например, печатной продукции, бук­летов, рекламной продукции и т.п.), альбомы, выставки, стенгазеты, доклады, рефераты, презентацию, сообщение на сайте класса или школы. Большой воспитательный эф­фект имеет указание в подготовленных альбомах, на экс­понатах выставки и в других материалах экскурсии кем и когда они выполнены. Эти сведения вместе с экспонатами и материалами обычно долго хранятся в школе и состав­ляют предмет гордости её выпускников, являются матери­альным свидетельством связи школьных поколений. Неко­торые экспонаты со временем могут представлять даже этнографический интерес. В настоящее время многие учи­теля практикуют съёмку экскурсии видеокамерой, что по­зволяет затем использовать отснятый материал при подго­товке отчёта и при проведении занятий. Подведение ито­гов экскурсии можно проводить в форме беседы с оценкой полученных знаний и выполненной работы.

В преподавании информатики находит новое место коллективная работа учащихся, которую легко можно осуществить в компьютерном классе с локальной сетью. Все это позволяет нацелить учебный процесс на формиро­вание социально активной личности, умеющей действо­вать, планировать и оптимально организовывать свои дей­ствия в составе коллектива.

Кроме урока процесс обучения в школе осуществля­ется с помощью других форм - это предметные кружки, экскурсии, факультативы, олимпиады, домашняя работа и др. Эти формы еще называют внеклассной и внеурочной работой. Однако это деление несколько условно, напри­мер, есть урок-экскурсия. Они дополняют и расширяют ос­новную форму учебной работы, являются её составной ча­стью, увеличивают возможности обучения учащихся, по­зволяют удовлетворить их различные запросы. Эти формы работы не имеют такой строгой регламентации, поэтому проходят в более непринужденной по сравнению с уроком обстановке.

Домашняя работа является важным видом работы и всегда рассматривается как неотъемлемая составная часть процесса обучения. Необходимость выполнения до­машних заданий вытекает из необходимости учета в про­цессе обучения объективной закономерности - кривой за­бывания. Больше всего информации забывается в первые часы и сутки после восприятия изучаемого материала. По­этому, чтобы предупредить забывание изученного на уро­ке материала, его следует повторять в ходе выполнения домашнего задания.

Выполнение домашних работ позволяет решать сле­дующие основные задачи:

  • закрепление и расширение полученных на уроках знаний;

  • воспитание самостоятельности, ответственности и добросовестности;

  • развитие самоконтроля и самоорганизации путем соблюдения режима дня, организации рабочего места.

Выдавая домашнее задание, учитель обычно ориен­тируется не на сильного или слабого, а на некоторого среднего ученика. А между тем известно соотношение Г.

Клейна - 1 : 6, которое показывает отношение времени, затрачиваемого на подготовку домашнего задания силь­ным учеником, к аналогичным затратам времени слабым учеником. Это соотношение показывает, что задание не следует выдавать ни в расчете на сильного, ни на слабого, ни даже на среднего ученика, потому что и в этом случае слабый ученик будет перегружен, а сильный будет недог­ружен и станет бездельничать. Единственный разумный выход из этого противоречия - выдача дифференцирован­ного домашнего задания со свободным выбором учени­ками варианта. При этом обязательно следует давать ин­струкцию по выполнению задания. Хронометраж уроков показывает, что опытные учителя на комментирование домашних заданий тратят 3 - 4 минуты.

В настоящее время достаточно многие городские школьники имеют дома компьютер, поэтому у части учи­телей возникает соблазн давать таким ученикам индиви­дуальные задания, которые следует выполнять на домаш­нем компьютере. Однозначное отношение к таким зада­ниям высказать сложно, но учителю нужно всегда при этом поставить себя на место тех детей, которые компью­теров дома не имеют, и представить их реакцию на эту си­туацию.

Призывы отдельных учителей и родителей организо­вать обучение без домашних заданий есть результат мод­ных веяний, которые не учитывают реалий практической работы в школе. Учеба без домашних заданий резко сни­жает качество обучения. Поэтому отказываться от много­вековой практики выполнения домашних заданий нельзя -следует эту работу рационально организовывать, обучать учеников и консультировать их родителей правильным приемам ее выполнения.

Дополнительные занятия с отстающими в учебе учащимися. Они имеют цель предупреждения отставания учащихся и преодоления неуспеваемости. Обычно органи­зуются для небольшой группы учеников или индивидуаль­но в форме дополнительных занятий во внеурочное вре­мя, которые могут носить добровольный или обязатель­ный характер. Для того чтобы эта работа была эффектив­ной, учителю следует, прежде всего, установить характер и причину отставания каждого ученика, а затем наметить программу оказания необходимой помощи.

Обычно у слабоуспевающих учеников недостаточно сформированы такие составляющие элементы умственных действий как анализ, синтез, абстрагирование, обобщение. Это проявляется в неумении выделять главное и основное в содержании учебного материала, устанавливать связи между понятиями. Для таких детей характерны: медлен­ный темп учебной работы, быстрый распад ранее усвоен­ных знаний, затруднения в усвоении нового материала, умственная пассивность, потребность в постоянном управ­лении и опеке. Поэтому с этими учениками следует вести кропотливую работу по формированию и закреплению, сначала общих приемов умственных действий, а затем и специфических для данного предмета. Для этой работы следует привлекать родителей, а также сильных учащихся. Однако эти дети могут показывать определённые успехи в использовании таких ранее освоенных ими навыков рабо­ты со средствами информационных технологий, которые относятся к моторным навыкам: набор текста, рисование и раскрашивание средствами графического редактора и т.п. Эту особенность следует учитывать при организации учеб­ной деятельности и поощрения таких учащихся.

Часто отставание в учебе связано с плохим воспита­нием, поэтому следует также вести индивидуальную вос­питательную работу с ребёнком и с его семьей.

3.6. Типы уроков по информатике

Уроки можно классифицировать по различным при­знакам: по дидактическим целям, по применяемым мето­дам обучения, по способам организации учебной деятель­ности и др. Наиболее приближена к реальным нуждам учителей информатики классификация по дидактическим целям, потому что она является определяющей для по­строения всего урока. По дидактическим целям уроки подразделяются на следующие типы:

  • урок изучения нового материала;

  • урок формирования умений и навыков;

  • урок обобщения и систематизации знаний;

  • урок практического применения знаний;

  • урок контроля и коррекции знаний, умений и навы­ков;

  • комбинированный урок.

Урок изучения нового материала. На этом уроке уча­щиеся овладевают новым учебным материалом, который в курсе информатики достаточно обширен. Им приходится изучать новый материал, осмысливать его, усваивать ряд новых понятий. Учителю необходимо в ходе урока органи­зовывать первичное закрепление материала, формировать умения и навыки. Структура такого урока обычно состоит из следующих этапов:

  1. организационный момент;

  2. опрос учащихся по пройденному материалу;

  3. мотивация учащихся к изучению нового материала;

  4. изучение нового материала;

5. первичное закрепление нового учебного материа-
ла;

6. подведение итогов и выдача домашнего задания.
По информатике в чистом виде такой урок применя-
ется редко - чаще всего новый материал для изучения
включают небольшими дозами в комбинированный урок.

Урок формирования умений и навыков. В ходе тако­го урока обычно решается несколько дидактических задач: повторение и закрепление изученного материала, приме­нение знаний на практике, формирование умений и навы­ков, контроль и коррекция умений и навыков. Типичными видами таких уроков являются: практическая работа, ла­бораторная работа, практикум. Структура этих уроков от­личается большим разнообразием и определяется част­ными дидактическими задачами. В ходе каждого такого урока учителю приходится выполнять большой объём ра­боты по организации и управлению учебной деятельно­стью учащихся, так как обычно у них существенно разный уровень сформированности необходимых умений и навы­ков, различна и скорость их формирования. Особенно это относится к работе в компьютерном классе в начале изу­чения курса.

Урок обобщения и систематизации знаний. На та­ком уроке обычно ставятся две дидактические цели - про­верка усвоения главного учебного материала на уровне обобщения и проверка знаний по всему программному материалу, относящемуся к отдельной теме, разделу, учебной четверти или учебному году. На таких уроках учи­тель показывает важность ключевых вопросов учебного материала, его связь с другими разделами курса, место в системе знаний по предмету. Обычно о проведении такого урока учащиеся информируются заранее, дается подгото­вительное домашнее задание, указываются вопросы для повторения. В старших классах для обобщения и система­тизации знаний можно применять уроки-семинары.

Хорошие результаты даёт использование опорных конспектов, различного вида свёрток информации, учеб­ных заданий на построение обобщающих схем и таблиц. Примером такой обобщающей таблицы может служить таблица 3.1.

Таблица 3.1

Пример обобщающей таблицы при изучении работы
компьютера [3]

Функция

Человек

Компьютер

Хранение информации

Память

Устройства памяти

Обработка информации

Мышление

Процессор

Приём информации

Органы чувств

Устройства ввода

Передача информации

Речь, двигательная система

Устройства вывода

При составлении заданий на обобщение и система-

тизацию знаний учитель должен соблюдать следующие требования:

  • Выделять и указывать признаки, на основе которых должно идти обобщение.

  • Включать в систему заданий все типичные основ­ные случаи в пределах заданной области обобще­ния. При этом сначала следует выдавать задания, содержащие наиболее отличающиеся случаи, а за­тем - с похожими ситуациями.

  • Решать задачи, как с положительными, так и с от­рицательными и неопределёнными ответами.

Урок практического применения знаний. На уроках этого типа решаются дидактические задачи: закрепление ранее усвоенных знаний, применение полученных знаний на практике, формирование умений и навыков. Такими уроками являются: урок - самостоятельная работа, урок -практическая работа, урок - лабораторная работа, урок -практикум. В структуре уроков этого типа обычно присутствуют:

  • повторение;

  • закрепление;

  • применение знаний в несколько изменённой си­туации;

  • элементы контроля и систематизации знаний. При выполнении практической работы учащиеся

решают разного типа задачи, строят блок-схемы алгорит­мов, пишут программы, выполняют задания на компьюте­ре. Для подготовки уроков этого типа учителю необходимо тщательно подбирать дидактический материал с учетом индивидуальных различий учащихся в классе так, чтобы все они были загружены работой в меру своих познава­тельных возможностей и умений работы на компьютере.

В ходе выполнения лабораторной работы ставится дидактическая цель формирования и закрепления навы­ков работы на компьютере с программными средствами. Лабораторная работа должна снабжаться подробной ин­струкцией по её выполнению, текст которой может быть отпечатан на бумаге или представлен в виде текстового файла в памяти компьютера. Обычно учащиеся выполняют лабораторные работы в компьютерном классе фронталь­но, т.е. все выполняют работу по одной теме. При этом ка­ждый ученик может получать отдельные индивидуальные задания, например, при составлении электронной таблицы

использовать свои численные данные. Часто бывает ситуа­ция, когда продвинутые ученики могут выполнять более сложные задания и даже работать с различными про­граммными средствами. Для таких учеников обязательно нужны индивидуальные задания.

В ходе лабораторной работы учителю необходимо отслеживать её выполнение каждым учеником и при не­обходимости оказывать им оперативную помощь. При этом удобно использовать локальную компьютерную сеть. В случае если будет обнаружено, что часть учащихся до­пускает однотипную ошибку, то учитель должен остано­вить работу всех учеников, указать на неё и объяснить правильный прием работы.

В ходе выполнения практикума учащиеся получают индивидуальные задания, обычно рассчитанные для вы­полнения на нескольких уроках. Часть заданий может вы­полняться дома, например, работа с литературой, подбор необходимого материала. Возможно выполнение части работы на домашнем компьютере. Работу над учебными проектами также целесообразно организовать в ходе практикума. Для этого учителю следует специально плани­ровать её в начале учебного года при подготовке кален-дарно-тематического плана.

В ходе практикума учителю приходится так органи­зовать работу на компьютере, чтобы её длительность не превышала санитарно-гигиенических норм для учащихся соответствующего возраста. Для этого следует чередовать работу на компьютере с другими видами учебной дея­тельности. Типичным дидактическим приёмом в этом слу­чае может быть организация общих перерывов в ходе уро­ка для обсуждения промежуточных результатов выполне­ния работы, обмена опытом, контроля учащихся, проведе­ния физкультминутки и гигиенических упражнений для снятия усталости глаз.

Приведем фрагмент план-конспекта урока-лабораторная работа [3].

Лабораторная работа «Создание презентации на основе шаблона оформле­ния»

1шаг. Открытие программы

выполнить команду Пуск/Программы/Ролл/егРотт..

2шаг. Оформление слайда

  • выполнить команду Создание/Из шаблона оформ­ления;

  • просмотреть предложенные шаблоны с использо­ванием полосы прокрутки;

  • задать оформление одинарным щелчком по вы­бранному шаблону.

3шаг. Наполнение первой страницы

  • задать заголовок презентации (название проекта);

  • задать подзаголовок презентации (ФИО автора про­екта).

4шаг. Создание нового слайда

• выполнить команду Вставка/Создать слайд.

5шаг. Выбор разметки слайда

  • выполнить команду Формат/Разметка слайда;

  • выбрать подходящие макеты для текста, либо маке­ты с графическими элементами, либо с совмещён­ными возможностями;

  • создать необходимое количество слайдов.

6шаг. Сохранение программы

  • выполнить команду Файл/Сохранить как...;

  • задать имя файла и нажать кнопку «Сохранить».

7шаг. Использование эффектов

  • выделить текст или рисунок;

  • выполнить команду Показ слайдов/Эффекты ани­мации;

  • выбрать в появившемся списке подходящие эффек­ты .

8шаг. Просмотр презентации

• нажать кнопку Показ слайдов.

9шаг. Редактирование презентации

Урок контроля и коррекции знаний, умений и навы­ков. Число таких уроков обычно невелико, чаще всего кон­троль включается в качестве фрагмента в комбинирован­ный урок. Целью этих уроков является оценка уровня обу-ченности школьников, внесение в процесс обучения тех или иных корректирующих изменений. Обычно для этого проводятся различные виды опросов, диктанты, контроль­ные и самостоятельные работы, тесты, зачеты. В структуре такого урока присутствуют:

  • вводная часть в виде инструктажа учеников о пред­стоящей работе;

  • основная часть по выполнению предложенного за­дания, включающая оперативный контроль (часто с помощью компьютерной программы) и консульта­цию учителя;

  • заключительная часть с анализом типичных ошибок и коррекцией усвоенных знаний, умений и навы­ков.

В ходе уроков такого типа можно эффективно ис­пользовать различные контролирующие программы, а также программы-тренажеры.

Комбинированный урок. Уроки этого типа наибо­лее распространены, что обусловлено возможностью бо­лее гибко планировать его структуру, учитывать изменение

работоспособности учащихся в ходе урока, решать не­скольких дидактических задач. Санитарно-гигиенические ограничения на длительность работы учащихся на компь­ютере вынуждают учителя большую часть уроков плани­ровать в виде комбинированного урока. При изучении ин­форматики в начальных классах этот тип урока наиболее часто применяется ещё из-за того, что младшие школьни­ки не могут длительно сосредотачиваться на выполнении одного типа деятельности, и им необходима перемена ви­дов работы.

Недостатки комбинированного урока состоят в том, что в его ходе даже опытному учителю часто не хватает времени на опрос, на усвоение новых знаний и на их за­крепление.

Следует отметить, что описанные выше типы уроков в чистом виде почти не встречаются, за исключением ком­бинированного. В каждый тип урока вплетаются элементы уроков других типов, однако, доминирует какая либо одна дидактическая задача. Кроме того, на уроке решаются и воспитательные задачи, которые не всегда могут найти от­ражение в структуре существующих типов уроков.

В последние годы в практике работы школы и учите­лей информатики появилось новое направление - прове­дение интегрированных уроков. Такой урок характеризу­ется тем, что на нём изучается учебный материал, относя­щийся к разным предметам, но объединенный одной об­щей темой, объектом или применением средств инфор­мационных технологий. Преимуществом такого построе­ния обучения является то, что оно позволяет учащимся с разных сторон познавать тот или иной предмет, увидеть его в разносторонней целостности. В старших классах на­чинают практиковать изучение интегрированных учебных курсов, объединяющих несколько предметов вокруг опре­деленной темы. Например, известны интегрированные курсы физики и информатики, химии и биологии. Однако опытного материала по проведению интегрированных уроков и учебных курсов накоплено мало, поэтому мето­дические рекомендации по их проведению имеют лишь общий характер.

3.7. Использования кабинета вычислительной техники на уроках

Как уже отмечалось выше, кабинет вычислительной техники обычно используется учителем на уроках для де­монстрации, фронтальной лабораторной работы, прове­дения практикума и внеклассной работы.

Демонстрации учитель обычно проводит, используя монитор большого размера, подключенный к компьютеру. В последнее время всё большее распространение получа­ют мультимедийные электронные проекторы, которые можно использовать в незатенённых помещениях для де­монстрации цветного изображения с компьютера. Инте­рактивная доска также позволяет проводить демонстра­ции различных объектов: блок-схем алгоритмов, графиков, фрагментов программ и т.п. При работе с локальной сетью учитель может посылать с учительского компьютера де­монстрируемое изображение на компьютеры учащихся и даже пересылать им целые демонстрационные програм­мы. Все это позволяет эффективно реализовывать принцип наглядности и достигать основной цели демонстрации -восприятие учениками новой учебной информации.

Лабораторная работа проводится обычно в виде фронтальной работы, когда все учащиеся одновременно работают на своих рабочих местах с программными сред­ствами. Эти средства могут использоваться с различными дидактическими целями: освоение нового материала (обычно с помощью обучающей программы), закрепление нового материала (с помощью программы-тренажера), проверка усвоения полученных знаний и умений (с помо­щью контролирующей программы). При этом действия учеников могут быть синхронными, или они могут рабо­тать в различном темпе. Роль учителя при фронтальной лабораторной работе состоит в наблюдении за работой учащихся (в том числе и через локальную сеть) и оказании им оперативной помощи.

Фронтальные лабораторные работы могут быть как кратковременными, так и проводиться целый урок. В старших классах они могут выполняться на спаренных уро­ках, но так чтобы время работы на компьютере на первом часе занятий не превышало 30 минут, а на втором - 20 ми­нут. Поэтому вначале учитель дает общий инструктаж по работе, выдает индивидуальные задания, показывает приемы их выполнения, а затем учащиеся делают работу. После перерыва они продолжают её выполнение в тече­ние ещё 20 минут, а оставшуюся половину второго урока учитель принимает отчеты по работе и подводит итоги.

Практикум проводится по индивидуальным задани­ям в ходе самостоятельной работы в течение одного, двух или более уроков. При этом часть задания может выпол­няться вне урока и дома. Обычно такие задания выдаются для отработки умений по целому разделу или теме курса. Учащиеся сами решают, когда им работать за компьюте­ром, а когда - с книгой или с тетрадью. В ходе практикума учитель наблюдает за ходом работы учеников, оказывает им помощь. При необходимости он может остановить ра­боту и обратить внимание всех учащихся на типичные ошибки, или провести обсуждение общих вопросов. Учи­тель также должен следить за тем, чтобы время непре­рывной работы учащихся за компьютером не превышало допустимых норм.

3.8. Дидактические особенности преподавания информатики

Обучение школьников в условиях постоянного досту­па к компьютеру обычно происходит при повышенном эмоциональном состоянии учащихся. Это происходит по­тому, что при правильной организации обучения и форму­лировки заданий школьник очень скоро обнаруживает со­стояние власти над «умной машиной», а это придает ему уверенности, создаёт естественное стремление поделить­ся своими знаниями с товарищами. Возникает благодатная почва для создания на уроках такой организации обучения и контроля знаний, при которой наиболее успешно рабо­тающие ученики начинают выполнять роль консультантов и помощников учителя (в белл-ланкастерской системе взаимного обучения их называют мониторами) [37]. Эта особенность также присуща распространённой в США пе­дагогической системе, именуемой планом Трампа. В этих условиях происходит ускоренное обучение всех учащихся, а также самих мониторов. На уроках информатики в ком­пьютерном классе можно часто наблюдать, что объясне­ние и показ действий товарищем более эффективен, чем учителем. Это явление обусловлено спецификой работы на компьютере и требует более глубокого исследования. Творческие учителя используют этот феномен при органи­зации обучения, как на уроках, так и при проведении вне­классных занятий по информатике, летних школ юных про­граммистов, олимпиад, компьютерных клубов, для кото­рых характерна большая свобода общения школьников разного возраста. При этом часто возникают ситуации, ко­гда младший школьник консультирует старшего, ученик консультирует студента, а студент - преподавателя. Возни­кающая при этом демократическая система взаимоотно­шений сплачивает детей в достижении общей цели. Ин­формационные технологии быстро развиваются, и ученики могут раньше учителя узнать о новинках компьютерной техники. Поэтому фактор обмена знаниями, передачи зна­ний от более компетентных учеников к менее компетент­ным, начинает выступать как мощное средство повышения эффективности учебно-воспитательного процесса и интел­лектуального развития учащихся.

3.9. Внеклассная работа по информатике

Помимо урока процесс обучения в школе осуществ­ляется с помощью других форм. Они дополняют и расши­ряют основную форму учебной работы, являются её со­ставной частью. К ним относятся: предметные кружки, компьютерные клубы, экскурсии, факультативы, олимпиа­ды и др. С подачи академика А.П. Ершова уже много лет в нашей стране особую популярность имеют летние школы юных программистов. Все эти формы еще называют вне­классной и внеурочной работой. Однако это деление не­сколько условно, например, есть урок-экскурсия. Все эти формы работы расширяют и дополняют возможности обу­чения учащихся, позволяют удовлетворить различные за­просы учащихся, повышают интерес к предмету, расширя­ют возможность творческого раскрытия и выражения. Они не имеют такой строгой регламентации, поэтому проходят в более непринужденной по сравнению с уроком обста­новке, характеризуются разнообразием форм и видов.

Предметные кружки по информатике обычно соз­даются для учащихся средних и старших классов, но могут организовываться и для младших школьников, например, кружок по изучению иностранного языка с помощью ком­пьютера. Работа в компьютерном кружке способствует развитию познавательных интересов учеников, положи­тельно сказывается на их отношении к учебе, повышает качество обучения, позволяет всем школьникам приоб­щиться к компьютерной технике и современным инфор­мационным технологиям. Для одаренных школьников ра­бота в кружке позволяет реализовать свои дарования, приобрести друзей по интересам, заниматься интересной и нужной работой. Содержанием работы учащихся может быть освоение информационных технологий, углубленное изучение компьютера и аппаратных средств, изучение цифровой фотографии и т.п. Активно работающий кружок может выступить инициатором и организатором проведе­ния тематического школьного вечера или стенной газеты, создателем сайта школы.

Программу работы кружка учитель составляет само­стоятельно в начале учебного года и утверждает её у за­местителя директора по учебной работе. Периодичность занятий кружка обычно составляет 1 час в неделю. Участ­вовать в работе кружка могут ученики разного возраста.

Факультативы имеют цель расширение знаний и практических навыков учащихся, развитие их познаватель­ных интересов, способностей, проведение профориента-ционной работы. Их организация должна быть согласова­на с родителями школьников и учитывать их пожелания. Содержание обучения на факультативах определяется ти­повыми учебными программами, которые согласованы с

программами обязательных предметов. Для примера приведем названия некоторых факультативов:

  • Делопроизводство на компьютере.

  • Настольные издательские системы.

  • Компьютер и музыка.

  • Цифровая фотография.

Олимпиады по информатике и программированию становятся всё более популярными среди учащихся и учи­телей. Они проводятся на уровне школы, города, района, области, региона, страны. В 2007 году на государственном уровне был определен «Порядок проведения олимпиад школьников» и разработано «Положение о Всероссийской олимпиаде школьников», которая проводится в 4 этапа: школьный, муниципальный, региональный и заключи­тельный. Много лет команда российских школьников и студентов становится победительницей или призером ме­ждународных олимпиад по информатике. В 2006 году ко­манда студентов Саратовского государственного универ­ситета стала победительницей всемирной олимпиады по программированию, которая проходила в США, а в 2007 году она заняла второе место.

Проведение олимпиады является достаточно слож­ным делом даже на уровне школы и района. Для её орга­низации требуется значительное количество персональных компьютеров, привлечение квалифицированных специа­листов по информатике и вычислительной технике, фор­мирование оргкомитета и жюри.

Обычно олимпиада проводится в два тура - теоре­тический и практический. Теоретический тур чаще всего включает в себя выполнение заданий по решению задач, составлению алгоритма. В ходе практического тура участ­ники пишут программу на одном из языков, отлаживают её на компьютере, выполняют тестовый расчёт.

Учителю информатики следует поощрять различ­ным образом участников олимпиад. А победителям и при­зерам региональных этапов Всероссийской олимпиады засчитывается экзамен государственной (итоговой) атте­стации без процедуры сдачи.

Школьная электронная печать. С появлением в школе компьютеров и принтеров школьная стенная печать получила новый импульс для развития. Возможность на компьютере оперативно и качественно готовить тексты, цветные рисунки, фотографии привлекает школьников, по­зволяет освещать актуальные вопросы школьной жизни. Участники компьютерного кружка могут выпускать кален­дари, информационные листки, обзоры новинок компью­терной техники. В школьной печати обычно помещают за­метки и юмор из жизни компьютерщиков и программи­стов, занимательные задачи и задачи повышенной труд­ности, ребусы, кроссворды, загадки и т.п. Некоторые шко­лы имеет собственные страницы в Интернете, выпускают электронные газеты. Главными требованиями к школьной печати являются полезность, интересное оформление и содержание, доступное для широкого круга учащихся.

3.10. Подготовка учителя к уроку

Успех или неудача урока во многом зависят от той подготовки, которую проведет учитель. Подготовка состо­ит из двух этапов - планирование системы уроков по теме и планирования каждого конкретного урока.

Планирование системы уроков по теме или темати­ческое планирование должно начинаться с изучения учеб­ной программы по предмету и содержания образователь­ного стандарта. Это позволит увидеть структуру предмета, место темы и предстоящего урока. Система уроков отра­жается в календарно-тематическом плане, который обыч­но составляется в начале учебного года.

При планировании конкретного урока начинающему педагогу следует вначале проработать материал соответ­ствующего параграфа учебника, изучить методическую ли­тературу с целью ознакомления с рекомендуемыми мето­диками проведения урока. Затем необходимо подобрать программные и иные средства обучения, проверить их со­ответствие содержанию материала урока. Учителю реко­мендуется самому пройти компьютерное тестирование, если оно предполагается на уроке. Это позволит квалифи­цированно оказать помощь ученикам, избежать неожи­данностей на уроке.

При использовании технических средств, например, кодоскопа, диапроектора или электронного проектора, следует проверить их работоспособность, убедиться в хо­рошей видимости демонстрируемого с ученических мест.

Для начинающего учителя обязательным является написание так называемого плана-конспекта или поуроч­ного плана. Даже опытные учителя используют поурочные планы, составленные в той или иной - краткой или раз­вернутой, в наиболее приемлемой для них форме. План для учителя - это опора, это руководство к действию. Он не должен сковывать учителя - при необходимости от него можно отойти, внести коррективы по ходу урока. План следует составлять так, чтобы по возможности он отражал действительный ход работы учителя на уроке. Он может быть достаточно подробным, и оформлен так, чтобы при необходимости в любой момент урока им можно было легко воспользоваться.

План-конспект может иметь следующую примерную структуру:

  1. Название темы урока, его номер, дата проведения, тип урока.

  2. Цель урока - обучающая, развивающая, воспита­тельная; задачи урока.

  3. Оснащение урока средствами наглядности, ТСО, компьютерным оборудованием и программными средствами.

  4. Структура урока по этапам с указанием распределе­ния времени.

  5. Содержание учебного материала в принятой после­довательности, с указанием применяемых методов обучения и методов учения школьников, используе­мых программных средств.

  6. Домашнее задание.

  7. Список использованных литературных источников.

Отдельно следует продумать и даже набросать вари­ант распределения записей на классной доске, особенно когда излагается важный материал, требующий большого количества записей, изображения блок-схем алгоритмов, записи условий задач и т.п. Информацию, которую надо будет воспроизвести учителю на доске, следует выделить в план-конспекте цветом.

Если на уроке планируется использование вычисли­тельной техники, то нужно предусмотреть время, необхо­димое для запуска компьютеров в работу и загрузки нуж­ных программных средств. Если при этом в кабинете рабо­тает лаборант, то ему следует заранее дать инструктаж по подготовке соответствующего аппаратного и программно­го обеспечения.

Что касается домашнего задания, то его не обяза­тельно давать в конце урока - начинающему учителю луч­ше это сделать после объяснения нового материала и пе­ред закреплением, когда уже видно, как ученики его ус­воили. Кроме того, в этом случае будет исключена часто встречающаяся ситуация, когда домашнее задание дается под самый «занавес» урока, когда ученики, как говорится, «сидят на чемоданах», а то и после звонка. Дать домашнее задание во время звонка или после - это означает не дать его совсем. Некоторые начинающие учителя в стремлении избежать такой ситуации дают домашнее задание в начале урока, но в этом случае возникает психологически нега­тивная ситуация для ученика - ещё не изучили новый ма­териал, а уже дают по нему на дом задание! Кроме того, учитель не сможет в полной мере прокомментировать вы­даваемое задание. По времени урока наиболее приемле­мым является выдача домашнего задания примерно на 35-той минуте урока, когда наблюдается пик утомления школьников и следует сделать переключение вида дея­тельности.

Сама выдача домашнего задания должна быть сде­лана в развернутой форме, в виде своеобразного инструк­тажа по выполнению работы дома, с обязательным пока­зом по учебнику какие параграфы и на каких страницах следует прочитать, что необходимо запомнить, что вы­учить наизусть, какие упражнения выполнить. На это не следует жалеть времени, что способствует формированию у школьников навыка самостоятельного выполнения до­машней работы.

Важным моментом при планировании урока являет­ся учет возможностей учащихся. Это касается в первую очередь выбора методов и средств обучения, использова­ния программных средств, а также распределения време­ни на уроке для опроса, объяснения нового материала, работы на компьютере.

При необходимости учитель может по одному уроку составить два разных поурочных плана в случае, если он работает в параллельных классах, которые значительно отличаются по уровню подготовки и общего развития.

Некоторые учителя практикуют следующую форму подготовки дидактического оснащения к уроку. На каждый урок заводится отдельный конверт большого формата, в который, помимо план-конспекта, вкладывается различ­ный дидактический и дополнительный материал: карточки контроля знаний, раздаточный материал, иллюстрации для кодоскопа, слайды, фотографии, вырезки из газет и журналов с интересным дополнительным материалом, диски и дискеты с программами и иллюстрациями и т.п. Такой конверт позволяет удобно хранить весь дидактиче­ский материал урока в одном месте, легко дополнять его, при необходимости заменять устаревший материал или пришедший в негодность. Со временем в нем накаплива­ется довольно много дидактического материала, который можно использовать при появлении нескольких минут свободного времени на уроке или во внеклассной работе.

Подготовка к уроку включает и подготовку учеников к работе на уроке. Эта подготовка учащихся включает: озна­комление с планом изучения темы, ориентировку на со­держание предстоящей работы, показ её перспектив, на­целивание на будущие результаты.

В план-конспект следует включать перечень вопро­сов для контроля усвоения учебного материала. Этих во­просов должно быть достаточное количество, чтобы при необходимости использовать их как резерв времени. На­чинающему учителю полезно записать вкратце и ответы на них.

Рекомендации по проведению уроков

  1. Тщательно готовьтесь к каждому уроку, готовьте ком­пьютеры и программные средства.

  2. Перед началом урока проверьте, всё ли готово к работе.

  3. Всегда начинайте урок с приветствия учеников.

  4. Обращайтесь к ученикам по имени - это располагает их к учителю, потому что для человека звук своего имени все­гда приятен.

  5. Не начинайте урок с вопроса: «Кто не выполнил домаш­нее задание?», чтобы не приучать учеников к мысли, что невыполнение домашнего задания есть обычное дело.

  6. Не стремитесь «втиснуть» в урок как можно больше ин­формации. Помните педагогическую притчу: молодой учи­тель на уроке озабочен тем, чтобы всё сказать при объяс­нении, а старый - не сказать чего-либо лишнего.

  7. Лучшее средство поддержания дисциплины - это инте­ресный и содержательный учебный материал, увлекатель­ное объяснение, интересные задания для выполнения на компьютере.

  8. Чаще обращайтесь с вопросами, просьбами и поруче­ниями к тем ученикам, которые склонны к нарушениям дисциплины и отвлечению на посторонние дела.

  9. Выбирайте в классе себе такое место, откуда все учени­ки могут вас видеть, и вы можете всех видеть. Однако не стойте на одном месте, но и не расхаживайте всё время по классу. Каждый ученик должен быть уверен, что вы в лю­бой момент можете оказаться около него.

10) При работе в компьютерном классе не сидите всё
время за учительским компьютером, даже если у вас хо-
рошо действует локальная сеть. Перемещайтесь по классу,
наблюдайте за приёмами работы учеников, их манерой действий за компьютером, чаще поощряйте хорошую ра­боту и успехи.

  1. Не употребляйте бранных слов и не делайте длинных нравоучений, не иронизируйте и не допускайте насмешек, старайтесь не делать лишних замечаний.

  2. Не допускайте появления любимчиков, доносчиков, а также изгоев. Любите всех своих учеников, и они будут любить вас.

  3. Старайтесь, чтобы на уроке был опрошен каждый уче­ник или хотя бы к каждому вы обратились по ходу урока. Даже если вы применяете для опроса компьютерные про­граммы, старайтесь использовать также и устный опрос.

  4. Выставляемые оценки мотивируйте и комментируйте, указывайте ученику, что ему необходимо сделать, над чем ещё поработать, чтобы повысить свои оценки. Старайтесь отметить положительные сдвиги в учёбе слабоуспевающих учеников, даже если они не столь значительны, однако не делайте это слишком часто.

  5. Заканчивайте урок общей оценкой работы класса и отдельных учеников.

  6. Всегда заканчивайте урок со звонком.

  7. Будьте оптимистом и повышайте своё мастерство.

После проведения урока учителю необходимо про­вести его самоанализ, определить, что хорошо получилось, а что нет. Наметить меры для устранения допущенных не­достатков, как в своей деятельности, так и в организации деятельности учеников, в работе компьютерной техники и программного обеспечения. Такой анализ необходимо де­лать сразу после проведения урока, по свежим впечатле­ниям и кратко записать выводы. По выражению В. Ф. Ша­талова, учителя-новаторы отличаются от обычных учите­лей одним - всё что делают, они записывают. Потом к этим записям можно вернуться даже через несколько лет и проанализировать свою работу с позиций приобретенно­го опыта, сделать выводы. При необходимости запишите в журнал для лаборанта замечания о работе аппаратных и программных средств.

В ходе самоанализа необходимо остановиться на следующих вопросах:

  • Была ли достигнута цель урока?

  • Что в ходе урока оказалось неожиданным и не пре­дусмотренным при планировании?

  • Какие были допущены ошибки и просчеты, неудач­ные действия?

  • На какие вопросы и действия учеников не смог адек­ватно среагировать?

  • Как функционировали компьютерная техника и про­граммные средства?

Учителю можно также рекомендовать для анализа и самоанализа урока те или иные развернутые схемы, при­веденные в учебниках по дидактике [4].

3.11. Деятельностный подход к обучению ин­форматике

Компьютерные программы для обучения начали соз­давать ещё в конце 1950 годов, но широкое применение они получили лишь в 1980 годы с появлением персональ­ных компьютеров. Но до сих пор место и роль компьюте­ров в обучении не получили должного теоретического обоснования со стороны ученых-педагогов. Остановимся на возможности эффективно осуществлять с помощью компьютерных средств деятельностный подход к обуче­нию, об актуальности которого говорит современная педа­гогика. У истоков деятельностного подхода к обучению стоит теория поэтапного формирования умственных дей­ствий и понятий П.Я. Гальперина. Он первый пришел к по­ниманию того, что целью обучения должно быть обучение человека умению действовать [38].

Теория деятельностного обучения, которую в по­следнее время развивает профессор Г.А. Атанов [9, 35] и другие отечественные ученые-дидакты, говорит о том, что конечной целью обучения должно быть не получение зна­ний, а формирование способов деятельности. А знаниям можно научиться только в процессе их использования, в применении их, т.е. в процессе деятельности. Знать что-либо означает не просто помнить определённые знания, а уметь выполнять определённую деятельность, связанную с этими знаниями. Таким образом, содержанием обучения должна быть система действий, а также знания, необхо­димые для освоения этой системы действий.

В традиционном обучении обучение деятельности если и присутствует, то в минимальном объеме, а основ­ным содержанием остается «усвоение готовых знаний». Поэтому традиционное обучение называют еще «знание-вым». В нем главенствующим являются знания. Считается, что именно ради знаний и осуществляется обучение. Такое понимание цели обучения считается привычным и не вы­зывающим сомнений. Ошибочность этого подхода стала осознаваться с конца 1950 годов, когда психолог и педагог П.Я. Гальперин в своих исследованиях показал, что цель обучения - это дать человеку умения действовать, а зна­ния должны стать средством обучения действиям.

В условиях традиционной системы обучения учителю организовать именно непрерывную деятельность учащих­ся достаточно трудно. У методистов и учителей с самого начала не вызвало особого энтузиазма введение в школе в середине 1980 годов безмашинного варианта курса ин­форматики с его изучением алгоритмизации и «бумажного программирования». Но в то время за 3-4 года стала ус­пешно решаться задача оснащения всех школ вычисли­тельной техникой, что позволило организовать уже ма­шинный курс информатики и сделать обучение прибли­женным к деятельностному. Это, а также бум компьютери­зации общества, сделали информатику весьма популярной у детей всех возрастов. Изучение компьютера привлекает их именно возможностью что-то на нём сделать, в частно­сти, и поиграть. Деятельность, понимаемая детьми как возможность что-то делать своими руками, а не только го­ловой, увлекает их. Они любят играть с игрушками и в под­вижные игры. Работа за компьютером представляется де­тям, на первых порах, как игра с умной игрушкой. Выпол­нение проектов также привлекает детей потому, что нахо­дится в русле деятельностного подхода. Эти обстоятельст­ва позволяют придать обучению информатике деятельно-стный характер в наибольшей степени, как никакому дру­гому школьному предмету.

Однако восприятие учителями и методистами дея-тельностного подхода к обучению находится на уровне внешнего бытового понимания. Большинство из них счита­ет, что работа за компьютером это и есть деятельность, забывая о том, что учебную деятельность надо специально организовать, выстроить систему учебных задач, позво­ляющих оперировать знаниями и формировать способы действий.

В традиционном обучении активизация учебной дея­тельности учащихся, при использовании компьютеров, обучающих и контролирующих программ, происходит за счёт организации диалоговой работы. Интерактивный ха­рактер работы на компьютере позволяет учащимся выби­рать уровень и темп обучения. В наибольшей степени это проявляется при освоении информационных технологий, в содержании обучения которым значительный объём со­ставляет именно деятельность учащихся. Целью обучения информационно-коммуникационным технологиям являет­ся формирование умений и навыков владения этими тех­нологиями, т.е. овладение способами специфической дея­тельности. Но для этого необходимо организовать систему учебных задач, позволяющих оперировать знанием прие­мов использования информационных технологий, чего в большинстве случаев нет.

Если проанализировать образовательный стандарт в части требований к уровню подготовки выпускников по информационным технологиям, то можно видеть, что умения выполнять действия с информационными объек­тами, создавать их и т.п. составляют более двух третей этих требований. Поэтому содержанием обучения информаци­онным технологиям, да и всего курса информатики и ИКТ должно быть, в основном, организация деятельности по усвоению этого содержания. Но если посмотреть на суще­ствующие учебники по информатике для школы, то можно увидеть следующее. Для начальной школы учебные посо­бия и рабочие тетради нацелены на организацию разно­образной деятельности учащихся с информационными объектами и компьютерной техникой. Учебники и задач­ники для старшей школы также нацеливают детей на ос­воение информационных технологий, т.е. на определен­ную деятельность. А вот учебники по базовому курсу ин­форматики, в значительной своей части, содержат мало заданий и упражнений, а всё больше - различных сведе­ний, т.е. выдерживают традиционный знаниевый подход.

Большинство существующих обучающих и контроли­рующих компьютерных программ по информатике и дру­гим предметам также находятся в стороне от деятельност-ного подхода к обучению. Они направлены на сообщение суммы знаний и организацию проверки их усвоения, т.е. опять находятся в русле традиционного знаниевого обуче­ния. В них упор делается на применение эффектных ком­пьютерных средств наглядности, что делает их в большин­стве случаев демонстративными. Даже те программы, ко­торые посвящены освоению информационных технологий, если и содержат упражнения, то лишь для формирования умений, и не включают упражнений для формирования навыков. А ведь навык - это умение действовать, дове­денное до автоматизма, это то, к чему нужно стремиться, когда говорят об освоении информационных технологий.

К сожалению, все эти обстоятельства не позволяют реализовать в полной мере большие возможности в орга­низации деятельности учащихся, которые даёт компью­терное обучение.

Контрольные вопросы и задания

  1. Чем определяется выбор метода обучения?

  2. Приведите названия методов обучения информатике.

  3. Почему в преподавании информатики широко исполь­зуются репродуктивные методы обучения?

  4. В чём состоит суть проблемного обучения?

  5. Разработайте или найдите в методической литературе пример проблемной ситуации в обучении информатике.

  6. Опишите метод проектов в преподавании информатики.

  1. Перечислите условия использования метода проектов в обучении информатике.

  2. Предложите свои темы проектов для учащихся основной и старшей школы.

  3. Перечислите методы контроля в преподавании инфор­матики.

  1. В чём состоят недостатки тестового контроля?

  2. Чем отличается оценка от отметки?

  3. Каковы функции оценки?

  4. Какой способ оценки вы считаете наилучшим?

  5. Какие плюсы и минусы имеет компьютерное тестиро­вание?

  1. Какие формы обучения используются при преподава­нии информатики?

  2. Назовите типы уроков по информатике.

  3. Почему чаще всего применяется комбинированный урок?

  4. Опишите дидактические особенности преподавания информатики в школе.

  5. Перечислите формы внеклассной работы по информа­тике.

  6. Что является главным при подготовке учителя к уроку?

  7. Для чего учителю нужен план-конспект?

  8. В чём отличие «знаниевое» обучение от «деятельност-ного»?

  9. Составьте перечень действий, которые должен уметь выполнять школьник при работе с текстовым редактором.

  10. Составьте перечень действий, которые должен уметь выполнять школьник, работая с графическим редактором.

  11. Составьте перечень действий, которые должен уметь выполнять школьник при работе с электронной таблицей.

27. Составьте перечень действий, которые должен уметь выполнять школьник при работе с файловой системой компьютера.

Глава 4. Средства обучения информатике

4.1. Система средств обучения информатике

К средствам обучения информатике в школе относят­ся учебники, учебные пособия, методические материалы, классные доски и экраны, демонстрационное оборудова­ние, компьютеры и компьютерные сети, периферийное оборудование, программное обеспечение. В последнее время становятся доступными большие демонстрацион­ные дисплеи, электронные проекторы, интерактивные доски. В систему средств обучения входят:

  • компьютеры и компьютерные классы, периферийное оборудование;

  • программно-методическое обеспечение курса ин­форматики;

  • объектно-ориентированные программные системы;

  • учебное, демонстрационное оборудование, в том числе и сопрягаемое с компьютерами;

  • телекоммуникационное оборудование, обеспечи­вающее доступ в Интернет и другие локальные сети.

На начальном этапе введения курса информатики в середине 1980 годов предполагалось, что в школах будут установлены терминалы, подключенные к вычислитель­ным центрам коллективного пользования и к государст­венной сети вычислительных центров. С появлением пер­сональных компьютеров и компьютерных классов, под­ключаемых к глобальной сети, уже этот путь развития стал генеральным в сфере образования. Средства вычисли­тельной техники и программное обеспечение для обуче­ния сейчас рассматриваются в широком диапазоне приме­нений:

  • для формирования основ информационной культуры и навыков практической работы на компьютере с со­временными прикладными программами;

  • как средство обучения при изучении общеобразова­тельных и специальных предметов и при профессио­нальной подготовке;

  • для автоматизации делопроизводства;

  • для проведения учебно-исследовательских работ в сфере образования;

  • автоматизация процессов контроля результатов учебной деятельности;

  • для разработки педагогического программного обес­печения.

Департамент государственной политики в образова­нии Министерства образования и науки России своим письмом от 01.04.05 г. № 03-417 определил Перечень учебного и компьютерного оборудования для оснащения общеобразовательных учреждений. Этот Перечень выпол­няет ориентировочную функцию при оснащении школ нормативной документацией, учебно-методическими комплектами, печатной продукцией, техническими сред­ствами обучения, необходимыми для перехода школ на организацию процесса обучения в соответствии с требова­ниями образовательного стандарта. В нем приводится но­менклатура средств оснащения и их количество в расчете на один кабинет вычислительной техники и с учетом сред­ней наполняемости класса 25 учащимися. Все средства ос­нащения в зависимости от их необходимого количества делятся на:

• демонстрационные экземпляры (1 экземпляр);

  • полный комплект (исходя из реальной наполняемо­сти класса);

  • комплект для фронтальной работы (их примерно в 2 раза меньше, чем полный комплект, т.е. не менее 1 экземпляра на двух учащихся);

  • комплект, необходимый для практической работы в группах из нескольких учащихся (6-7 экземпляров).

Приведем краткое содержание Перечня по рубри­кам.

1) Библиотечный фонд (книгопечатная продукция). В него
входят:

  • образовательные стандарты;

  • программы учебных курсов;

  • методические пособия для учителя;

  • учебники для основной школы, базового курса и профильного обучения;

  • рабочие тетради по информатике;

  • научная и научно-популярная литература;

  • периодические издания;

  • справочные пособия, энциклопедии и т.п.;

  • дидактические материалы по всем курсам.

  1. Печатные пособия. В их состав входят: плакаты, схемы, таблицы, а всего 20 наименований.

  2. Цифровые образовательные ресурсы. К ним относятся программные средства как инструменты учебной деятель­ности. Приведем некоторые из включенных в этот список, который содержит 31 наименование:

  • операционная система с офисным пакетом;

  • программная оболочка для организации единого об­разовательного пространства школы, включающая возможность размещения работ учащихся и работу с цифровыми ресурсами;

  • антивирусная программа;

  • программа для записи CD и DVD дисков;

  • звуковые и графические редакторы;

  • программное обеспечение для безопасного доступа в Интернет (брандмауэр и НТТР-прокси сервер);

  • редактор Web-ресурсов;

  • браузер;

  • геоинформационная система, позволяющая реализо­вать требования стандарта по предметам, исполь­зующим картографический материал;

  • система автоматизированного проектирования;

  • виртуальные компьютерные лаборатории по основ­ным разделам математики и естественных наук;

  • программа-переводчик, многоязычный электронный словарь;

  • система программирования;

  • программное обеспечение для работы цифровой из­мерительной лаборатории;

  • программное обеспечение для работы цифрового микроскопа;

  • коллекция образовательных ресурсов по различным учебным предметам.

  1. Экранно-звуковые пособия, которые могут быть и в циф­ровом виде. Они включают в себя комплекты презентаци­онных слайдов по всем разделам курса и предназначены дополнять печатные пособия.

  2. Технические средства обучения. К ним относятся:

  • экран и мультимедиа проектор;

  • компьютеры для учителя и учащихся;

  • цветной и лазерный принтеры;

  • источник бесперебойного питания (предназначен для работы сервера);

  • комплект сетевого оборудования и оборудования для подключения к Интернету, сервер;

  • копировальный аппарат, сканер;

  • цифровой фотоаппарат и цифровая видеокамера, \Л/ес!-камера;

  • микрофон и наушники, музыкальные клавиатуры;

  • внешний накопитель, флэш-память ёмкостью не ме­нее 128 Мб.

Отдельно в Перечне стоят расходные материалы: бумага, картриджи для принтеров и копира, дискеты и диски, спирт для протирки оборудования. В списке на­шлось также место для специальных устройств ввода ин­формации для детей с ограниченными двигательными возможностями, например, с ДЦП.

6) Учебно-практическое и учебно-лабораторное оборудо­вание. К нему относятся:

  • конструктор для изучения логических схем;

  • комплект оборудования для цифровой измеритель­ной естественно-научной лаборатории на базе ста­ционарного или карманного компьютера, который должен обеспечивать возможность измерение раз­личных физических величин (расстояния, температу­ры, освещённости, давления, тока и др.) с помощью компьютерной техники и обработки полученной ин­формации на уроках по различным предметам;

  • комплект оборудования для лаборатории конструи­рования и робототехники (набор элементов для соз­дания программно управляемых моделей);

  • цифровой микроскоп или устройство сопряжения обычного микроскопа и цифровой фотокамеры.

7) Модели:

  • устройство персонального компьютера;

  • преобразование информации в компьютере;

  • информационные сети и передача информации;

  • модели основных устройств ИКТ.

8) Натуральные объекты. К ним отнесены микропрепара-
ты для изучения с помощью цифрового микроскопа, а так-
же те, что приведены в разделе ТСО и учебно-
практическое оборудование.

Перечень впечатляет, однако реалии финансирова­ния позволяют усомниться в возможности оснащения ими даже образцово-показательных школ в системе РАО. Впрочем, в Перечне есть оговорка: «Перечень включает не только объекты, выпускаемые в настоящее время, но и перспективные, создание которых необходимо для обес­печения введения государственного образовательного стандарта общего образования». Надеюсь, что читатель «оценит» данное творение чиновников от образования, для которых сканер и цифровой фотоаппарат это вещи, «...создание которых необходимо...».

Новыми средствами сопровождения учебного про­цесса по информатике являются: специальное перифе­рийное оборудование для организации персональной компьютерной лаборатории, учебные роботы и обраба­тывающие комплексы для профессионального обучения. Их относят к средствам обучения нового поколения. Они предназначены для расширения возможностей использо­вания компьютеров в качестве дополнительного учебного оборудования при проведении лабораторных работ по физике, химии, информатике и другим предметам. Под­ключаемые к компьютеру измерительные приборы, управляемые исполнительные устройства и станки, моде­ли роботов и подобное оборудование позволят перевести обучение на новый уровень, показать возможности со­временных информационных технологий для:

  • управления реальными объектами посредством компьютера;

  • автоматизации процессов измерений различных ве­личин в ходе экспериментов по физике, химии, био­логии и другим отраслям знаний;

  • обработки результатов экспериментов и визуализа­ция их в реальном масштабе времени на экране ком­пьютера;

  • получения, обработки и передачи информации о различных процессах и явлениях;

  • использования информационных ресурсов Интернет.

Эти средства должны сопровождаться соответствую­щим прикладным программным обеспечением. Напри­мер, Робот-черепаха является программно управляемой моделью и работает в обучающей среде типа ЛОГО, он выполняет ряд команд перемещения и рисования. Робот-манипулятор выполняет команды на перемещение, пово­роты, захваты, опускание. Конструктивно учебные роботы выполнены в виде тележек, подключаемых к компьютеру проводным или беспроводным способом.

Наборы макетов электронных схем и различных дат­чиков позволяют конструировать модели устройств для измерения: механических перемещений, температуры, электрических величин, рН химических растворов и др.

Все эти перечисленные средства позволяют органи­зовать на базе кабинета информатики две совершенно но­вые для школы лаборатории - цифровую измерительную естественнонаучную лабораторию и лабораторию конст­руирования и робототехники. Такие лаборатории, с одной стороны, могут заменить традиционные кабинеты физики, химии, биологии и обеспечить обучение на современной технической базе с широким использованием информаци­онных технологий, а с другой - приблизить практическое обучения к реальной исследовательской деятельности в современных научных центрах.

В последнее время в школы начали поступать так называемые интерактивные доски, которые представляют собой большого размера экран с сенсорным управлением отображаемых на нем объектов. Эта доска также позволя­ет писать на ней специальным маркером, при этом напи­санное обрабатывается компьютером и сохраняется в па­мяти. Такая интерактивная доска открывает новые дидак­тические возможности для учителя и учащихся.

4.2. Компьютеры и компьютерные классы

Преподавание информатики должно осуществляться в специальном оборудованном учебном помещении - ка­бинете вычислительной техники (КВТ), оснащенным ком­плектом учебных компьютеров и который еще называется компьютерным классом. Под компьютерным классом или комплектом учебной вычислительной техники (КУВТ) по­нимается набор из рабочих мест учащихся, рабочего места преподавателя и периферийных устройств, связанных ме­жду собой локальной вычислительной сетью для совмест­ного использования данных, технических средств, про­грамм и средств обмена данными [21, с.12]. Он устанавли­вается в кабинете вычислительной техники (КВТ), иначе называемым кабинетом информатики, и предполагает его применение для обучения учащихся.

Число компьютеров в компьютерном классе должно быть равным половине числа учащихся в классе. Для пре­дельной наполняемости класса в 35 человек нужное число компьютеров составляет 18, плюс компьютер учителя -итого 19 машин. Однако, согласно методическим реко­мендациям Института информатизации образования РАО [21, с.73], число рабочих мест учащихся может быть 9, 12 или 15, в зависимости от наполняемости классов. В тоже время образовательный стандарт допускает деление клас­са на уроках информатики только на две подгруппы, а это может быть 17 или 18 школьников для класса с наполняе­мостью в 35 человек. Налицо противоречие, которое учи­теля разрешают посадкой двух детей за один компьютер.

По санитарным нормам на каждый компьютер пола­гается иметь площадь в кабинете не менее 6 кв. метров, что для 15 машин составляет 90 кв. метров, а для 19 ма­шин - 114 кв. метров. Таких учебных помещений в школах типовых проектов нет. Типовые помещения для классов и кабинетов предусматриваются площадью не более 70 кв. метров - на такой площади по нормам допускается раз­мещать всего 11 компьютеров. Выход из противоречия может быть в уменьшении числа работающих компьюте­ров и делении класса на две или три подгруппы.

Быстрые темпы развития вычислительной техники делают очень скорым моральное устаревание компьютер­ного парка кабинета вычислительной техники в школе. Но экономические причины делают практически невозмож­ным его обновление даже раз в 5 лет. Поэтому в школах в настоящее время работает много устаревшей компьютер­ной техники и мало современной. Планам оснащения всех школ компьютерными классами отечественного производ­ства суждено было рухнуть с распадом Советского Союза. Попытки централизовано оснащать школы компьютерны­ми классами из 1ВМ-совместимых компьютеров или Ма­кинтошей также быстро сошли к тому, что лишь в школы-новостройки поставляют компьютерные классы часто в усеченном варианте - 4, 6, 8 компьютеров и реже - 12, а 16 компьютеров встречается весьма редко. Сейчас школы получают компьютеры и классы из разных источников - по президентской программе, от меценатов, пиаровских ак­ций и др. Президентская программа поставки в каждую сельскую школу компьютеров была успешно выполнена -по одному компьютеру школы получили, но мало где они были свободно доступны всем школьникам. В некоторых школах полученные компьютеры лежали не установлен­ными по полтора года. Второй этап Президентской про­граммы по оснащению всех школ двумя-тремя компьюте­рами с подключением к Интернету идет медленно и про­блему не решает. Для полноценной реализации образова­тельного стандарта почти каждой школе нужны поставки классов на 12-15 и более машин, что по сегодняшним темпам можно ожидать до середины 21 века.

Что касается самих компьютеров, то следует при­знать ошибкой оснащение в середине 1990 годов неболь­шой части школ Макинтошами из-за несовместимости их программного обеспечения с прикладным программным обеспечением 1ВМ-совместимых компьютеров, которые наводнили нашу страну и для которых создается основная масса программ.

Спор о том, какой техникой оснащать классы - ком­пьютерами белой, жёлтой и красной сборки, мало актуа­лен. Компьютеры белой сборки заметно дороже и в нашей стране поступают лишь в крупные корпорации и на желез­ную дорогу. Жёлтая сборка значительно дешевле и её большинство. Но лучшим вариантом по соотношению це­на-качество является приобретение компьютеров красной сборки. Такие компьютеры сейчас собирают не только в Москве, но и в ряде регионов, поэтому есть смысл заказы­вать их на местах.

Компьютеры в кабинете обязательно должны быть соединены в локальную сеть с помощью концентратора или маршрутизатора. В таком классе один компьютер яв­ляется головным - рабочее место учителя (преподавателя) с подключенным к нему сетевым принтером, доступ к ко­торому учитель может легко регулировать настройкой се­ти. Доступ к модему, сканеру и другой периферии также осуществляется с головного компьютера или по разреше­нию учителя через локальную сеть.

Сама локальная сеть обычно организуется по одной из двух схем - кольцевой или звёздообразной (радиаль­ной). При кольцевой схеме каждый компьютер соединен линией связи с двумя ближайшими соседними компьюте­рами, а сама информация передается по замкнутому кольцевому каналу. При звёздообразной схеме все учени­ческие компьютеры подключены к головному учительско­му через концентратор отдельными линиями связи. Звёз-дообразной схеме следует отдавать предпочтение из-за удобства подключения или отключения от сети отдельных компьютеров и более быстрой связи с ними.

В последнее время стоимость рядовых ноутбуков сравнялась со стоимостью настольных персональных ком­пьютеров, поэтому резонным становится оснащать компь­ютерные классы именно ими. В этом случае мы можем иметь следующие преимущества:

  • ноутбук занимает заметно меньше места на столе;

  • его экран не дает рентгеновского излучения;

  • клавиатура имеет меньшие размеры и более подхо­дит для рук младших школьников (при необходимо­сти к ноутбуку легко можно подключить вторую кла­виатуру обычного размера); • ноутбук легко перенести в другое помещение.

Можно отметить, что в некоторых школах США ещё несколько лет назад всем школьникам стали выдавать для постоянного пользования ноутбуки, на винчестерах кото­рых помещены все нужные учебники и пособия, справоч­ные материалы. В начале учебного года в эти ноутбуки «закачивают» новые учебники, что дает существенную экономию за счет отказа от закупки их комплектов для всей школы.

Ведущие фирмы-производители компьютеров не­давно объявили программу производства ноутбуков для начального обучения детей, продажная цена которых не будет превышать 100 долларов. Некоторые модели из них оснащены автономным блоком питания на основе генера­тора с ручным приводом и аккумулятора.

4.3. Кабинет вычислительной техники и орга­низация его работы

Кабинет вычислительной техники (КВТ) или кабинет информатики является учебно-воспитательным подразде­лением средней школы, оснащенным комплектом учеб­ной вычислительной техники (КУВТ), учебно-наглядными пособиями и другим учебным оборудованием для прове­дения теоретических, практических, классных, внекласс­ных и факультативных занятий по информатике и ИКТ. Он также предназначен для преподавания других учебных предметов, трудового обучения, организации обществен­но полезного и производительного труда учащихся с ис­пользованием информационно-коммуникацион-ных тех­нологий, для эффективного управления учебно-воспи­тательным процессом. Кабинет может использоваться для организации компьютерных клубов и других форм вне­классной работы по информатике в школе.

Помимо компьютеров, локальной сети и периферий­ного оборудования, в кабинете должно быть следующее оснащение:

  • набор учебных программ для изучения информатики и отдельных разделов других учебных предметов;

  • комплект учебно-методической, научно-популярной и справочной литературы;

  • стенды для размещения документации и демон­страционных таблиц;

  • журнал вводного и периодического инструктажей учащихся по технике безопасности;

  • журнал использования компьютеров на каждом ра­бочем месте;

  • журнал сведений об отказах компьютеров и их ре­монте;

  • аптечка первой помощи;

  • средства пожаротушения;

  • инвентарная книга учета установленного в кабинете оборудования;

  • планы работы кабинета и дооснащения вычисли­тельной техникой;

  • комплект электроснабжения и защитное заземление.

В соответствии с СанПиН при кабинете информатики должна быть лаборантская комната площадью не менее 18 кв. м с двумя выходами: в учебное помещение и на ле­стничную площадку или в рекреацию. В лаборантской комнате должен быть рабочий стол, радиомонтажный стол с местным отсосом воздуха, стеллажи, шкафы, тум­бочка для инструментов.

Расположение компьютеров в кабинете является не­простой для исполнения задачей. Из всех возможных схем расположения практический интерес представляют две -рядная и по периметру кабинета. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки. Рядная схема показана на рис. 4.1. При такой схеме рабочее место преподавателя (РМП) с компьютером, принтером, сканером и сетевым оборудованием располагается позади рабочих мест уча­щихся (РМУ). Второй рабочий стол учителя располагается у передней стены кабинета, на которую навешивается также классная доска. Вторая вспомогательная доска размещает­ся на стене позади РМП. Рекомендуется использовать маг­нитные доски с белыми пластиковыми поверхностями, на которых пишут специальными цветными фломастерами, а написанное стирают обыкновенной шерстяной или вель­ветовой подушечкой. Это позволяет отказаться от мела и меловой пыли, которая, попадая внутрь компьютеров, приводит к преждевременному выходу их из строя.

Расположение компьютеров в два ряда позволяет учителю со своего РМП легко наблюдать за работой каж­дого ученика не только посредством локальной сети, но и визуально наблюдая изображение на экране каждого компьютера. Находясь за РМП, учитель может, не отвлекая внимания учащихся, выполнять нужную ему работу, про­водить индивидуальный опрос учеников и т.п. При объяс­нении нового материала учитель располагается у перед­ней доски, а учащиеся могу находиться на своих рабочих местах или пересесть за двухместные столы по центру ка­бинета, когда не требуется использование компьютеров.

Наличие столов по центру кабинета позволяет более рационально организовать работу кабинета и учащихся на занятиях. Особенностью учебной деятельности детей яв­ляется то, что когда они находятся за включенным компь­ютером, то очень невнимательно воспринимают объясне­ния учителя и часто отвлекаются. Поэтому, в случае изуче­ния теоретического материала под руководством учителя, учащиеся садятся за столы без компьютеров по центру ка­бинета, а после объяснения и выдачи задания они переса­живаются за РМУ. При таком расположении компьютеров свет от окон падает на рабочие столы слева, как и реко­мендуется СанПиН.

Недостатком двухрядного расположения является то, что в этом случае трудно обеспечить необходимое рас­стояние между столами в 2 метра (в направлении тыла по­верхности одного видеомонитора и экрана другого ви­деомонитора). Однако при использовании плоских мони­торов это расстояние выдержать легче.

На рис. 4.2 приведен план кабинета информатики вытянутой прямоугольной формы, рекомендуемый в ра­боте [21]. В этом случае компьютеры располагаются вдоль двух стен кабинета. На указанном плане требуемая пло­щадь под компьютерный класс должна составлять 84 кв. метра, на которой размещается 12 РМУ, одно РМП, 9 двухместных ученических столов по центру, два шкафа, электрощит и умывальник. Расстояние между боковыми поверхностями компьютеров составляет требуемые 1,2 метра. Если комната для класса имеет квадратную форму, то рекомендуется располагать РМУ по периметру вдоль трех стен.

Достоинством такой схемы размещения РМУ являет­ся более рациональное использование площади помеще­ния и наи­



доска


Стол учителя



о

о



О о

о






о о

окно


РМУ



о о

РМУ

о



огнетушители

(3) (3)



меньшее влияние вредных факторов, обусловленных ра­ботой электроннолучевых мониторов соседних компьюте­ров. Недостатком схемы является то, что учащиеся, сидя­щие за мониторами у оконной стены, обращены лицом к окнам, а на поверхности экранов мониторов у противопо­ложной стены образуются блики от окон. Поэтому, при расположении компьютеров по периметру стен кабинета, работа должна осуществляться при постоянно зашторен­ных окнах и искусственном освещении. Кроме того, учите­лю не видно изображение на экранах мониторов компью­теров, находящихся у боковых стен и ему приходится или контролировать работу учеников по локальной сети, или всё время курсировать по классу.

Стол учителя и РМП должны располагаться на по­диуме. Рядом можно разместить подставку для кодоскопа.

Ориентация окон кабинета должна быть преиму­щественно на север или северо-восток. Не допускается та­кое расположение рабочих мест, когда основной световой поток от окон был направлен спереди или сзади учащихся.

В кабинете информатики обязательным должно быть заземление, подсоединенное к общему заземляющему контуру всего здания. Электрические силовые кабели, ли­нии связи локальной сети должны быть смонтированы в металлических рукавах или пластмассовых трубках. Столы с компьютерами должны оборудоваться в соответствии с требованиями безопасности и неподвижно крепиться к полу. Все компьютеры должны быть заземлены через ро­зетку электропитания.

Электропитание компьютеров должно осуществлять­ся от специального электрощита или комплекта электро­оборудования для КУВТ, оборудованного устройством за­щитного отключения. Устройство защитного отключения должно обеспечивать отключение питающего напряжения от РМУ и РМП при возникновении токов утечки на землю свыше 10 мА, а также при перегрузках и коротких замыка­ниях. Щит электропитания должен также иметь аварийное ручное отключение. Во время проведения занятий учитель лично производит подключение электропитания к РМУ и его отключение.

Демонстрационный цветной телевизор или монитор должны иметь экран с диагональю не менее 61 см. Теле­визор и электронный проектор монтируются на кронштей­нах на высоте 2 метра от пола. При этом расстояние между телевизором и первым двухместным ученическим столом (для теоретических занятий) должно быть не менее 3 мет­ров. Для демонстрации изображений с помощью кодоско-па и электронного проектора может использоваться белая классная доска, однако желательно для этих целей иметь отдельный экран.

В последнее время в школы стали поступать класс­ные доски нового поколения - электронные интерактив­ные доски. Всё написанное на них специальным маркером заносится в память компьютера. На неё также выводится изображение из памяти компьютера. Элементами изо­бражения на доске можно управлять простым касанием к ним.

Монтаж кабинета, силовых щитов, электрических ро­зеток, проводку силовых кабелей, заземления, пожарно-охранной сигнализации в соответствии с правилами и нормами должны осуществлять специализированные ор­ганизации, имеющие лицензии на данные виды работ. Ввод кабинета информатики в эксплуатацию производится после разрешения центров санэпиднадзора.

В качестве средств пожаротушения разрешается применять порошковые и углекислотные огнетушители, которые позволяют ликвидировать возгорание аппаратных средств, находящихся под электрическим напряжением. С точки зрения минимизации повреждений оборудования предпочтение следует отдавать использованию углеки-слотных огнетушителей. В кабинете должно быть не менее двух огнетушителей.

Кабинет должен быть организован как психологиче­ски, гигиенически и эргономически комфортная среда, способствующая оптимальной организации учебного про­цесса, умственному развитию и воспитанию учащихся, приобретению ими прочных знаний, умений и навыков по информатике при полном обеспечении требований к ох­ране здоровья и безопасности труда учителя и учащихся.

Для руководства работой КВТ приказом директора школы назначается заведующий кабинетом из числа учи­телей информатики. Заведующий является организатором работы кабинета и его оборудования, работы учителей и учащихся. Он обеспечивает использование кабинета в со­ответствии с учебным планом школы, разрабатывает пер­спективный план оснащения кабинета, принимает меры по его дооборудованию и пополнению учебно-наглядными пособиями и техническими средствами обучения. Он так­же несет ответственность за сохранность оборудования и средств вычислительной техники, за ведение инвентари­зационного журнала, за содержание оборудования в по­стоянной готовности к применению, своевременную и тщательную профилактику вычислительной техники, реги­страцию отказов и организацию ремонта, за поддержание в кабинете санитарно-гигиенических требований и требо­ваний техники безопасности. Заведующий кабинетом при­нимает участие в планировании загрузки КВТ учебными, кружковыми, факультативными и другими занятиями с учащимися. Все виды занятий в КВТ проводятся при обяза­тельном присутствии преподавателя.

Важным направлением работы КВТ является учебно-методический семинар по вопросам преподавания ин­форматики и использования вычислительной техники и кабинета преподавателями других дисциплин, для распро­странения опыта применения информационных техноло­гий в учебном процессе школы. В тех случаях, когда учите­ля-предметники не овладели в полной мере компьютер­ной техникой, предполагается финансирование совмест­ной работы двух учителей (информатики и предметника) при проведении занятий по учебным предметам с исполь­зованием информационных технологий.

В помощь работе заведующему КВТ назначается ла­борант или техник. Типовое штатное расписание школы (приложение к приказу № 373 Минообразования РФ от 2 сентября 1996 г.) предусматривает при наличии оборудо­ванного кабинета информатики следующие должности: в кабинетах, имеющих 20 комплектов работающих компью­теров - 1 ставка лаборанта, 21-30 комплектов - 1 ставка техника, свыше 30 комплектов - 1 ставка специалиста (ин­женера) и 1 ставка лаборанта.

Лаборант (техник) находится в непосредственном подчинении заведующего кабинетом и отчитывается пе­ред ним за сохранность, правильное хранение и использо­вание учебного оборудования. Лаборант обязан знать всю систему программных и аппаратных средств КУВТ, правила ухода за ним, условия хранения техники и наглядных по­собий. В соответствии с перспективным планом развития КВТ лаборант участвует в приобретении необходимого оборудования, ведет учётность и инвентаризационные ве­домости. По плану учителя и под его руководством лабо­рант готовит оснащение и оборудование к уроку. Он обес­печивает соблюдение учащимися правил техники безо­пасности, постоянную готовность противопожарных средств и средств первой помощи, регистрирует отказы техники, проводит мелкий ремонт вышедшего из строя оборудования.

4.4. Техника безопасности при проведении за­нятий в кабинете вычислительной техники

Работа школьников с вычислительной техникой в компьютерном классе связана с воздействием вредных факторов и наличием опасностей, поэтому строгое соблю­дение правил техники безопасности и санитарных норм имеет важное значение, тем более что речь идет о здоро­вье детей. Это необходимо также для сохранения здоро­вья самого учителя и тех, кто является участниками обра­зовательного процесса с использованием компьютеров. Поэтому от учителя информатики требуется хорошее зна­ние и всемерное соблюдение требований государствен­ных нормативных актов при проведении учащимися рабо­ты на компьютерах. Нормативным актом являются «Сани­тарно-эпидемиологические правила и нормативы. Гигие­нические требования к персональным ЭВМ и организации работы - СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03», которые введены в действие с 30 июня 2003 года. Согласно этим правилам для учителей общеобразовательных школ установлена длительность работы в дисплейных классах и кабинетах информатики не более 4 часов в день, а для инженеров, обслуживающих учебный процесс в кабинетах ВТ, про­должительность работы не должна превышать 6 часов в день.

Разрешаемое время непрерывной работы учащихся за компьютерами зависит от их возраста, но не должно превышать:

  • для учащихся 1 класса (возраст 6 лет) - 10 минут;

  • для учащихся 2-5 классов - 15 минут;

  • для учащихся 6-7 классов - 20 минут;

  • для учащихся 8-9 классов - 25 минут;

  • для учащихся 10-11 классов на первом часе занятий - 30 минут, на втором - 20 минут.

После проведения работы на компьютере для уча­щихся должен проводиться комплекс упражнений для глаз, а после каждого урока информатики на переменах -физические упражнения для профилактики общего утом­ления.

Число уроков для учащихся 10-11 классов с исполь­зованием компьютеров должно быть не более двух в не­делю, а для остальных классов - не более одного.

Занятия в кружках с использованием компьютеров должны начинаться не ранее, чем через 1 час после окон­чания учебных занятий. Не разрешается отводить всё вре­мя занятия кружка для проведения компьютерных игр с навязанным ритмом. Такие игры разрешается проводить в конце занятия с ограничением длительности до 10 минут для учащихся 2-5 классов и до 15 минут - для учащихся старших классов.

Правилами установлены нормы на размещение пер­сональных компьютеров в кабинете ВТ и параметры ис­пользуемой мебели - рабочих столов и стульев. Расстоя­ние между рабочими столами с видеомониторами (в на­правлении тыла поверхности одного видеомонитора и эк­рана другого видеомонитора) должно быть не менее 2,0 м, а расстояние между боковыми поверхностями видео­мониторов - не менее 1,2 м. Рабочий стол и стул должны по высоте соответствовать росту учащихся в обуви и иметь конструкцию установленной формы. Стол должен иметь две раздельные поверхности: одна горизонтальная для размещения ПЭВМ с плавной регулировкой по высоте в пределах 520 - 760 мм и вторая - для клавиатуры с плав­ной регулировкой по высоте и углу наклона от 0 до 10 гра­дусов с надежной фиксацией в оптимальном рабочем по­ложении. Ширина поверхности стола для монитора долж­на быть не менее 600 мм и глубина - не менее 550 мм. Ширина поверхности стола для клавиатуры должна быть не менее 600 мм и глубина - не менее 600 мм. Под столом над полом должно быть пространство для ног размером не менее 400-700 мм в зависимости от роста учащихся в обуви.

Расстояние от глаз учащихся до экрана монитора должно составлять 60-70 см. Учащиеся, имеющие близо­рукость или дальнозоркость средней степени (более 3 ди­оптрий), должны работать за мониторами в корректирую­щих очках.

Размеры кабинета ВТ должны выбираться из расчета того, что площадь на одно рабочее место учащегося с ком­пьютером на базе электроннолучевой трубки должна со­ставлять не менее 6 кв. метров, а при использовании пло­ских жидкокристаллических и плазменных мониторов - не менее 4,5 кв. метра. Объём помещения на одно рабочее место должен быть не менее 24 куб. метров при высоте не менее 4 метров. Если высота помещения меньше, то ре­комендуется увеличивать площадь, приходящуюся на од­но рабочее место учащегося.

Освещённость на поверхности рабочего стола в зоне размещения тетрадей и учебников должна быть 300-500 люкс. Освещённость поверхности экрана не должна быть более 300 люкс при отсутствии бликов. Освещённость классной доски должна составлять 500 люкс. Окна в каби­нете должны иметь систему зашторивания.

Температурные и влажностные режимы должны со­ответствовать приведенным в таблице 4.1 значениям. Для поддержания нужных значений параметров воздуха в ка­бинете должна быть оборудована приточно-вытяжная вен­тиляция или система кондиционирования с помощью бы­товых кондиционеров. При их отсутствии необходимо ор­ганизовывать эффективное сквозное проветривание на каждой перемене и в любую погоду.

Таблица 4.1

Оптимальные и допустимые значения температуры и влажности в кабинете информатики

Оптимальные значения

Допустимые значения

температура, °С

относительная влажность, %

температура, °С

относительная влажность, %

19

62

18

39

20

58

22

31

21

55

-

-

Завкабинетом несёт ответственность за своевремен­ное проведение вводного и периодического инструктажа по ТБ, которые проводятся, как правило, учителями, веду­щими занятия.

При проведении вводного инструктажа учитель зна­комит учащихся с правилами распорядка в кабинете, пра­вилами техники безопасности, гигиены работы на компью­тере, с опасностями, которые могут возникнуть в процессе работы, а также с мерами предосторожности. Обычно вводный инструктаж проводится в форме лекции или бе­седы. Учащиеся должны сдать зачет по технике безопасно­сти и правилам работы в кабинете.

Периодический инструктаж по ТБ проводится учите­лем непосредственно перед работой на компьютере и имеет целью ознакомить учащихся с требованиями пра­вильной организации и содержания рабочего места, с на­значением используемых аппаратных средств и безопас­ными приемами работы с ними, с обязанностями рабо­тающего на своём рабочем месте, а также опасными си­туациями и правилами поведения при их возникновении. Периодический инструктаж должен содержать краткие, четкие и конкретные указания, а в необходимых случаях сопровождаться показом правильных действий и безопас­ных приемов работы на компьютере и с аппаратными средствами.


Сведения по проведению инструктажа учащихся по ТБ и сдаче ими зачета заносятся учителем в специальный журнал, образец которого приведен в таблице 4.2. Сведе­ния о проведении инструктажа по ТБ учителю также сле­дует записать в классный журнал как тему учебного заня­тия.

1

2

3

4

5

6

7

4.5. Программное обеспечение

Программное обеспечение является важной частью системы средств обучения информатике и хотя бы в ми­нимальном наборе должно быть установлено на всех ком­пьютерах в кабинете. По мере развития компьютерной техники программное обеспечение быстро развивается и также быстро устаревает, что требует регулярного обнов­ления. Оно должно включать в себя [20, 21]:

  • Системное программное обеспечение (операционная система), к которому также относятся: операционные оболочки, сетевое программное обеспечение, анти­вирусные средства, средства резервного копирова­ния и восстановления информации, средства защиты от спама при работе с электронной почтой и в сети Интернет.

  • Программное обеспечение базовых информацион­ных технологий - текстовые редакторы, электронные таблицы, СУБД, программы компьютерной графики, телекоммуникационное программное обеспечение.

  • Инструментальное программное обеспечение обще­го назначения.

  • Программное обеспечение учебного назначения, ко­торое рекомендуется к применению при наличии сертификата Министерства образования и науки.

  • Программное обеспечение поддержки издательской деятельности для нужд школы.

Полный перечень необходимого программного обеспечения приведен в Перечне учебного и компьютер­ного оборудования для оснащения общеобразовательных учреждений [20] (см. также раздел 4.1).

Что касается так называемого «пиратского» про­граммного обеспечения, то оно, конечно, не должно ис­пользоваться в школе не только по причине возможности сбоев в работе, но и по соображениям воспитательно-правового характера. Всё приобретаемое программное обеспечение должно быть лицензионным, однако оно стоит очень дорого. Например, операционная система Windows XP для установки только на один компьютер сто­ит около 2000 рублей. А стоимость минимального ком­плекта программного обеспечения на компьютерный класс составляет более 100 тысяч рублей. Поэтому часть учебных заведений вынуждена переходить на так назы­ваемое открытое программное обеспечение, которое яв­ляется бесплатным. Такой бесплатной операционной сис­темой является Linux с офисным пакетом OpenOffice. Но так как большинство программ учебного назначения сде­ланы под Windows, то они оказываются несовместимыми с Linux, что создаёт дополнительные трудности для учителя информатики и учащихся. Кроме того, учителю и тем уча­щимся, у кого дома имеются компьютеры с Windows, при­ходится переучиваться на новую операционную систему и осваивать работу с новым офисным пакетом. А все учеб­ники и методические руководства составлены в расчете на использование Windows.

В результате такой практики и несогласованной по­литики органов управления народным образованием в проигрыше оказываются учителя информатики, которым достаточно трудно осваивать работу с Linux и перестраи­вать под неё учебный процесс. В проигрыше оказываются и учащиеся, потому что, освоив работу с Linux, они в даль­нейшем опять вынуждены будут переучиваться на Win­dows, когда после окончания школы придут в вузы и на рабочие места в офисы.

Некоторые фирмы, разрабатывающие программные продукты, предоставляют учебным заведениям бесплат­ное лицензионное программное обеспечение. Например, фирма «Гарант» предоставляет справочно-правовую сис­тему «Гарант», фирма «Диалог-наука» - антивирусные программы, фирма «Adobe» - программу для вёрстки «Page Maker» и графический редактор «Photo Shop». Шко­лы также могут воспользоваться тем, что ряд фирм пре­доставляют учебным заведениям большие скидки при по­купке их программ.

В последнее время на правительственном уровне высказывается пожелание в необходимости разработки отечественного русскоязычного офисного программного обеспечения, которое могло бы свободно и бесплатно распространяться в государственных учреждениях и, в ча­стности, школах. Представляется, что это пожелание срод­ни выдвигавшимся в советское время призывам - «напи­сать русский язык программирования», тем более что имеется открытое программное обеспечение на платфор­ме Linux с офисным пакетом OpenOffice.

4.6. Учебники и учебные пособия по информа­тике для школы

Важное место в системе средств обучения играют учебники и учебные пособия для учащихся. Для обучения младших школьников издаются рабочие тетради по ин­форматике.

В образовательном стандарте указано, что при орга­низации изучения курса «Информатика и ИКТ» следует ос­танавливаться на выборе тех учебников, которые вошли в Перечни учебников, учебно-методических и методических изданий, которые рекомендованы (допущены) Минобра-зованием России к использованию в образовательных уч­реждениях на определённый учебный год. В Перечне на 2008/09 учебный год из всех 1045 рекомендованных и до­пущенных учебников для средней школы, только 23 по информатике и ИКТ: 9 для начальной, 7 для основной и 7 для старшей школы.

Каждый год издаётся и переиздаётся несколько де­сятков наименований учебников, учебных пособий и за­дачников по школьному курсу информатики и ИКТ. В на­стоящее время ими охвачены все классы с первого по одиннадцатый. Имеются и параллельные учебники, осо­бенно по базовому курсу информатики и по информаци­онным технологиям.

В настоящее время авторы учебной литературы ста­раются выпускать не отдельные учебники и пособия, а учебно-методические комплекты (УМК) для каждого клас­са, которые включают в себя:

  • учебник (обычно с компьютерным практикумом);

  • задачник;

  • рабочую тетрадь для учащихся;

  • методическое пособие для учителя;

  • компакт-диск с программно-методическим обеспе­чением;

  • комплект плакатов (обычно на компакт-диске).

Учебники обычно имеют в своей структуре: теорети­ческий материал для изучения; вопросы и задания для вы­полнения; компьютерный практикум, содержащий под­робные инструкции по выполнению практических заданий на компьютере; материал для дополнительного чтения;

справочные материалы. Для начальных классов учебник иногда объединяют с рабочей тетрадью и компьютерным практикумом, что облегчает детям работу с ним.

Компьютерные практикумы обычно включают прак­тические задания нескольких уровней сложности. Для за­даний начального уровня приводятся подробные инструк­ции по технологии выполнения их на компьютере и даются образцы требуемых результатов. Задания более высоких уровней могут снабжаться менее подробными инструк­циями. Обычно часть заданий предназначена для само­стоятельного выполнения продвинутыми учащимися.

Задачник содержит вопросы и задачи, обычно охва­тывающие учебный материал, изучаемый в нескольких классах, например, «Занимательные задачи по информа­тике» Л.Л. Босова, А.Ю. Босова, Ю.Г. Коломенская. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 119 с. Он предназна­чен для учащихся 5-6 классов. Материал в задачниках сис­тематизируют по темам, по типам и по уровню сложности. Задачи могут снабжаться также указаниями и решениями.

Рабочие тетради содержат большое число различных задач, упражнений, тестов. Выполняемые задания записы­ваются прямо в тетради на специальных свободных выде­ленных полях. Многие из рабочих тетрадей составлены по принципу тетрадей-раскрасок, с которыми дети привыкли работать ещё в детском саду. Многие задания составляют­ся так, чтобы они имели развивающий характер, напри­мер, «Дорисуй картинку», «Дорисуй орнамент», «Нарисуй зеркальное изображение предмета».

Методические пособия для учителя, как правило, со­держат несколько вариантов планирования изучаемого материала на учебный год, поурочные разработки, ответы, указания по решению ко всем задачам и заданиям в ис­пользуемых рабочих тетрадях, задачниках и учебниках. Отдельно выделяют перечень требований в ЗУНам уча­щихся, или как сейчас это модно называть, перечень ком-петентностей, по которым определяется готовность уча­щихся к использованию средств информационно-коммуникационных технологий в учебной и иной деятель­ности .

На компакт-дисках обычно находятся программные средства для поддержки процесса обучения, файлы с ма­териалами компьютерного практикума, библиотеки ме-диаобъектов, материалы для организации внеурочной ра­боты. При необходимости приводятся ссылки на информа­ционные ресурсы образовательных порталов в Интернет.

Для учащихся издается справочная учебная литера­тура, материалы для подготовки к ЕГЭ, бланковые тесты и т. п .

В последнее время появились электронные или, ина­че называемые, компьютерные учебники. Однако во мно­гих случаях они являются лишь электронной копией обыч­ного бумажного учебника и в лучшем случае содержат ещё контролирующую программу. В тоже время электронный учебник представляет собой обучающую систему, которая может, в частности, содержать не только средства обуче­ния, предназначенные для ученика, но и набор средств учителя, позволяющих ему вести мониторинг процесса обучения каждого ученика, систему тестов, учетный жур­нал, базу данных и др. Такие электронные учебники толь­ко начинают создаваться, и еще накоплено мало материа­ла для обобщения опыта.

Контрольные вопросы и задания

  1. Проанализируйте Перечень учебного и компьютерного оборудования для оснащения общеобразовательных уч­реждений и выпишите номенклатуру аппаратных и про­граммных средств.

  2. Какой печатной продукцией следует комплектовать ка­бинет информатики?

  3. Для какой цели кабинет оснащают учебно-практическим и учебно-лабораторным оборудованием?

  4. Что собой представляет виртуальная компьютерная ла­боратория по предмету?

  5. Что понимают под компьютерным классом?

6. Каковы санитарные нормы площади кабинета и его
объёма, приходящиеся на один компьютер?

  1. Какие журналы должны быть в КВТ?

  2. Что такое РМУ и РМП? Сколько их должно быть в КВТ?

  3. На каком расстоянии друг от друга должны находиться компьютеры в КВТ?

  1. Что такое защитное отключение и каков принцип его работы?

  2. Каким образом подводят линии связи и электропита­ние к РМУ?

  3. Какие средства пожаротушения должны быть в КВТ?

  4. Сколько и каких огнетушителей должно быть в КВТ?

  5. Каковы функции заведующего КВТ?

  6. Перечислите вредные факторы, могущие иметь место при работе учащихся в КВТ?

  7. Каково допустимое время непрерывной работы уча­щихся за компьютерами?

  8. Какие виды инструктажа по ТБ следует проводить учи­телю информатики?

  1. Каким образом и где фиксируется проведение инструк­тажей по ТБ?

  2. Что входит в состав учебно-методического комплекта?

  3. Какова должна быть структура учебника по информа­тике?

  4. Приведите фамилии авторов учебников по базовому курсу информатики и ИКТ.

  5. По какому учебнику вы изучали информатику в школе?

Коротко о самом важном

  1. Информатика - это научная, техническая и технологиче­ская дисциплина; занимается вопросами сбора, хранения, обработки, передачи данных, в том числе с помощью ком­пьютерной техники. А.П. Ершов: «... как название фунда­ментальной естественной науки, изучающей процессы пе­редачи и обработки информации».

  2. В основе информатики лежит математическая логика и кибернетика.

  3. Общим для кибернетики и информатики является кон­цепция управления.

  4. В структуре информатики выделяют 4 раздела: теорети­ческая информатика, средства информатизации, инфор­мационные технологии, социальная информатика.

  5. Школьная информатика является ветвью информатики, занимающейся исследованием и разработкой программ­ного, технического, учебно-методического и организаци­онного обеспечения применения компьютеров в учебном процессе в школе, использования в обучении современ­ных информационно-коммуникационных технологий.

  6. В структуре школьной информатики выделяют 4 разде­ла: программное или математическое обеспечение; техни­ческое обеспечение; учебно-методическое обеспечение; организационное обеспечение.

  1. Информатика была введена как обязательный учебный предмет в школе с 1 сентября 1985 года под названием «Основы информатики и вычислительной техники», а с 2004 года называется «Информатика и информационно-коммуникационные технологии».

  2. История отечественного образования по информатике включает этапы: первый - с начала постройки первых со­ветских ЭВМ и до введения учебного предмета ОИВТ в 1985 году; второй - с 1985 г. по 1990 г. до начала массово­го поступления в школы компьютерных классов; третий - с 1991 г. и по настоящее время.

  3. Академик А.П. Ершов - инициатор введения информа­тики в школу.

  1. Цели и задачи курса информатики изложены в обра­зовательном стандарте и группируются в три основные: образовательная, практическая и воспитательная.

  2. Трехэтапная структура курса информатики: первый этап (1-6 кл.) - пропедевтический; второй (7-9 кл.) - базо­вый курс; третий (10-11 кл.) - профильное обучение.

  3. Образовательный стандарт по информатике является нормативным документом, определяющим требования:

  • к месту курса информатики;

  • к содержанию курса информатики в виде обязатель­ного минимума;

  • к уровню подготовки учащихся;

  • к технологии и средствам проверки и оценки дости­жения требований стандарта.

13. В стандарте выделяются два аспекта - теоретическая
информатика и информационные технологии и две со-
держательные линии: линия информационных процессов и линия представления информации.

14. Стандарт по информатике содержит:

  • обязательный минимум содержания основных обра­зовательных программ для основного общего и для среднего общего образования на базовом и про­фильном уровнях;

  • требования к уровню подготовки выпускников.

15. Базисный учебный план 2004 года определяет место
«Информатики и ИКТ:

  • в 3-4 классах как учебный модуль предмета «Техно­логия»;

  • в 1-2 классах можно изучать за счёт часов «Техноло­гия» и школьного компонента;

  • в 5-7 классах - за счёт регионального и школьного компонентов;

  • в 8-9 классах - за счёт федерального компонента;

  • в 10-11 классах - как профильное обучение на базо­вом или профильном уровнях.

  1. Метод обучения - это способ организации совместной деятельности учителя и учащихся по достижению целей обучения.

  2. Методы обучения реализуются в различных формах и с помощью различных средств обучения. Они выполняют функции процесса обучения: мотивационную, органи­зующую, обучающую, развивающую и воспитывающую.

  3. Выбор метода обучения определяется:

  • дидактическими целями;

  • содержанием обучения;

  • уровнем развития учащихся и развития их учебных навыков;

  • опытом и уровнем подготовленности учителя.

  1. Методы обучения классифицируют: по характеру по­знавательной деятельности; по дидактическим целям; ки­бернетический подход по Ю. К. Бабанскому.

  2. По характеру познавательной деятельности методы обучения делят на: объяснительно - иллюстративные; ре-продук-тивные; проблемный; эвристический; исследова­тельский.

  3. По дидактическим целям методы обучения делятся на методы: приобретения новых знаний; формирования уме­ний, навыков и применения знаний на практике; контроля и оценки знаний, умений и навыков.

  4. Проблемное обучение состоит в создании на занятиях специально организуемых проблемных (противоречивых) ситуаций, в основе которых лежит противоречие. Разре­шение противоречий и является путем познания. Про­блемное обучение приближает методы обучения к мето­дам научного познания. В основе проблемных ситуаций лежат противоречия, которые могут быть обусловлены особенностями восприятия учебного материала, формаль­ным его усвоением, неправомерным сужением или рас­ширением рамок применяемых формул, законов и т.д.

Проблемное обучение стимулирует познавательную деятельность, развивает творчество, способствует «высво-бож-дению» творческих способностей, развивает интел­лект, является развивающим обучением.

23. Блочно-модульное - это метод обучения, когда учеб-
ный материал и его изучение оформляется в виде само-
стоятельных законченных блоков или модулей, подлежа-
щих изучению за определенное время. Обычно применя-
ют в вузах вместе с рейтинговой системой контроля зна-
ний.

  1. Программированное - это обучение по составленной программе, которая записана в программированном учеб­нике или в компьютере. Обучение идет по схеме: матери­ал делится на порции (дозы), составляющие последова­тельные шаги (этапы обучения); в конце шага проводится контроль усвоения; при правильном ответе выдается но­вая порция материала; при неправильном ответе обучае­мый получает указание или помощь.

  2. Методы обучения информатике имеет свою специфи­ку: широко применяются репродуктивные методы; кол­лективная деятельность учащихся с применением локаль­ной компьютерной сети; метод проектов.

  3. Метод проектов основан на концепции Дж. Дьюи «обу­чение путем делания», когда учащиеся приобретают зна­ния, умения и навыки в ходе выбора, планирования и вы­полнения практических заданий, называемых проектами. Метод проектов обычно применяют при обучении компь­ютерным технологиям.

  4. Проектом может быть: компьютерный курс изучения определенной темы; логическая игра; макет лабораторно­го оборудования, смоделированного на компьютере; те­матическое общение по электронной почте и др. В про­стейших случаях - это проектирование рисунков животных, растений, строений, симметричных узоров и т.п.

  5. Условия использования метода проектов:

  • широкий самостоятельный выбор проектов, индиви­дуальных и коллективных;

  • снабжение инструкцией по работе над проектом с учётом индивидуальных способностей работы на компьютере;

  • практическая значимость проекта, целостность и возможность законченности работы, а завершённый проект следует представлять в виде презентации;

  • создавать условия для обсуждения хода работы, ус­пехов и неудач, что способствует взаимообучению;

  • гибкое распределение времени на выполнение про­екта, как на занятиях, так и во внеурочное время.

  • метод проектов ориентирован, в основном, на ос­воение приемов работы на компьютере и освоение информационных технологий.

29. В структуре учебного проекта выделяют элементы:

  • формулировка темы и постановка проблемы;

  • анализ исходной ситуации;

  • перечень решаемых задач: организационных, учеб­ных, мотивационных;

  • этапы реализации проекта;

  • критерии оценки реализации проекта.

  1. Контроль - необходимый компонент процесса обуче­ния, обеспечивает обратную связь, выполняет воспита­тельную, обучающую, развивающую и диагностическую функции. Непрерывный контроль обеспечивает замкнутую схему управления процессом обучения.

  2. Виды контроля: предварительный, текущий, периоди­ческий и итоговый. Методы контроля - способы действий для получения диагностической информации об эффек­тивности обучения. К ним относят: устный и письменный опрос, контрольная работа, проверка домашнего задания, тестирование, наблюдение за работой учащихся, защита проекта и др .

  3. Итоговая аттестация в 11 кл. проводится в форме теста в соответствии с требованиями ЕГЭ. Тест состоит из 4 час­тей: три теоретические части с заданиями базового и по­вышенного уровней; одна практическая часть по выполне­нию задания на компьютере.

  4. Оценка - это процесс сравнения знаний, умений и на­выков учащихся с эталонными. Оценка происходит в ходе контроля.

  5. Отметка - это условная количественная мера оценки, выраженная в баллах.

  1. Функции оценки: ориентация ученика об уровне его знаний и соответствия их нормативу; информирование об успехах и неудачах; выражение мнения учителя; стиму­лирование учебы.

  2. Способы оценки: нормативный (исходя из стандар­та и программы), сопоставительный (сравнивания с други­ми), личностный (сравнивая с прошлыми достижениями ученика). Личностный - наиболее гуманный и позволяет контролировать продвижение в индивидуальном разви­тии.

37. При оценивании и выставлении отметок следует со-
блюдать психолого-педагогические требования: учитывать
возможные последствия для дальнейшей учёбы, усили-
вать положительные мотивы, укреплять уверенность в
своих силах и успехах в учёбе, вербальные оценки делать
развернутыми и личностными.

38. Правила выставления оценок и отметок: оценивать
систематически и всеохватывающе, сочетать личностный и
нормативный способы оценки, гласно, контроль постепен-
но заменять взаимо- и самоконтролем, сочетать разные
методы и формы.

  1. При использовании контролирующих программ следу­ет с осторожностью пользоваться отметкой, выставляемой компьютером.

  2. Основная форма обучения по информатике - это урок.

Также проводят экскурсии: на вычислительный центр, из­дательство, диспетчерские залы, центры управления и т.п.

  1. Внеклассные формы учебной работы: кружки, экскур­сии, факультативы, олимпиады, домашняя работа и др.

  2. Урок - основная форма обучения, имеет следующие признаки: точная продолжительность; твердое расписа­ние; четкое планирование и структура; использование разнообразных методов и средств обучения.

  3. Урок обеспечивает достижение цели обучения, имеет свою логическую структуру, определяемую дидактической целью. В структуре урока выделяют компоненты: цель, со­держание, методы и средства обучения, структуру учебной деятельности, элементы организации и управления.

  4. Обычно уроки классифицируют по дидактическим це­лям: урок изучения нового материала; формирования умений и навыков; обобщения и систематизации знаний; практического применения знаний; контроля и коррекции знаний, умений и навыков; комбинированный урок.

  5. Комбинированный урок, что позволяет гибко планиро­вать его структуру, решать несколько дидактических задач, учитывать ограничения на длительность работы учащихся на компьютере.

  6. Урок-лабораторная работа обычно имеет дидактиче­скую цель - формирование и закрепление навыков работы на компьютере с программными средствами. При этом ученики должны снабжаться подробной инструкцией.

  7. В ходе практикума учащиеся на нескольких уроках вы­полняют индивидуальные задания или проекты.

  8. Кабинет информатики используется для проведения: демонстраций, фронтальных лабораторных работ, практи­кума, внеклассной работы.

  9. Успех или неудача урока во многом зависят от его под­готовки и планирования. Важна подготовка аппаратных и программных средств.

  1. План-конспект урока есть опора и руководство к дейст­вию. Его оформляют так, чтобы им легко можно было вос­пользоваться на уроке.

  2. Начинающему учителю следует пользоваться рекомен­дациями по проведению уроков.

  3. После проведения урока следует провести его само­анализ в соответствии с принятой схемой и записать выво­ды.

  4. Использование компьютеров позволяет эффективно реализовать деятельностный подход к обучению.

  5. Деятельностный подход к обучению означает, что ко­нечной целью обучения является не получение знаний, а формирование способов деятельности. Знаниям можно научиться только в процессе их использования, в приме­нении, т.е. в процессе деятельности. Знать что-либо озна­чает умение выполнять определенную деятельность, свя­занную с этим знанием. Содержанием обучения должна быть система действий, а также знания, необходимые для освоения этой системы действий.

  6. К средствам обучения относятся: учебники, учебные пособия, методические материалы, классные доски и эк­раны, демонстрационное оборудование, демонстрацион­ные дисплеи и электронные проекторы, компьютеры и компьютерные сети, периферийное оборудование, про­граммное обеспечение.

  7. Выбор средств обучения определяется задачами урока, содержанием учебного материала, методами обучения.

  8. Имеется Перечень учебного и компьютерного обору­дования для школ.

  1. Средства обучения нового поколения: электронные проекторы, интерактивные доски, оборудование для орга­низации персональной компьютерной лаборатории, учеб­ные роботы и обрабатывающие комплексы для профес­сионального обучения. Они позволяют использовать ком­пьютеры при проведении лабораторных работ по физике, химии, информатике и другим предметам, демонстрируют возможности компьютерных технологий.

  2. Компьютерный класс или КУВТ - это набор из рабочих мест учащихся, рабочего места преподавателя и перифе­рийных устройств, связанных локальной вычислительной сетью для совместного использования данных, техниче­ских средств, программ и средств обмена данными в про­цессе обучения.

  3. Кабинет вычислительной техники и организация обу­чения в нём должны соответствовать требованиям СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03.

  4. Время непрерывной работы учащихся за компьютера­ми не должно превышать:

  • для учащихся 1 класса (возраст 6 лет) - 10 минут;

  • для учащихся 2-5 классов - 15 минут;

  • для учащихся 6-7 классов - 20 минут;

  • для учащихся 8-9 классов - 25 минут;

  • для учащихся 10-11 классов на первом часе занятий -

30 минут, на втором - 20 минут.

  1. Расстояние между рабочими столами с видеомонито­рами (в направлении тыла поверхности одного видеомо­нитора и экрана другого видеомонитора), должно быть не менее 2,0 м, а между боковыми поверхностями видеомо­ниторов - не менее 1,2 м.

  2. Расстояние от глаз до экрана монитора должно состав­лять 60-70 см. Учащиеся с близорукостью или дальнозор­костью средней степени (более 3 диоптрий), должны ра­ботать за мониторами в корректирующих очках.

  1. Площадь рабочего места с компьютером на базе элект­роннолучевой трубки должна составлять не менее 6 кв. м, а при использовании плоских жидкокристаллических и плазменных мониторов - не менее 4,5 кв. м.

  2. Учитель проводит вводный и периодический инструк­таж учащихся по ТБ, учащиеся должны сдать зачет по ТБ и правилам работы в кабинете. Сведения о них заносятся в специальный журнал по ТБ и в классный журнал.

  3. Программное обеспечение курса информатики вклю­чает в себя: системное, обеспечения базовых информаци­онных технологий, инструментальное, учебное, для изда­тельской деятельности школы.

  4. Следует пользоваться учебниками и пособиями из Пе­речня, рекомендованного Минобразом.

  5. Учебно-методические комплекты включают в себя:

  • учебник (обычно с компьютерным практикумом);

  • задачник;

  • рабочая тетрадь для учащихся;

  • методическое пособие для учителя;

  • компакт-диск с программно-методическим обеспе­чением;

  • комплект плакатов (обычно на компакт-диске).

Раздел 2. Методика преподавания ба­зового курса информатики и ИКТ

Глава 5. Содержание базового курса и мето­дика изучения основных понятий

5.1. Содержание базового курса информатики и ИКТ

Как уже отмечалось выше, в школьном обучении реализуется концепция непрерывного курса информатики и ИКТ. Курс включает в себя три этапа: пропедевтический, базовый и профильный. Базовый курс информатики со­ставляет ядро всего курса, поскольку обеспечивает реали­зацию обязательного минимума содержания образования по информатике так, как это отражено в образовательном стандарте.

В настоящее время, когда ещё полностью не завер­шен переход на новый государственный стандарт основно­го общего образования, базовый курс информатики пре­подается в основной школе по двум вариантам. 1-й вариант. Базовый курс изучается в течение двух лет с 8 по 9 класс. Причем в 8 классе курс изучается по 1 часу в неделю, а всего 35 часов; в 9 классе - по 2 часа в неделю, а всего 70 часов.

2-й вариант. Базовый курс изучается с 7 по 9 класс по 1 ча­су в неделю, т.е. по 35 часов в год.

Как видно, в обоих вариантах объём всего базового курса составляет 105 часов, как и предусмотрено в базис­ном учебном плане основной школы.

Примерная программа курса приведена в работе [18] и включает в себя следующие разделы:

1. Информация и информационные процессы (4 часа).

2. Компьютер как универсальное устройство обработки
информации (4 часа).

  1. Обработка текстовой информации (14 часов).

  2. Обработка графической информации (4 часа).

  3. Мультимедийные технологии (8 часов).

  4. Обработка числовой информации (6 часов).

  5. Представление информации (6 часов).

  6. Алгоритмы и исполнители (19 часов).

  7. Формализация и моделирование (8 часов).

  1. Хранение информации (4 часа).

  2. Коммуникационные технологии (12 часов).

  3. Информационные технологии в обществе (4 часа).

Программа составлена из расчёта того, что учебный год составляет 35 недель и предусматривает резерв учеб­ного времени в объёме 11 часов. В каждом разделе име­ется перечень практических работ, общее число которых составляет 55. В таблице 5.1 приведено примерное рас­пределение часов базового курса по темам и классам для обоих вариантов. Ожидается, что после завершения пере­хода на новый образовательный стандарт, базовый курс будет изучаться по второму варианту, т.е. в 7 - 9 классах, а пропедевтический курс будет охватывать 1 - 6 классы. Это позволит сделать курс информатики в школе непрерыв­ным.

5.2. Общие подходы к введению понятия ин­формации

Понятие информации является центральным всего курса информатики, однако, в школьных учебниках подход к её определению неоднозначный. В некоторых учебниках определение информации даже не приводится. Одна из причин такого положения - сложность самого понятия ин­формации. Оно относится к числу фундаментальных для всей науки, носит общенаучный, философский характер и является предметом постоянных дискуссий. Из-за этого часть ученых считает, что оно неопределяемое. Информа­ция является центральным понятием и в кибернетике. Именно кибернетика показала, что в окружающем мире существуют три сущности, три основы мироздания: мате­рия, энергия и информация. Человек в ходе своей матери­альной деятельности преобразует материальные объекты, затрачивая энергию и используя информацию о том, как это сделать.

В учебниках для школы имеется несколько вариантов определения понятия информации. В учебнике А.Г. Куш-ниренко и др. (1996, 2002) говорится, что понятие «инфор­мация» первичное и поэтому неопределяемое. Далее идет ссылка на то, что в математике нет строгого определения точки и прямой, что не

мешает нам рисовать треугольники, доказывать теоремы и решать задачи. Однако на это легко возразить - точку можно поставить на листе бумаги острым карандашом и все её увидят, но вот вряд ли аналогично возможно посту­пить с информацией. Приведем несколько примеров оп­ределения информации в учебной литературе.

Информация - постоянный спутник человека. Это те сведения, которые помогают ориентироваться нам в ок­ружающем мире.

В интуитивном, житейском смысле под информацией понимают сведения, знания и т.п., которые кого-либо ин­тересуют. Чем интереснее сообщение, тем больше оно не­сет информации.

Информация - это произвольная последовательность символов, т.е. любое слово.

Информация - это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов.

Информация - это содержание сообщения, сигнала памяти, а также сведения, содержащиеся в сообщении, сигнале, памяти. (Одна тавтология!)

Информация - это знания, сведения, которыми об­ладает человек и которые он получает из окружающего мира. (Субъективный подход).

Информация - это содержание последовательности символов (сигналов) из некоторого алфавита. (Кибернети­ческий подход.)

Перечень определений довольно обширный, и как же в таком случае поступить учителю? Рассмотрим не­сколько методических подходов, используемых учителями для определения понятия информации [1]:

1) Субъективный подход. В этом случае следует ис­пользовать метод обучения - катехизическую беседу. Учи­тель задает следующую последовательность вопросов, на которые учащиеся могут легко ответить:

- Расскажите, откуда вы получаете информацию?

- Приведите примеры какой-либо информации, ко­торую вы получили сегодня.

Если услышите ответ, что утром по радио ученик слышал прогноз погоды, то учителю следует подвести уче­ников к выводу: - значит, ты вначале не знал, какая будет погода! Следовательно, получив информацию, ты получил новые знания!

Таким путем можно подвести учеников к пониманию того, что информация для человека - это знания, которые он получает из различных источников. Далее на примерах следует закрепить это определение.

Затем, применяя метод беседы, можно рассмотреть, где эта информация хранится - в памяти человека, в запи­сях на бумаге, на магнитных носителях и пр. Таким обра­зом, можно подвести учащихся к пониманию внутренней и внешней памяти.

2) Если учитель использует кибернетический подход, то следует использовать метод обучения рассказ и сооб­щить, как возникла кибернетика, как она породила совре­менную информатику, являясь одним из её источников. Кибернетику определяют как науку об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах. Для описания сложных систем в кибернетике используют поня­тие (модель) «чёрного ящика». Термины чёрный ящик и кибернетическая система можно считать синонимами. Главные характеристики чёрного ящика - это входная и выходная информация. И если два таких чёрных ящика взаимодействуют между собой, то они делают это только с помощью обмена информацией.

Информация в кибернетических системах передаётся в виде некоторой последовательности сигналов разной природы: акустических, световых, электрических и др.

Информационные обмены происходят везде и всюду: ме­жду людьми, животными, техническими устройствами. В последовательности передаваемых сигналов закодирован определённый смысл и содержание.

С точки зрения кибернетики, информацией является содержание передаваемых сигналов (символов) из неко­торого алфавита. Передача сигналов требует опреде­лённых затрат материалов и энергии. Однако содержание сигналов не зависит от этих затрат. В последовательности сигналов закодированы определённые смысловые симво­лы, в которых и заключается их содержание. Эти символы могут быть буквами текста какого-либо алфавита или це­лыми понятиями (например, красный сигнал светофора обозначает для людей «стоять!»). Такую последователь­ность сигналов называют сообщением.

Из описанных двух подходов первый можно исполь­зовать уже в начальной школе, тогда как второй - в основ­ной и старшей школе. При этом необходимо помнить, что введение понятие информации делается не одномомент­но - следует постепенно расширять представления детей об информации, периодически возвращаясь к её опреде­лению, т.е. использовать метод последовательных при­ближений.

5.3. Энтропийный подход к понятию информа­ции.

Информация и энтропия

Описываемый ниже подход обычно применяют при обучении в вузе, но частично его можно использовать и в профильном обучении в старшей школе. Этот способ вве­дения понятия информации является наиболее строгим, поэтому учителю следует с ним ознакомиться. При изло­жении данной темы следует использовать межпредмет­ные связи: вероятность случайных событий изучается в математике, энтропия - в курсе физики в профильных фи­зико-математических классах.

Учителю можно рекомендовать следующую после-дова-тельность изложения:

  1. Многие события являются случайными и происхо­дят с той или иной вероятностью. На информацию о таких случайных событиях накладываются определённые огра­ничения. Случайные события изучаются в статистической физике.

  2. Чтобы определить степень неопределённости слу­чайного события можно использовать понятие энтропии. Энтропия Н вводится как функция, описывающая меру не­определённости события, имеющего п равновероятных исходов и вычисляется по формуле:

Н = 1од2 п

Энтропия является мерой неопределённости случай­ного события и равна средней вероятности всех возмож­ных его исходов. Можно сказать, что энтропия характери­зует степень беспорядка в системе. Энтропия измеряется в битах.

Свойства энтропии:

  • энтропия сложного события, состоящего из несколь­ких независимых событий, равна сумме энтропий от­дельных событий;

  • наибольшую энтропию имеет событие с равноверо­ятными исходами.

3) Количество информации численно равно числу вопросов, которые предполагают равновероятные бинар­ные варианты ответов, и которые необходимо задать, что­бы полностью снять неопределённость о событии в по­ставленной задаче.

Связь между количеством информации I в сообще­нии о событии и числом равновероятных исходов события п даётся формулой Хартли:

I = \одг п

Таким образом, такое определение понятия инфор­мации получает статистический смысл и является опера­ционным определением (т.е. устанавливает способ её из­мерения).

4) Информация равна убыли энтропии:

I = Н1 - И2

При таком подходе информация - это содержание сообщения, понижающего неопределённость совершения некоторого события с неоднозначным исходом. Количест­венной мерой информации тогда будет являться убыль связанной с событием энтропии.

В случае равновероятных исходов события информа­ция о нем равна логарифму отношения числа возможных исходов до и после получения сообщения о событии.

  1. Таким образом, статистическая интерпретация эн­тропии связана с недостатком информации о состоянии системы. Наибольшая энтропия у системы с полным бес­порядком, и когда наша осведомлённость о её состоянии минимальна. Упорядочение системы (наведение порядка) связано с получением дополнительной информации о сис­теме и с уменьшением энтропии.

  2. В теории информации энтропия характеризует не­определённость в незнании результатов события, которое имеет некоторый набор возможных случайных исходов.

  1. Может ли количество информации быть меньше 1 бита? Ответ на бинарный вопрос, то есть требующий отве­та или, или (да, нет), может содержать не более 1 бита ин­формации; для равновероятных ответов информация бу­дет равна 1; для неравновероятных - меньше 1.

  2. Объективность информации обусловлена тем, что она не зависит от того, кто и как осуществляет выбор, т.е. она одинакова для любого потребителя. Но ценность ин­формации определяет потребитель, поэтому в этом смыс­ле она субъективна.

  3. В теории информации считается, что информация является мерой нашего незнания чего-либо. Как только это знание будет получено, и мы узнаем результат, то инфор­мация, связанная с этим событием, исчезает. Состоявшее­ся событие не несёт информации, так как пропадает его неопределённость (энтропия становится равной нулю). При этом имеется один исход события и п = 1 , тогда по формуле Хартли получаем I = 0.

10) На бытовом уровне понимания информация свя-
зана с нашим знанием, что связано с оценкой её смысла, а
в теории информации она связана с нашим незнанием. В
этом состоит принципиальное различие в понимании ин-
формации на бытовом уровне и на научном.

Разумеется, учителю следует понимать, что и при та­ком подходе одномоментно ввести понятие информации невозможно - необходимо это делать последовательно, неоднократно возвращаясь к трудным элементам темы. Это следует также из того, что и само понятие энтропии является сложным, фундаментальным общенаучным по­нятием.

Закреплять полученные знания по данной теме ре­комендуется при решении задач №№ 4, 7 (стр. 25), 4, 5 (стр. 260), 3, 4 (стр. 271) из учебника: Семакин И.Г. Инфор­матика. Базовый курс. 7-9 классы / И.Г. Семакин, Л.А. За­логова, С.В. Русаков, Л.В. Шестакова. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 390 с.

5.4. Компьютерный подход к измерению ин­формации

Проблема измерения информации напрямую связа­на с проблемой определения понятия информации, т.к. надо сначала выяснить, что мы собираемся измерять, а потом - как это делать. Например, если опираться на ин­туитивное определение информации, то невозможно вве­сти сколько-нибудь логичное определение количества ин­формации и единицы её измерения. Какой способ лучше выбрать учителю? Что предлагают методисты для выхода из этого противоречия? В методической литературе и учебниках описано несколько подходов к определению информации и её измерению - это: компьютерный, со­держательный (семантический), кибернетический (алфа­витный).

При компьютерном подходе к измерению информа­ции учитель может сразу перейти к описанию представле­ния информации в компьютере в форме двоичного кода. Затем догматически привести утверждение о том, что ко­личество информации равно количеству двоичных цифр (битов) в таком двоичном коде. Следует рассказать уча­щимся о том, что информацию чаще всего кодируют с по­мощью последовательности сигналов двух видов, которые характеризуют два состояния: включено или выключено, намагничено или не намагничено, точка и тире и т.п. При этом обязательно следует напомнить учащимся об азбуке Морзе. Принято обозначать одно из таких состояний циф­рой 0, а другое - цифрой 1. Такое кодирование называется двоичным кодированием, а цифры 0 и 1 называют битами (от сокращенного англ. bit - binarydigit- двоичная цифра).

Далее можно рассказать, что в теории информации за единицу количества информации принимают сообще­ние, состоящее из одного символа двухсимвольного алфа­вита. Использование для измерения количества информа­ции алфавитов с другим числом символов можно уподо­бить переходу к более крупным единицам измерения. По­сле введения бита можно перейти к байтам и кратным единицам. При этом следует решить задачи, иллюстри­рующие количество информации в разных источниках.

Компьютерный подход достаточно прост для воспри­ятия, и его можно использовать при обучении в младших дних классах.

5.5. Семантический (содержательный) подход к измерению информации

При таком подходе определение бита оказывается достаточно сложным для понимания учащимися даже в старших классах. Поэтому учителю потребуется опреде­лённое время для его изложения. Приведём методику изучения этого материала, описанную в [1]. Вначале необ­ходимо рассмотреть цепочку понятий: информация - со­общение - информативность сообщения - единица из­мерения информации - информационный объём сообще­ния. Каждое из этих понятий достаточно сложно для ус­воения, поэтому учителю следует подробно остановиться на них. Информация - это знания людей (новые знания). Сообщение - это информационный поток, который в про­цессе передачи информации поступает к принимающему его субъекту. Сообщение - это и речь, и воспринимаемые нами зрительные образы, и текст книги и т.д. Информа­тивность сообщения следует рассмотреть на примерах. При этом для учащихся вводится такое определение:

«Информативным сообщением называется такое сообщение, которое пополняет знания человека, т.е. не­сёт для него информацию».

Одно и то же сообщение для разных людей, с точки зрения его информативности, может быть разным. Если сведения «старые», т.е. человеку они известны, или со­держание информации непонятно человеку, то для него такое сообщение неинформативно. Поэтому можно ввести следующее определение:

«Информативно такое сообщение, которое содер­жит новые и понятные человеку сведения».

Учителю необходимо помнить и разъяснять учащим­ся, что нельзя отождествлять понятие «информация» и «информативность сообщения». Пример - информативен ли текст учебника по матанализу для первоклассника? Ко­нечно, первоклассник ничего не поймёт в этом учебнике, поэтому ответ будет отрицательным. Если сообщение не­информативно для человека, то количество информации в нём, с точки зрения этого человека, равно нулю. Количест­во информации в информативном сообщении больше ну­ля.

Затем следует перейти к введению единицы инфор­мации. В рамках содержательного (семантического) под­хода единицей информации является мера пополнения знаний человека, или мера уменьшения степени его не­знания. Тогда можно принять следующее определение единицы информации: «Сообщение, уменьшающее неоп­ределённость знаний в 2 раза, несёт 1 бит информа­ции». Или в другой формулировке: «Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятных, несёт 1 бит информации».

Такое определение бита является сложным для уча­щихся из-за неясного им понятия «неопределённость зна­ний». Поэтому необходимо раскрыть его смысл на следующих примерах:

  1. Подбрасывание монеты. Неопределённость знания о результатах бросания монеты, т.е. выпадение «орла» или «решки», равна 2.

  2. Для бросания игрового кубика с шестью гранями эта не­определённость уже равна 6.

  3. Неопределённость для вытягивания экзаменационных билетов будет равна 25, если на столе лежало 25 биле­тов.

Если учитель имеет достаточно времени, то полезно обсудить с учащимися следующие понятия: вероятность события, достоверное событие, невозможное событие. Это обязательно следует делать в профильных классах с углублённым изучением информатики.

5.6. Кибернетический (алфавитный) подход к измерению информации

Кибернетический подход к измерению информации во многом является альтернативным содержательному и базируется на измерении количества информации в тексте (символьном сообщении), составленном из символов не­которого алфавита. Необходимо сразу заметить, что со смысловым содержанием текста такая мера информации не связана. Алфавитный подход обычно применяют для измерения информации, обрабатываемой в компьютерах и передаваемой в компьютерных сетях. При этом учителю следует напомнить учащимся о компьютерном подходе к измерению информации (если он изучался) и показать их различия.

Основным понятием при кибернетическом подходе является понятие алфавита. Алфавит определяется как конечное множество символов, используемых для пред­ставления информации.

Количество информации, которое несёт в тексте ка­ждый символ алфавита, вычисляется по формуле Хартли:

2 1 = N,

где I - информационный вес символа алфавита;

N - мощность алфавита (число символов в алфавите).

На основании формулы Хартли можно рассчитать ко­личество информации в любом тексте. Если текст содер­жит Кштук символов алфавита, то количество информации I определяется произведением числа символов на инфор­мационный вес символа:

I = I К

Минимальная мощность алфавита, пригодного для передачи информации, равна 2. (В этом месте объяснения учителю следует ещё раз напомнить учащимся азбуку Морзе.) Такой алфавит мощностью 2 называется двоич­ным. Тогда информационный вес символа в двоичном ал­фавите легко найти: 2' = 2, то из этого уравнения получаем, что I = 1 бит. Отсюда следует определение: «Один символ двоичного алфавита несёт 1 бит инфор­мации».

Такой способ измерения количества информации еще называют объёмным, так как он напрямую связан с количеством (объёмом) символов в тексте.

Если для передачи сообщения используется не дво­ичный, а другой алфавит, то информационный вес его символов будет другим (обычно больше) и количество ин­формации также иным.

После этого рассмотрения следует перейти к изуче­нию других единиц измерения информации, напомнив при этом, что для многих единиц измерения существуют кратные единицы, которые часто оказываются более удобными для употребления. Например, кроме метра есть ещё километр, кроме грамма - килограмм и т.п. Если бит -это основная единица измерения информации, то ещё широко используется байт, который вводится как инфор­мационный вес символа из алфавита мощностью 256. То­гда по формуле Хартли число 256 есть два в восьмой сте­пени: 256 = 28 . Тогда отсюда имеем: / = 8 бит. Эти восемь бит принято называть байтом. Таким образом, 1 байт = 8 бит.

Более крупными единицами являются килобайт, ме­габайт, гигабайт, терабайт. Говоря об этих единицах, сле­дует обратить внимание учеников, что приставку «кило» не следует воспринимать как увеличение в 1000 раз. В ин­форматике это не так. Килобайт больше байта в 1024 раза,

10

поскольку 2 = 1024. В этом состоит принципиальное от­личие десятичных приставок в информатике от обычных десятичных приставок, о чём учителю всегда следует на­поминать учащимся. Тем не менее, часто при приближен­ных вычислениях используют коэффициент 1000.

Задание для студентов: рассчитайте информационный вес символов русского и английского алфавитов.

Закреплять полученные знания по данной теме ре­комендуется при решении задач №№ 4, 6, 7 (стр. 25), 4, 5 (стр. 260), 3, 4, 5 (стр. 271) из учебника: Семакин И.Г. Ин­форматика. Базовый курс. 7-9 классы / И.Г. Семакин и др. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. - 390 с.

Также следует решить задачи №№ 2, 3, 10, 11, 12 из учебника: Кушниренко А.Г. Информатика. 7-9 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений / А.Г. Кушниренко, Г.В. Лебедев, Я.Н. Зайдельман. - 3-е изд.,стереотип. - М.: Дрофа, 2002. -336 с.

Разумеется, описанные выше методические подходы к определению информации и единицы её измерения следует использовать при преподавании в старших клас­сах. В младших и средних классах эти подходы можно ис­пользовать частично, и вводить единицы измерения ин­формации догматически и постепенно, не раскрывая до поры до времени особо их сути. Какой подход выберет учитель, зависит от его опыта, мастерства, уровня подго­товленности учащихся. Но есть смысл, особенно в старших классах и в профильном обучении, знакомить учащихся со всеми из них.

5.7. Методика обучения основным понятиям курса информатики

Чтобы представить себе место основных понятий в курсе информатики, следует ещё раз кратко остановиться на его содержании. Курс информатики и ИКТ в основной и старшей школе строится на основе так называемых содер­жательных линий, представленных в общеобразователь­ном стандарте. Все содержательные линии можно сгруп­пировать в три основных направления: «Информационные процессы», «Информационные модели», «Информацион­ные основы управления». В названиях этих направлений отражены обобщающие понятия, присутствующие во всех современных учебниках по информатике. Полный пере­чень основных понятий дан в образовательном стандарте. Приведём этот перечень по содержательным линиям.

1) Содержательные линии по направлению «Инфор-
мационные процессы» включают в себя следующие темы
и понятия: определение понятия информации, измерение
информации, носители информации, хранение, обработка
информации, процессы передачи информации, защита
информации.

Перечень базовых понятий: системы, обмен инфор­мации между элементами, сигналы, информационные процессы и их классификация, способы представления ин­формации, дискретное (цифровое) представление инфор­мации, поиск, хранение, хранилище информации, преоб­разование, обработка информации, защита информации, кодирование, декодирование информации, искажение информации, скорость передачи информации.

2) Содержательные линии по направлению «Инфор-
мационные модели» включают в себя темы: моделирова-
ние, информационное моделирование, формализация как
важнейший этап моделирования, формальные языки опи-
сания алгоритмов, компьютерное моделирование и его
виды, исследование моделей, алгоритмы, алгоритмы и
программы.

Перечень базовых понятий: информационные (нема­териальные) модели и их виды, формализация описания моделей, алгоритмы и типовые конструкции их, язык про­граммирования, программа, компьютерное моделирова­ние.

3) Содержательные линии по направлению «Инфор­мационные основы управления» включают в себя сле­дующие темы: управление в сложных системах, понятие обратной связи, моделирование процессов управления в реальных системах, управление работой формального ис­полнителя с помощью алгоритма, замкнутые и разомкну­тые системы управления, самоуправляемые системы, ие­рархические системы, информационные потоки в каналах обратной и прямой связи в реальных системах управления.

Перечень базовых понятий этой линии применитель­но к школьному образованию в настоящее время находит­ся в стадии становления. Однако понятие обратной связи является ключевым и имеет общенаучное, межпредмет­ное значение.

Для всего школьного курса информатики ключевыми понятиями являются: информация, единицы измерения информации, носитель информации, знак, символ, мо­дель, код и др. Однако простым изучением этих понятий учителю нельзя ограничиваться - необходимо показывать и изучать элементарные действия с ними - такие как обобщение, ограничение, выделение существенных при­знаков у понятий, запоминание и др. Для этого учителю необходимо использовать соответствующие методы и средства обучения. Как отмечал П.Ф. Каптерев, нельзя ог­раничиваться изучением понятий чисто догматически, учи­телю следует заставлять учащихся сравнивать предметы, группировать их в роды и виды, составлять о них понятия и определения, выявлять связи между ними. Только тогда можно подойти к пониманию сути понятий.

Как видно из этого краткого рассмотрения, формиро­вание основных понятий курса информатики является дос­таточно длительным процессом, особенностью которого является постоянное обращение к ранее изученному ма­териалу. Такая цикличность в обучении основным поняти­ям, возвращение к ним каждый раз на новой, более высо­кой ступени познания, позволяет достигнуть надежного усвоения их смысла и содержания. При этом учителю сле­дует всегда иметь в виду главные цели изучения информа­тики - это общеобразовательные, развивающие и практи­ческие. Достижению этих целей будет способствовать сле­дование следующим методическим принципам:

  1. Принцип системности. В ходе изучения курса не­обходимо выстраивать в сознании учащихся взаимосвя­занную систему понятий. Им должна быть видна структура курса, место каждого раздела и понятия в общей структу­ре. Как говорится, учащиеся должны «за деревьями видеть лес», состоящий из всей системы понятий информатики.

  2. Принцип параллельности в освоении фундамен­тальной и практической составляющих курса. Реализа­ция этого принципа означает, что необходимо параллель­но и одновременно изучать как фундаментальные, основ­ные понятия, так и те понятия, которые составляют содер­жание практического компонента курса информатики. Также при изучении информационно-коммуникационных технологий в содержании обучения должна обязательно присутствовать и система фундаментальных понятий.

  3. Принцип самообучения и взаимообучения учащих­ся. Информатика является молодой и быстроразвиваю-щейся наукой. Особенно быстро развиваются информаци­онные технологии. Поэтому человеку, работающему на компьютере, приходится постоянно учиться как новым средствам, приёмам работы и технологиям, так и новым понятиям. Следовательно, необходимо обучать учащихся методике самообучения и взаимообучения. При этом сле­дует учить пользоваться справочной литературой, быстро находить в ней нужную информацию, пользоваться встро­енными в программы электронными справочными систе­мами. Отдельно стоит задача обучения пользоваться спра­вочными ресурсами Интернет.

Разумеется, перечисленные принципы не отвергают общедидактические принципы, установленные педагоги­ческой наукой ещё со времён Коменского, они лишь их дополняют применительно к изучению нового учебного предмета, каким является информатика.

Контрольные вопросы и задания

1. Почему базовый курс называют ядром школьного курса
информатики и ИКТ?

  1. Каково число часов на изучение базового курса по пер­вому и второму варианту?

  2. Сколько тем содержит Примерная программа базового курса?

  3. В чём, на ваш взгляд, состоит проблема определения понятия информации?

  4. Приведите названия подходов к введению понятия «Информация».

  5. В субъективном подходе информация это ...

  6. В кибернетическом подходе информация это ...

  7. В энтропийном подходе информация это ...

  8. Запишите формулу Хартли.

  1. Чем отличается понимание информации на быто­вом уровне с определением её в теории информации?

  2. В компьютерном подходе 1 бит это .

  3. В семантическом подходе 1 бит это ...

  4. В алфавитном подходе 1 бит это .

  1. Определите количество информации в вашем име­ни и фамилии.

  2. Рассчитайте информационный вес символов рус­ского и английского алфавитов.

  3. Какие вопросы и базовые понятия изучаются по теме «Информационные процессы»?

  4. Какие вопросы и базовые понятия изучаются по теме «Информационные модели»?

  5. Какие вопросы и базовые понятия изучаются по теме «Информационные основы управления»?

Глава 6. Методика изучения основных ин­формационных процессов

Изучение информационных процессов является од­ной из основных тем в базовом курсе информатики и ИКТ. К содержанию учебного материала этой темы учитель воз­вращается практически постоянно в ходе изучения всего курса. Под информационными процессами понимают лю­бые действия, выполняемые с информацией. К ним отно­сятся: хранение информации, обработка информации, пе­редача, поиск информации. Кроме того, кратко рассматри­ваются вопросы кодирования и защиты информации.

Приведем основное содержание образования по данной теме, изложенное в образовательном стандарте для базового уровня:

1. Системы, образованные взаимодействующими
эле-ментами, состояние элементов, обмен информацией
между элементами, сигналы.

  1. Классификация информационных процессов. Вы­бор способа представления информации в соответствии с поставленной задачей. Универсальность дискретного (цифрового) представления информации. Двоичное пред­ставление информации.

  2. Поиск информации в социальных, биологических и технических системах. Преобразование информации на основе формальных правил. Алгоритмизация как необхо­димое условие его автоматизации.

  3. Особенности запоминания, обработки и передачи информации человеком. Организация личной информа­ционной среды. Защита информации.

Обсудим более подробно некоторые из основных информационных процессов и методику их изложения в средней школе. Рассмотрение помимо методических чис­то теоретических вопросов по информационным процес­сам вызвано тем, что значительная часть студентов в них слабо разбирается, а сам материал разбросан по ряду учебников по информатике.

6.1. Хранение информации

С хранением информации связаны следующие поня­тия: носитель информации (память), внутренняя па­мять, внешняя память, хранилище информации.

Под носителем информации понимается та физиче­ская среда, которая непосредственно хранит информацию. В истории человечества носителями информации выступа­ли: камень, папирус, пергамент, береста, бумага и др. Бу­мага была изобретена в Китае сравнительно давно - во 2 веке нашей эры, но секрет её изготовления стал известен в Европе лишь в 11 веке. Сейчас бумага является основным внешним носителем информации. Однако срок жизни обычной бумаги всего около 50 лет, а специальных сортов для архивного хранения - до 150 лет. Современные носи­тели информации - это магнитные и оптические (лазер­ные) диски.

Для человека основным носителем информации яв­ляется его мозг, который является собственной биологиче­ской памятью. Память человека можно назвать оператив­ной памятью, так как она позволяет вспомнить и воспро­извести информацию почти мгновенно. Биологическую память можно назвать внутренней памятью, поскольку её носитель - это мозг, который находится внутри челове­ка. Все остальные виды носителей можно назвать внеш­ними или внешней памятью.

Задание для студентов: приведите особенности биологиче­ской памяти.

Для закрепления изученного материала следует предложить учащимся привести примеры других носите­лей информации и их особенности.

Хранилище информации - это информация на внеш­них носителях, организованная специальным образом и предназначенная для длительного хранения и постоянного пользования. Хранилищами информации являются: архи­вы, библиотеки, запасники музеев и картинных галерей, энциклопедии, справочники, картотеки. У астрономов хра­нилищем информации являются стеклянные библиотеки, в которых сосредоточены негативы фотографических сним­ков разных участков звёздного неба, полученных за мно­гие десятилетия наблюдений. Для хранилища основной информационной единицей является определённый до­кумент на каком либо физическом носителе: дело, досье, папка, книга, анкета, отчёт, микрофильм и т.п.

Хранилище всегда имеет определённую структуру в форме упорядоченности и классификации хранимых до­кументов. Структура нужна для удобства хранения, попол­нения, удаления и поиска информации. Например, книги в библиотеке хранятся на полках под определёнными шиф­рами и по алфавиту.

Память человека можно рассматривать как своеоб­разное внутреннее хранилище информации. Как хранили­ще информации, память организована сложным образом. Особенностью памяти является её оперативность - чело­век может очень быстро, практически мгновенно вспом­нить и воспроизвести информацию, которую запомнил. Но

человеческая память обладает забывчивостью, поэтому она менее надёжна по сравнению с памятью на внешних носителях. В то же время психологи считают, что инфор­мация в памяти человека никогда не стирается, только час­то теряется способность выполнить поиск и воспроизвести её. Поэтому для более надежного хранения информации человек издревле использует внешние носители: камень, глиняные таблички, папирус, пергамент, бересту, бумагу, а также организует специальные хранилища информации -библиотеки.

У древних инков были лишь зачатки письменности, и все свои знания им приходилось хранить в собственной памяти. Не­смотря на это обстоятельство, цивилизация инков достигла весь­ма высокого уровня развития, например, они могли выполнять тре­панацию черепа и операции на головном мозге.

Рассказывая о хранилище информации, учителю не­обходимо рассмотреть такие его характеристики, как: объ­ём хранимой информации, надёжность хранения, время доступа к информации, защита информации.

Информацию, хранящуюся в компьютере и инфор­мационных системах, называют данными. А сами храни­лища на устройствах внешней компьютерной памяти при­нято называть базами данных и банками данных.

Задание для студентов: приведите примеры других храни­лищ информации.

6.2. Процесс обработки информации

Обработкой информации называется целенаправ­ленное действие над информацией для достижения опре­делённых результатов. Процесс обработки информации происходит по схеме, приведенной на рис. 6.1 [1].

Рис. 6.1. Общая схема процесса обработки информации

В процессе обработки информации решается сле­дующая информационная задача: имеется некоторая ис­ходная информация (исходные данные), требуется полу­чить некоторые результаты (итоговую информацию). Про­цесс перехода от исходной информации к результату и яв­ляется процессом обработки. Объект или субъект, который осуществляет обработку, называется исполнителем обра­ботки информации. Исполнителем может быть человек или специальное устройство, в частности компьютер.

Для того чтобы осуществить процесс обработки ин­формации, исполнителю должен быть известен способ этой обработки, описание которого принято называть ал­горитмом обработки. Чаще всего используют следующие способы обработки информации.

Обработка с целью получение новой информации, новых знаний. К этому способу относится решение мате­матических или физических задач. Здесь способом обра­ботки будет алгоритм решения задачи, определяемый ис­пользуемыми математическими или физическими форму­лами, и которые должен знать исполнитель. Это и реше­ние задач с применением логических умозаключений и выводов. Поиск решения научных задач также относится к этому способу обработки информации.

Обработка, приводящая к изменению формы пред­ставления информации, но при этом не изменяющая её содержание. Например, перевод текста с одного языка на другой. При переводе изменяется форма записи информа­ции, но должно быть сохранено её содержание. Важным видом обработки информации является кодирование - это преобразование информации в такую символьную форму, которая удобна для её хранения, передачи или обработки. Кодирование широко используется в работе телеграфа, телефона, радио, а также компьютера и компьютерных линий связи.

Структурирование информации - это установление определённого порядка и организации в хранилище ин­формации. Например, это может быть расположение в ал­фавитном порядке, по номерам, группировка по различ­ным признакам, использование таблиц, схем, графиков и т. п .

Поиск является распространённым и важным спосо­бом обработки информации. В ходе поиска информации обычно решается следующая задача - найти в некотором хранилище нужную информацию, удовлетворяющую оп­ределённым условиям. Например, найти в телефонном справочнике телефон абонента, по расписанию поездов -время прибытия поезда и т.п. Алгоритм поиска сильно за­висит от способа организации информации в хранилище. Если информация хорошо структурирована, то поиск про­изводится быстро, и при этом можно построить оптималь­ный алгоритм такого поиска. Например, если мы ищем те­лефон своего знакомого, то легко находим его в телефон­ном справочнике по алфавиту. А вот если мы хотим только по номеру телефона найти фамилию абонента, то такой поиск по телефонной книге значительно усложняется. В таком случае лучше обратиться на телефонную станцию, где поиск быстро сделают по специальному списку номе­ров телефонов.

Задание для учащихся: приведите примеры поиска какой-либо информации в домашних условиях, а также алгоритм такого поиска.

6.3. Процесс передачи информации

Схема процесса передачи информации показана на рисунке 6.2. При передаче информации всегда имеется источник информации и её получатель (приёмник инфор­мации). Сама передача осуществляется посредством ка­кой-либо среды, которая является информационным кана­лом или каналом связи. Например, в качестве информаци­онного канала может выступать воз-

Рис. 6.2. Схема процесса передачи информации

дух, в котором сообщения предаются звуковыми волнами. Если передаются письменные сообщения, то информаци­онным каналом следует считать лист бумаги, на котором написано или напечатано сообщение. Обычно под инфор­мационными каналами понимают технические линии свя­зи, например, телефонные линии, радиолинии, оптико­волоконные линии. Для человека его органы чувств вы­полняют роль биологических информационных каналов, по которым информация доносится до мозга.

В процессе передачи информация представляется и передается в форме некоторой последовательности зна­ков, сигналов, символов. Например, в процессе непосред­ственного разговора между людьми происходит передача звуковых сигналов - речи, а при чтении текста посредст­вом световых сигналов воспринимаются буквы - графиче­ские символы. Передаваемая при этом последователь­ность сигналов называется сообщением.

Кодированием информации называется любое пре­образование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для её передачи по каналу связи. Примером является кодирование радиосигналов с помощью кода аз­буки Морзе. Передача информации по радио и телеграфу с помощью азбуки Морзе является примером дискретной связи. Другим примером кодирования является цифровая связь, которая широко применяется в настоящее время. При этом передаваемая информация кодируется в двоич­ную форму, а затем декодируется в исходную форму. Циф­ровая связь - это также дискретная связь.

В процессе передачи по каналу связи всегда имеют место разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Это так назы­ваемый шум, который мы часто слышим при разговоре по телефону в виде треска и помех, мешающих разговору. Обычной причиной этого является плохое качество линий связи. Для борьбы с воздействием шумов применяют раз­личные технические средства, иногда довольно сложные. Например, используют экранированные кабели вместо обычных проводов, применяют различные фильтры, отде­ляющие полезный сигнал от шума и т.п.

Американский математик Клод Шеннон создал спе­циальную теорию кодирования информации, которая дает методы борьбы с шумами. Например, для борьбы с шума­ми передаваемый по линии связи код должен быть избы­точным. За счёт этой избыточности потеря при передаче какой либо части информации может быть компенсирова­на. Например, когда плохо слышно при разговоре по теле­фону, то применяют такой приём - каждое слово повторя­ют дважды, и также отдельные слова передают по буквам, используя заглавные буквы некоторых имен людей. На­пример, телефонисты название города Аткарск по буквам передают так: Анна, Татьяна, Константин, Анна, Роман, Станислав, Константин.

Задания для учащихся: 1) Каким словом или именем передают таким способом по телефо­ну буквуЫ ?

2)Приведите примеры других способов борьбы с шумами при разго­воре по телефону.

Говоря учащимся о скорости передачи информации, необходимо привлекать аналогию - перекачка воды по трубам. В этом примере каналом передачи воды являются трубы. Скорость подачи воды или расход воды измеряется количеством литров или кубометров протекающей воды в единицу времени (л/с или куб. м/с). Скоростью передачи информации называют информационный объём сообще­ния, передаваемый в единицу времени, поэтому едини­цами измерения скорости передачи информации будут: бит/с, байт/с и другие кратные единицы. Например, типо­вые модемы, применяемые для передачи компьютерной информации по телефонным линиям, обладают макси­мальной скоростью 56 кбит/с (в реальных условиях эта скорость оказывается вдвое меньше).

Задание для учащихся: сколько времени потребуется для пе­редачи с помощью типового модема одной страницы текста учеб­ника?

Рассматривая передачу информации по линиям свя­зи необходимо остановиться на понятии пропускной спо­собности информационного канала, которая определяется физическими характеристиками материала из которого он изготовлен. Наибольшую пропускную способность имеют оптико-волоконные линии связи, а наименьшую - провод­ные телефонные линии. При этом полезно привести обобщающую таблицу 6.1, показывающую пропускную способность различных линий связи.

Таблица 6.1

Пропускная способность различных линий связи

Линия связи

Скорость передачи дан­ных, Мбит/с

Телефонная линия

менее 1

Коаксиальный кабель

до 10

Витая пара

10-100

Радиоканал

100

Оптоволоконный кабель

200

Задание для студентов: определите скорость восприятия вами информации при чтении. Для этого измерьте время чтения вами текста одной страницы из учебника, посчитайте среднее чис­ло символов в одной строке, а затем на всей странице. Посчитайте информационный объём текста этой страницы в байтах и рассчи­тайте скорость восприятия информации в байтах за секунду. Сколько времени займет передача этого текста с помощью типо­вого модема?

6.4. Представление числовой, символьной и графической информации в компьютере

Учебный материал данной темы относится к содер­жательной линии базового курса - линии компьютера. При рассмотрении этой темы необходимо также рассмотреть материал о системах счисления. Если этот материал изу­чался в предыдущих классах, то следует провести краткое его повторение, а если нет, то подробно остановиться на двоичной системе счисления и решить соответствующие задачи по переводу чисел из одной системы в другую.

Современные компьютеры работают со всеми вида­ми информации: числовой, символьной, графической, зву­ковой. Но так было не всегда - первые компьютеры рабо­тали исключительно с числовой информацией, причем представленной в десятичном виде. В настоящее время компьютеры выполняют расчеты в двоичной системе и для представления чисел используют так называемое машин­ное слово, размер которого зависит от типа процессора ЭВМ. Если машинное слово для данного компьютера рав­но 1 байту, то такую машину называют 8-ми разрядной (8 бит). А если машинное слово состоит из 2 байтов, то это 16-ти разрядный компьютер. У 32-х разрядных компьютеров машинное слово 4-х байтовое. Все новые персоналки яв­ляются 32-х разрядными, а в ближайшее время ожидается переход на 64-х разрядные компьютеры.

Числа в памяти компьютера могут храниться в двух форматах - в формате с фиксированной точкой и в форма­те с плавающей точкой. Здесь под точкой подразумевает­ся знак разделения целой и дробной части числа. Формат с фиксированной точкой используется для записи в памяти компьютера целых чисел. В этом случае одно число зани­мает одно машинное слово в памяти. Формат с плавающей точкой применяется для представления, как целых чисел, так и чисел с дробной частью. Математики такие числа на­зывают действительными, а программисты - веществен­ными. Более подробно этот материал изучается при обу­чении программированию.

Символьная информация (синоним текстовая) чаще всего обрабатывается на современных персональных ком­пьютерах. В информатике под текстом понимают любую последовательность символов определённого алфавита. Причем, безразлично из каких символов состоит текст -это могут быть буквы, числа, формулы, таблицы и т.п. Для представления текста в компьютере используется опреде­лённое множество символов, которое называется сим­вольным алфавитом компьютера.

Учителю следует вначале ознакомить учащихся с ос­новными понятиями символьного алфавита компьютера:

  • Алфавит компьютера включает 256 символов.

  • Каждый символ занимает в памяти 1 байт.

  • Каждый символ представляется 8-ми разрядным двоичным кодом.

Существует всего 256 всевозможных 8-ми разрядных комбинаций из двух цифр «0» и «1» - от 0000 0000 до 1111 1111. Этого количества вполне достаточно для представления символьной информации в любом чело­веческом алфавите.

  • Международным стандартом для персональных компьютеров принята таблица кодировки символов ASCII. Часто используется также кодовая таблица КОИ-8.

  • Первая половина кодовой таблицы отводится для специальных управляющих символов и латинского алфавита, а вторая половина - для национальных алфавитов.

Более подробно этот материал излагается в учебнике

Кушниренко А.Г. [24]. Учителю удобно объяснять матери­ал, опираясь на плакат с кодовой таблицей.

Для представления графической информации ис­пользуются два способа - растровый и векторный. Суть обоих способов состоит в разбиении графического изо­бражения на части, которые легко описать тем или иным способом. (Рассмотрение фрактального способа представ­ления графической информации целесообразно лишь в профильном обучении).

Растровый способ состоит в разбиении изображения на маленькие одноцветные элементы, которые называют­ся видеопикселями. Сливаясь, видеопиксели дают общую картину изображения. В этом случае графическая инфор­мация представляет собой перечисление и описание в оп­ределённом порядке цветов этих элементов - пикселей. При объяснении этого материала учителю следует под­робно остановиться на семи основных цветах радуги и трех базовых цветах: синем, красном, зелёном. К этому време­ни учащиеся ещё не знакомы с основными понятиями оп­тики из курса физики, которая будет ими изучаться позд­нее, поэтому следует привлекать аналогии и примеры из жизненного опыта учащихся. Говоря о видеопикселях, можно показать учащимся, что при близком рассмотрении на экране цветного телевизора видно огромное количест­во точек, из которых и образуется изображение. Хорошо видно видеопиксели на экране современных тонких жид­кокристаллических мониторов. Типичным примером так­же является подбор маляром необходимого колера при смешивании красок или подборе цвета побелки. Если есть возможность, то можно продемонстрировать опыт разло­жения белого света в спектр с помощью призмы, а также обратный процесс, который показывал ещё Ньютон.

Затем учителю необходимо рассмотреть вариант восьмицветной палитры и остановиться на связи между кодом цвета и составом смеси базовых цветов. В восьми­цветной палитре используется 3-х битный код для соответ­ствующего основного цвета, что можно проиллюстриро­вать таблицей 6.2. Буквы в таком коде распределены по принципу «КЗС» - красный, зелёный, синий. По данным таблицы учащиеся должны уметь определять, смешением каких основных цветов получаются другие цвета. Напри­мер, код 100 обозначает красный цвет, 010 - зелёный.


После того как учащиеся научились оперировать восьмицветной палитрой, можно рассказать, что для управления яркостью добавляют ещё биты для каждого базового цвета. Это позволяет не только управлять ярко­стью, но и получать дополнительные цвета и оттенки. На­пример, для получения палитры из 256 цветов, красный и зелёный цвета кодируют 3 битами каждый, а синий цвет -2 битами. Тогда будем иметь для красного и зелёного цве­та по 8 уровней интенсивности, а для синего - 4

0

1

1

Голубой

1

1

1

Белый

уровня. Комбинируя все уровни интенсивности, получаем 256 цветов: 8 х 8 х 4 = 256.

Для получения так называемой естественной палит­ры цветов применяют кодирование 24 битами, что позво­ляет иметь палитру из более чем 16 миллионов цветов.

Векторный способ предполагает разбиение всякого изображения на геометрические элементы: отрезки пря­мой, эллиптические дуги, фрагменты прямоугольников, окружностей и эллипсов, области однородной закраски и т.п. При таком способе видеоинформация будет представ­лять собой математическое описание всех перечисленных элементов изображения в системе координат, связанной с экраном монитора. Тогда для описания, например, окруж­ности, достаточно указать только её радиус и координаты центра, для отрезка прямой - координаты концов, для об­ласти закраски - цвет закраски и ограничивающие линии. Векторное представление более удобно для штриховых рисунков, схем и чертежей.

Учителю следует обратить внимание учащихся на то, что распространённый графический редактор Corel Draw является векторным, а растровыми являются графические редакторы Paint и Adobe PhotoShop. В составе текстового процессора Word имеется простейший векторный графи­ческий редактор. Нужно отметить, что растровый способ является более универсальным, и применим всегда, неза­висимо от характера изображения.

В этом месте учителю следует провести профориен­тацию учащихся и рассказать, что профессиональные ком­пьютерные дизайнеры используют в своей работе оба спо­соба для представления графической информации.

6.5. Представление звуковой информации в компьютере

Представление звука в памяти компьютера основано на принципе дискретизации, т.е. в разбиении звуковых ко­лебаний на конечные малые элементы с определенным диапазоном частот, что аналогично разбиению графиче­ского изображения на пиксели. Звук - это механические колебания воздуха, воспринимаемые нервными оконча­ниями человеческого уха. Обычно звуки с помощью мик­рофона преобразуют в колебания электрического тока и получают аналоговый сигнал, который затем необходимо преобразовать в дискретный (цифровой) сигнал. Такое преобразование и основано на принципе дискретизации.

Процесс преобразования звука в двоичный код в компьютере идёт по схеме:

Звук — микрофон — переменный ток — звуковая плата — двоичный код — память ЭВМ

Обратный процесс - воспроизведение звука из памя­ти компьютера идёт по схеме:

Память ЭВМ —двоичный код —звуковая плата— — переменный ток — акустическая система —

звук

Звуковая плата или аудиоадаптер (иначе называемая аналого-цифровым преобразователем) - это специальное устройство, преобразующее при записи звука электриче­ские колебания звуковой частоты в числовой двоичный код. Она используется и для обратного преобразования при воспроизведении звука. На вход звуковой платы пода­ется непрерывный аналоговый сигнал от микрофона, ам­плитуда которого измеряется через определённые про­межутки времени, а на выходе получают численные зна­чения амплитуды этого сигнала. Эти промежутки времени называются шагом дискретизации, а количество измере­ний амплитуды звука в секунду называют частотой дискре­тизации.

Численные значения амплитуды сигнала измеряют и представляют в двоичном коде. С помощью одного байта можно закодировать 256 значений амплитуды звукового сигнала. Так как звуковой сигнал меняется непрерывно, то всегда имеется бесконечно много значений его амплиту­ды, поэтому запись по принципу дискретизации всегда производится с какой-то погрешностью.

Таким образом, при записи звука применяется двой­ная дискретизация - по частоте и по амплитуде звука, а это требует большого объема памяти. Например, на обычный стандартный звуковой компакт-диск звук записывают с па­раметрами: 44100 Гц / 16 бит / стерео. Эти параметры оз­начают, что при такой записи в одну секунду производится 44100 замеров амплитуды звукового сигнала, а значения этих замеров амплитуды записываются в 16-ти битном ко­де, т.е. используется 216 = 65536 значений амплитуды сиг­нала. Сама запись звука проводится в режиме стерео, т.е. двумя микрофонами по двум каналам.

Рассказывая о принципе дискретизации звука, учите­лю следует обязательно использовать методический при­ем - аналогию и привести следующие примеры:

Пример первый. Всем известно, что обувь, которая шьётся на фабриках, имеет строго фиксированный ряд размеров, например, 40, 41, 42, 43 и т.д., в то время как размеры ног у людей имеют непрерывный ряд значений, из-за этого часто трудно подобрать подходящую по ноге обувь - она то «жмёт», то «велика». Поэтому иногда вы­пускается обувь «промежуточных» размеров - 41,5; 42,5 и т.п. Это пример простой дискретизации по одной величине - по длине стопы. Однако иногда обувь ещё маркируется по второй величине - по «полноте» (ширине стопы): У -узкая, С - средняя, Ш - широкая полнота. Зная две такие дискретные характеристики стопы можно даже заочно без примерки с высокой вероятностью подобрать подходящую по ноге обувь.

Пример второй. Учитель в ходе беседы задает во­прос - каким образом номеруют размеры верхней одеж­ды? Верхняя одежда, выпускаемая швейными фабриками, имеет две фиксированные дискретные величины - размер и рост. Число размеров достаточно велико, например, 46, 48, 50, 52 и др. Каждый размер одежды выпускается для нескольких ростов людей: 1-й рост, 2-й рост, 3-й рост, 4-й рост, 5-й рост (роста больше 5-ти обычно не встречаются). Это пример дискретизации по двум величинам. При по­купке верхней одежды всегда называется необходимый размер и рост. Хотя рост и полнота людей представляют собой почти непрерывный ряд множества значений, ис­пользуемое при пошиве одежды небольшое число дис­кретных значений размера и роста с достаточно большим шагом дискретизации оказываются вполне приемлемыми для удовлетворения потребностей большинства людей в одежде массового спроса. Обычно лишь малой части по­купателей требуется небольшая подгонка купленной оде­жды по фигуре. Швейные фабрики регулярно проводят массовые замеры параметров фигуры людей и вносят не­большие коррективы в размеры и роста выкроек одежды. Если требуется чтобы платье, костюм или пальто точно подходили по фигуре человеку, то приходится их заказы­вать в ателье по индивидуальному заказу.

Рисунок 6.3 иллюстрирует принцип дискретизации звуковых сигналов, когда из аналогового звукового сигна­ла получается ряд дискретных сигналов.

Как видно из этого краткого рассмотрения, для запи­си даже простых звуков необходимо иметь большие объ­емы памяти. Поэтому массовые персональные компьюте­ры стали мультимедийными, т.е. способными обрабаты­вать звуковую и видеоинформацию, сравнительно недав­но - чуть более 10 лет назад, в середине 1990 годов, когда появились компьютеры с большой оперативной и внешней памятью.


время

.1

ттт

Звуковой сигнал после дискретизации

Рис. 6.3. Дискретизация при записи звукового сигнала

Контрольные вопросы и задания

  1. Какие информационные процессы изучаются в базовом курсе информатики?

  2. Приведите примеры, иллюстрирующие понятия: носи­тель информации, хранилище информации, передача ин­формации, шум и защита от шума.

  3. Расположите в порядке возрастания информационной ёмкости следующие носители информации: ОЗУ, ПЗУ, ре­гистры процессора, магнитная лента, магнитный диск, ла­зерный диск, флеш-память, симкарта.

  4. Приведите особенности биологической памяти челове­ка, как хранилища информации.

  5. Можно ли говорить, что компьютер может работать с любой информацией, с которой имеет дело человек?

  6. Приведите примеры поиска какой-либо информации в школе и в домашних условиях, а также алгоритмы такого поиска.

  7. Какой методический приём следует использовать при изучении процесса передачи информации?

  8. Какую аналогию можно привести при изучении дискрет­ной связи?

  9. Приведите примеры способов борьбы с шумами при разговоре по телефону.

10. Каким словом или именем передают по телефону бук-
ву Ы,если слово передают по буквам?

  1. Как объяснить учащимся смысл терминов «фиксиро­ванная точка» и «плавающая точка»?

  2. Какие основные принципы организации таблиц сим­вольной кодировки следует объяснить ученикам?

  3. Предложите аналогии, поясняющие учащимся принцип растрового и векторного представления изображений.

  4. Предложите рисунок, схему или чертеж, поясняющий смысл процесса дискретизации для представления звука в памяти компьютера.

Глава 7. Методика изучения аппаратных средств компьютерной техники

7.1.Методика изучения архитектуры компью­тера

7.1.1. Понятие об архитектуре компьютера

В школьном курсе информатики и ИКТ устройство компьютера изучается на уровне архитектуры, под которой понимается описание устройства и принципов его работы без подробностей технического характера. Описание архи­тектуры - это такое представление об устройстве и функ­ционировании компьютера, которое достаточно для поль­зователя, в том числе и программиста. Здесь можно при­вести аналогию с архитектурой здания, - когда говорят о ней, то отмечают форму здания, его этажность, назначе­ние, но такие подробности как: толщина стен, материал кирпичей, особенности их кладки и т.п., для него не суще­ственны. Различным пользователям требуется различный уровень знания архитектуры компьютера. Как это ни уди­вительно, архитектура современных компьютеров в осно­ве своей остается неизменной уже более полувека! Такой феномен не часто встретишь даже в обычной архитектуре, где стили и вкусы быстро меняются, тем более с появлени­ем новых строительных материалов. Однако уже сменяет­ся четвертое поколение компьютеров, а принципиальное строение подавляющего большинства из них остается не­изменным.

В базовом курсе принята следующая схема раскры­тия архитектуры:

  • назначение ЭВМ;

  • основные устройства, входящие в состав ЭВМ, и вы­полняемые функции;

  • организация внутренней и внешней памяти:

  • особенности архитектуры персонального компьютера;

  • типы и свойства устройств, входящих в состав персо­нального компьютера.

Для продвинутых пользователей и в профильных курсах рассматриваются программное управление работой компьютера, структура процессора, состав команд процес­сора, структура программы и алгоритм её выполнения процессором (цикл работы процессора).

7.1.2. Методика изучения архитектуры ЭВМ фон Неймана

Основы архитектуры ЭВМ установил в конце 1940 го­дов выдающийся американский математик венгерского происхождения Джон фон Нейман. В конце второй миро­вой войны он участвовал в создании первой ламповой ЭВМ ENIAC и разработал принципы построения вычисли­тельных машин, описав их со своими соавторами Г. Голд-стайном и А. Берксом в статье: «Предварительное рас­смотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства». Эти принципы принято так­же называть принципами Неймана. К ним относятся:

  1. Состав и структура однопроцессорной ЭВМ.

  1. Использование двоичной системы счисления в машинной арифметике.

  1. Адресуемость памяти ЭВМ.

  1. Совместное хранение данных и программ в общей памяти ЭВМ.

  2. Структура машинной команды.

  3. Состав системы команд процессора.

  4. Цикл работы процессора (алгоритм выполнения программы процессором).

В базовом курсе информатики следует лишь кратко рассмотреть принципы фон Неймана, а более подробно -в профильных курсах. Изучая эти принципы с учащимися, учителю следует также осветить некоторые вопросы по истории создания первых ЭВМ и особенностям работы на них. Например, в первых ЭВМ для представления данных использовали десятичный код, а программа задавалась путем установки вручную проводных перемычек и пере­ключателей на специальной коммутационной панели. Для машины Е1\11АС эта процедура занимала несколько дней, в то время как собственно счёт выполнялся всего лишь не­сколько минут, но и за это время успевало перегореть не­сколько электронных ламп! В те времена срок службы электронных ламп составлял около 1000 часов, а их в ма­шине насчитывалось 17468 штук.

Нейман первым предложил, чтобы программа также хранилась в двоичном коде в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа. Это давало принципиальную возможность ЭВМ самой определять для себя программу действий в соответствии с результатами вычислений.

Основными блоками ЭВМ с архитектурой по Нейману являются:

  • устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ), объединяемые в цен­тральный процессор;

  • оперативная память;

  • внешняя память;

  • устройства ввода и вывода информации.

Схема архитектуры такой ЭВМ показана на рис. 7.1.

Устройство ввода

ВЗУ

iki

Проц ► АЛУ

ессор

УУ

Устройство вывода


Нейман сформулировал также основополагающие принципы организации и работы логического устройства ЭВМ. Структура ЭВМ, предложенная Нейманом, оказалась очень удачной и реализовывалась многие годы на первых двух поколениях машин.

Изучая с учащимися архитектуру ЭВМ, учитель дол­жен иметь в виду необходимость проведения профориен-тационной работы. Программистам и, в особенности, сис­темным программистам требуется наиболее глубокое зна­ние архитектуры ЭВМ и принципов фон Неймана.

7.1.3. Использование при обучении Учебного компьютера

Изучение архитектуры и работы ЭВМ на примере ка­кого-то реального компьютера было бы слишком слож­ным, поэтому методисты предлагают применять методи­ческий приём - использовать специальное средство обу­чения, так называемый Учебный компьютер. Он есть уп­рощенная виртуальная модель какого-либо реального компьютера. В учебниках и методической литературе опи­саны различные модели таких компьютеров - «Кроха», «Малютка», «Нейман» и др. Для учебных целей отечест­венная промышленность в советское время выпускала специальные модели учебных компьютеров, которые имели прозрачные крышки и доступные для обозрения элементы. Они сохранились до настоящего времени в не­которых школах и могут использоваться для изучения ар­хитектуры компьютера, структуры и системы команд про­цессора, структуры оперативной памяти и др.

Как виртуальный компьютер, Учебный компьютер широко используется для изучения некоторых вопросов алгоритмизации и программирования. Во многих учебни­ках по информатике описывается учебный компьютер «УК Нейман», архитектура которого соответствует, в основном, архитектуре компьютеров второго поколения. У этого ком­пьютера основное преимущество - простота, что позволя­ет даже в базовом курсе дать учащимся представление о механизме программного управления работой компьюте­ра, показать каким образом происходят вычисления с це­лыми числами. «УК Нейман» имеет оперативную память объемом 256 байт, которая разделена на 64 ячейки (32-разрядные) по 4 байта. Размер машинного слова составля­ет 4 байта, а машинная команда состоит из двух частей -кода операции и адресной части.

Более подробно методика использования Учебного компьютера описана в методическом пособии: Семакин И.Г. Преподавание базового курса информатики в сред­ней школе: Методическое пособие / И.Г. Семакин, Т.Ю. Шеина. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004.

7.1.4. Методика изучения архитектуры персо­нального компьютера

Разумеется, современные персональные компьюте­ры шагнули далеко вперед, но их архитектура осталась почти без изменений. Если ПК не на гарантии, то учитель может легко снять кожух с системного блока и показать внутреннее устройство компьютера, подключение внеш­них устройств, разъёмы, вентиляторы и т.п. Некоторые со­временные ПК имеют прозрачные боковые стенки с внут­ренней подсветкой, что позволяет получить даже эстети­ческое наслаждение, любуясь их устройством.

Общие понятия об архитектуре компьютера в учеб­никах даются без привязки к конкретной модели. Практи­чески в настоящее время большинство школ оснащены 1ВМ-совмес-тимыми персональными компьютерами, по­этому их архитектуру и следует иметь в виду, привязывая к конкретной модели. Изучая архитектуру компьютера, учи­телю следует одновременно показывать и принципы его функционирования. Типичным методическим приёмом в этом случае является показ аналогии компьютера с чело­веком, что иллюстрирует таблица 7.1 [1]. При изучении таблицы учащимся можно предложить задание - допол­нить таблицу своими примерами.

Рассматривая деление памяти компьютера на внут­реннюю и внешнюю, можно остановиться на аналогии -использование человеком памяти. Внутренняя память -это мозг человека, его

Таблица 7.1

Сравнение функций, выполняемых человеком и компью­тером

Функция

Человек

Компьютер

Хранение информации

Память

Устройства памяти

Обработка информации

Мышление

Процессор

Приём информации

Органы чувств

Устройства ввода

Передача информации

Речь,

двигательная система

Устройства вывода

собственная биологическая память, а внешняя память -это записи на бумаге, «узелки на память» и т.п.

Важным моментом изучения архитектуры является рассмотрение того, как осуществляется передача инфор­мации внутри компьютера. Все устройства ПК связаны ме­жду собой каналами передачи информации. Извне ин­формация поступает в ПК через устройства ввода и затем попадает во внутреннюю память. Если необходимо дли­тельно хранить информацию, то из внутренней памяти её переписывают во внешнюю - на магнитные или оптиче­ские носители. Сама обработка информации осуществля­ется процессором, при этом он осуществляет двусторон­нюю непрерывную связь с внутренней памятью: извлекает исходные данные, туда же помещает результаты обработ­ки. Информация из внутренней памяти может быть пере­дана через устройства вывода вовне - человеку или дру­гому компьютеру.

Структурную схему ПК можно представить через ин­формационные потоки, т.е. с точки зрения маршрута дви­жения информации в компьютере. Такая схема приведена на рис. 7.2. Она показывает направления (цели) процессов информационного обмена в компьютере.

Устройства ввода

Внутренняя память

Внешняя память

Устройства вывода

і

кі

к

Процессор

Рис. 7.2. Структура персонального компьютера и направления информационных потоков

Рассматривая эту схему, учителю следует подробно остановиться на двух важных моментах.

1) Когда информация поступает в компьютер, то ре­зультатом её ввода является запись данных в оперативную память. На устройство вывода информация выводится то­же из оперативной памяти. Поэтому нельзя ввести данные непосредственно во внешнюю память, минуя внутреннюю. Это есть фундаментальное понятие при изучении работы компьютера, и оно должно обязательно быть усвоено все­ми школьниками.

2) Для решения любой задачи компьютеру нужно со­общить исходные данные и программу работы с ними. Данные и программа должны быть представлены в опре­делённой форме, которая понятна компьютеру. Они зано­сятся во внутреннюю память, после чего компьютер пере­ходит к выполнению программы. Таким образом, компью­тер является формальным исполнителем программы. То, что любая работа выполняется компьютером по програм­ме - есть принцип программного управления компьюте­ром, который сводится к трем основным положениям:

  • любая работа выполняется компьютером по про­грамме;

  • исполняемая в данный момент программа находится в оперативной памяти;

  • программа выполняется компьютером автоматически.

На этом этапе обучения следует остановиться на раз­личии между программой и данными. Данные - это та ин­формация, которая обрабатывается компьютером по оп­ределённой программе. Учащимся можно привести анало­гию - когда решают задачу по физике, то данными будет условие задачи, а порядок её решения будет программой.

Архитектура персонального компьютера может быть представлена схемой с общей шиной. Такая архитектура ещё имеет другое название - магистральная архитекту­ра. Она показана на рисунке 7.3 и дополняет схему на ри­сунке 7.2. На этой схеме не указан винчестер - устройство внешней памяти. Учащимся можно предложить задание: где на схеме следует указать винчестер? Широкие стрелки от монитора, дисковода, клавиатуры и принтера обозна­чают контроллеры - устройства, обеспечивающие сопря­жение монитора, клавиатуры, дисковода, принтера и дру­гих внешних устройств с процессором через шину. Она представляет собой многопроводную электрическую маги­страль, по которой передаются электрические сигналы. Таким образом, все информационные потоки идут через шину. Процессор через соответствующий контроллер управляет всеми внешними устройствами.

Процессор

Внутренняя память

Информационная магистраль (шина)

7^

7\

7\

Монитор

Дисковод

Клавиатура

Принтер

Рис. 7.3. Шинная архитектура персонального компьютера Учителю следует особо обратить внимание на то, что архитектура 1ВМ-совместимых персональных компьютеров является открытой, т.е. позволяет легко изменять их конфигурацию путем добавления или замены устройств и, тем самым, делать изменение и наращивание параметров компьютера в зависимости от потребностей конкретного пользователя. Поэтому даже не очень «продвинутые» пользователи могут самостоятельно выполнить некоторую простую модернизацию своего домашнего компьютера, например, установить дополнительную оперативную па­мять, второй винчестер и др.

Завершая изучение архитектуры компьютера, учите­лю нужно остановиться на понятии быстродействие ком­пьютера, которое определяется его тактовой частотой. Она определяет частоту выполнения вычислительных опе­раций (команд) компьютером. Современные ПК (на 2007 год) имеют тактовую частоту до 4 ГГц. Специализирован­ные компьютеры могут иметь тактовую частоту на порядок выше. Хорошей аналогией в этом случае может быть му­зыкальная [1]. Аналогом тактовой частоты является частота ударов метронома, задающего темп исполнения музы­кального произведения. А различные устройства компью­тера подобны музыкантам большого ансамбля, испол­няющими одно произведение.

Изложенный выше материал должен изучаться по­степенно, к нему учителю следует неоднократно возвра­щаться по мере изучения работы компьютера. Полезно иметь в кабинете информатики постоянно висящую схему архитектуры компьютера, схему шинной архитектуры и другие. Кстати, комплект плакатов для оснащения кабине­тов вычислительной техники, который был выпущен в на­чале 1990 годов, частично можно использовать и сейчас при изучении базового курса информатики.

7.2. Внешняя и внутренняя память компьютера

Учебный материал о памяти компьютера частично рассматривается в начале изучения базового курса в раз­деле хранение информации. Рассматривая внешнюю и внутреннюю память компьютера, следует сформировать у учащихся:

  • понятия о физических свойствах памяти;

  • понятия о принципах организации хранения в ней информации.

Внутренняя память построена на электронных эле­ментах - микросхемах. Она хранит информацию только при наличии электропитания, поэтому является энергоза­висимой. Эта память является быстрой - время записи и считывания данных составляет микросекунды, поэтому её ещё называют оперативной. Оперативная память входит в состав ОЗУ - оперативного запоминающего устройства.

В компьютере есть ещё один вид внутренней памяти - постоянное запоминающее устройство - ПЗУ. Эта память является энергонезависимой и данные в ней сохраняется при отключении питания. Она предназначена только для чтения и, обычно, не может меняться.

Внешняя память реализуется в настоящее время на двух типах носителей - магнитных и оптических дисках. Эта память медленная, по сравнению с оперативной, но объём её существенно больше, а с учётом возможности смены носителей - практически неограничен.

В последнее время очень широкое применение на­ходит новый вид внешней памяти - флеш-память.

Организация внутренней памяти основана на свой­ствах её дискретности и адресуемости. В ячейках памяти хранятся по одному биту информации, т.е. хранятся 0 или 1. Адресуемость оперативной памяти означает, что доступ к данным в ней производится по адресам. При этом адре­суются не биты, а байты - 8 расположенных подряд битов памяти. Адрес байта - это его порядковый номер памяти. Поэтому организация внутренней памяти - битово-байтовая. Аналогией здесь является хорошо понятная де­тям адресация домой и квартир.

Размер оперативной памяти современных персо­нальных компьютеров составляет сотни и более мегабайт.

Организация внешней памяти является файловой. Наименьшей единицей внешней памяти является файл. Понятие файла является сложным для учащихся, поэтому должно вводиться постепенно. Аналогией файла может быть параграф учебника, т.е. это наименьший поимено­ванный раздел в книге, который отражается в её содержа­нии (оглавлении). Биты и байты во внешней памяти не ад­ресуются, а их последовательности присваивается уни­кальное имя, под которым она сохраняется. Именованная последовательность байтов и является файлом. Сохране­ние информации во внешней памяти производится в фай­ле с конкретным именем.

Отдельно следует остановиться на понятии корнево­го каталога и его назначении. Этот материал также изуча­ется в разделе об операционной системе. Понятной для учащихся аналогией будет сравнение корневого каталога с оглавлением в учебнике. Все файлы сохраняются на диске и если их список вывести на экран, то можно увидеть со­держимое диска, что подобно оглавлению в учебнике.

При наличии учебного времени можно более под­робно остановиться на физической реализации внутрен­ней и внешней памяти, рассказать, как эти виды памяти осуществлялись на первых ЭВМ. По этой теме учащиеся даже 7-9 классов могут самостоятельно подготовить инте­ресные доклады, рефераты и сообщения о новых перспек­тивных видах носителей информации и устройствах памя­ти .

7.3. Внешние устройства персонального компь­ютера

Современные персональные компьютеры оснащают­ся разнообразными внешними устройствами различного назначения. Число их постоянно расширяется. Ещё десять лет назад из внешних устройств обычно применялся толь­ко принтер, а сейчас нередка ситуация, когда к одному компьютеру подключено два принтера - для чёрно-белой и цветной печати.

Понятие внешних устройств компьютера со време­нем изменяется, если раньше к ним относили не только принтер, но и накопители на гибких и жёстких магнитных дисках, то сейчас эти накопители, как и оптические, со­ставляют нераздельно целое с системным блоком компь­ютера. Поэтому в настоящее время под внешними устрой­ствами понимают те, которые подключаются извне к сис­темному блоку. Приведем их перечень:

  • дополнительный съёмный винчестер (жёсткий диск);

  • модули внешней памяти: флешки, симкарты;

  • принтеры, в том числе и сетевые;

  • цифровые фотоаппараты и видеокамеры;

  • микрофоны;

  • звуковые колонки;

  • джойстики и манипуляторы для компьютерных игр;

  • сканер;

  • графический планшет;

  • модем;

  • электронный проектор.

Многие учащиеся знакомы с частью этих устройств или имеют их дома. Например, во многих магазинах при расчёте с покупателем в кассе используются сканеры для считывания информации о купленном товаре. Учитель может использовать это обстоятельство при объяснении данной темы.

В состав аппаратных средств современных кабинетов информатики должно входить различное специальное пе­риферийное оборудование для организации персональ­ной компьютерной лаборатории, учебные роботы, под­ключаемые к компьютеру измерительные приборы и управляемые исполнительные устройства и станки. В ходе изучения базового курса учителю следует объяснять прин­цип действия и работу этих устройств совместно с компью­тером.

Контрольные вопросы и задания

  1. Перечислите обязательный минимальный набор сведе­ний об устройстве компьютера, которые должны знать учащиеся.

  2. Какие общие сведения об архитектуре компьютера должны получить учащиеся?

  3. Каково назначение моделей учебных компьютеров?

  4. Приведите названия моделей учебных компьютеров.

  5. Какой методический приём следует использовать при изучении принципов функционирования компьютера?

  1. Сформулируйте основные положения принципа про­граммного управления компьютером.

  2. Какую аналогию можно привести при изучении разли­чия между данными и программой?

  3. Какие преимущества и недостатки имеет открытая архи­тектура персонального компьютера?

  4. Какую аналогию можно привести при изучении понятия тактовой частоты?

10. Какие аналогии можно использовать при изучении
принципов организации внешней и внутренней памяти
компьютера?

11. Составьте перечень внешних устройств, подключённых
к вашему компьютеру.

Глава 8. Методика изучения программных средств вычислительной техники

Изучению программного обеспечения ЭВМ в базо­вом курсе уделяется все возрастающее внимание, что свя­зано с важностью освоения учащимися приемов работы с операционной системой и необходимостью овладения прикладными программными средствами информацион­но-коммуникационных технологий. В этом разделе базового курса изучаются следующие вопросы:

  • назначение программного обеспечения компьютера и его структура;

  • операционная система;

  • пользовательский интерфейс;

  • файловая система компьютера;

  • понятие прикладного программного обеспечения.

Так как подавляющее большинство школ оснащены IBM-совместимыми компьютерами, то учителю следует ориентироваться на изучение операционной системы Win­dows и прикладных программ под неё. Если на компьюте­рах установлено свободное программное обеспечение, то учителю приходится изучать операционную систему Linux с офисным пакетом OpenOffice. Как уже отмечалось, школь­ные учебники написаны в расчёте на Windows, что создаёт дополнительные трудности для учителя, обучающего де­тей работе с Linux.

Программное обеспечение компьютера есть его не­отъемлемая часть. Именно современное программное обеспечение сделало доступным освоение персонального компьютера массовым пользователем. Для программного обеспечения принят термин software- мягкая компонента компьютера. Для аппаратного обеспечения принят термин hardware- твёрдая компонента компьютера, как обычно выражаются компьютерщики, «железо». Учителю следует всегда подчеркивать учащимся, что компьютер - это не­разрывное единство аппаратного и программного обеспе­чения, что иллюстрируется следующей схемой:

КОМПЬЮТЕР = АППАРАТУРА + ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Изучая данную тему, учителю рекомендуется при­держиваться следующей последовательности рассмотре­ния [1].

  1. Если компьютер выполняет любую работу под управлением программы, то должен ли человек уметь программировать? Да, так было на самых первых ЭВМ, на которых могли работать только профессиональные про­граммисты, которые составляли программы на языке про­цессора. Сейчас пользователю персонального компьютера знание программирования вовсе не обязательно.

  2. Современный компьютер доступен каждому, что обеспечивается богатым программным обеспечением. Программное обеспечение - это набор программ, храня­щихся в долговременной памяти компьютера и предна­значенных для массового пользователя.

  3. Выполняя работу на компьютере, пользователь должен выбрать подходящую для этих целей программу и инициализировать её выполнение. Таким образом, ис­пользование человеком компьютера происходит по схеме:

Задача — Выбор и инициализация программы — Работа

  1. Под задачей понимается любая информационная потребность пользователя - создать текстовый документ, нарисовать иллюстрацию, выполнить вычисления и т.п. Поэтому ученики должны знать, с помощью каких про­граммных средств можно решать те или иные информаци­онные задачи.

  2. Существуют задачи системного и прикладного ха­рактера. Задачи системного характера выполняются под управлением операционной системы, а прикладного - с помощью разнообразных прикладных программ. Напри­мер, копирование или удаление файлов - это системная задача, выполняемая с помощью операционной системы, а редактирование текстового документа - прикладная за­дача, выполняемая с помощью текстового редактора, т.е. прикладной программы.

  3. Программное обеспечение (ПО) - это не только собственно программы, но и данные, с которыми работа­ют программы. Данные и программы хранятся на дисках в отдельных файлах.

  4. Программное обеспечение классифицируется на системное, прикладное и системы программирования, что можно проиллюстрировать схемой, показанной на рис.

8.1.


Системное ПО

Прикладное ПО

Системы программирования

Рис. 8.1. Состав программного обеспечения компьютера

  1. Прикладное ПО - это те программы, которые удовлетворяют информационные потребности пользова­теля: поиграть в игру, напечатать текст, нарисовать рису­нок на экране и распечатать его на бумаге, и т.п.

  2. Системное ПО предназначено для обслуживания самого компьютера, управления работой его устройств. Главной частью его является операционная система (ОС). Основные функции операционной системы:

  • управление устройствами компьютера;

  • осуществление взаимодействия с пользователем;

  • работа с файлами.

Операционная система Windows является многоза­дачной, т.е. позволяет пользователю запустить сразу не­сколько программ и работать с ними одновременно. С прикладными программами можно работать поочередно или в фоновом режиме. В последнем случае пользователь может, например, проводить набор текста в текстовом ре­дакторе, а в это время выполняется проверка жёсткого ди­ска или воспроизводится музыка.

Изучение операционной системы достаточно слож­ная для учителя и учащихся тема, поэтому, вначале следу­ет дать общее представление о функциях ОС, не вдаваясь в излишние подробности. Следует сформировать представ­ление о том, что именно ОС управляет работой компьюте­ра, а пользователь при её посредстве выполняет все виды работ. При включении компьютера ОС загружается в опе­ративную память с магнитного диска. При этом загружает­ся лишь ядро ОС, т.е. та часть системы, которая должна по­стоянно находиться в оперативной памяти при работе компьютера. Магнитный диск, на котором хранится опе­рационная система, называется системным диском, обычно этот диск обозначается латинской буквой С. Учите­лю необходимо подчеркнуть, что научиться работать на компьютере - это означает научиться взаимодействовать с операционной системой. Способ взаимодействия компью­терной программы с пользователем обозначается терми­ном интерфейс пользователя. Для операционной систе­мы Windows он является графическим, так как предостав­ляет пользователю возможность работать с графическими объектами на экране компьютера. В перечень основных умений пользователя при работе с ОС персонального ком­пьютера входят следующие:

  • умение находить нужную программу и запускать её выполнение;

  • умение выполнять основные операции с файлами: просматривать содержимое, копировать, переме­щать, удалять, переименовывать;

  • умение получать справочную информации о состоя­нии компьютера, о заполнении дисков, о размерах и типах файлов.

Важной задачей для учителя является сообщение учащимся сведений об организации файловой системы и формирование навыков работы с ней. Под файловой сис­темой понимают раздел ОС, который предназначен для обслуживания файлов - чтения, записи, копирования на дисковых носителях. На вводных занятиях по этой теме учащиеся должны получить представления об организа­ции файлов и возможностей работы с ними. На последую­щих практических занятиях необходимо предусмотреть виды работы, требующие от учащихся умений работать с дисками и файлами. Следует стремиться сформировать прочные навыки работы с файловой системой, что позво­лит в последующем выиграть время и избежать массы не­приятностей, связанных с «потерей файлов» и их поиска­ми.

В конце изучения функций операционной системы учителю следует остановиться на принципе управлении внешними устройствами компьютера. Для этого в состав ОС включают специальные программы, управляющие ра­ботой внешних устройств. Эти программы называют драй­верами. Для каждого типа внешнего устройства и каждой конкретной модели имеется свой драйвер, который, обычно, поставляется с ним. Современные версии ОС Win­dows автоматически подбирают необходимый драйвер из своей библиотеки и устанавливают его, но иногда пользо­вателю приходится делать это самостоятельно.

Контрольные вопросы и задания

  1. Составьте перечень вопросов по теме «Программное обеспечение ЭВМ».

  2. С какими основными свойствами операционных систем должны быть ознакомлены учащиеся?

3. Какую аналогию можно использовать при изучении по­нятия интерфейс пользователя?

Глава 9. Методика обучения информацион­ному моделированию и алгоритмизации

В образовательном стандарте и примерной про­грамме курса «Информатика и ИКТ» для основной школы тема, относящаяся к моделированию, стоит после темы «Алгоритмы». Такой порядок изучения отличается от при­нятого в стандартных учебниках по базовому курсу и в ме­тодических пособиях, где принят обратный порядок. Логи­ка изложения базового курса и степень трудности учебно­го материала говорят о том, что вначале лучше изучать модели, а затем изучать алгоритмы и сразу после этого -основы программирования. В такой последовательности базовый курс изложен в учебнике [26]. Моделирование является теоретической основой базового курса информа­тики, выступает важным методом научных исследований, средством решения широкого класса информационных задач. Поэтому вначале рассмотрим методику изучения информационного моделирования, а затем - алгоритми­зации и программирования.

9.1. Содержание образования по линии инфор­мационного моделирования

Основным содержанием обучения по этой линии яв­ляется изучение информационных моделей. По этой теме в базовом курсе изучаются следующие вопросы:

  • моделирование как метод познания;

  • модели материальные и информационные;

  • информационное моделирование;

  • формализация информационных моделей;

  • типы информационных моделей.

Основное содержание темы - это понятие модели и основных типов моделей. Если преподаватель располагает дополнительным временем, то следует познакомить уча­щихся с такими понятиями как: «граф», «структура», «сис­тема», и с представлениями об объектно-информационном типе моделей.

Линия моделирования является теоретической осно­вой курса информатики, так же как и линия информации и информационных процессов. Однако эта линия тесно свя­зана с другими линиями курса. Технологические приемы обработки информации и соответствующие программные средства можно рассматривать как инструменты для рабо­ты с различными информационными моделями. В базо­вом курсе изучаются только начальные понятия, относя­щиеся к информационному моделированию, и показыва­ются возможности, которые даёт для этого применение компьютерных технологий.

Современный подход к моделированию в базовом курсе информатике отличается значительной широтой. Темы алгоритмизация и программирование тоже считают­ся непосредственно относящимися к моделированию. Та­ким образом, моделирование является сквозной линией для многих разделов базового курса информатики.

Отдельные темы в базовом курсе изучаются в раз­личном объёме:

  • натурные модели рассматриваются лишь при введе­нии понятия модели;

  • информационные модели изучаются подробно и классифицируются;

  • моделирование знаний лишь упоминается, что свя­зано как со сложностью данного вопроса, так и ма­лой разработанностью его в науке;

• подробно рассматривается классификация моделей на графические, вербальные, табличные, математи­ческие и объектно-информационные.

Что касается моделирования знаний, то оно относит­ся к сфере искусственного интеллекта, изучение которого в базовом курсе информатики пока проблематично. Тем не менее, нужно сообщить учащимся, что с искусственным интеллектом они сталкиваются в следующих случаях: когда автоматически выполняется проверка орфографии в на­бранном на компьютере тексте, когда делают машинный перевод, когда работают с обучающими и контролирую­щими программами. Эти сведения существенно расширя­ют кругозор учащихся, способствуют систематизации зна­ний и профориентации.

9.2. Методические подходы к введению пред­ставлений об информационных моделях и мо­делировании

Существующие учебники информатики уделяют мо­делированию различный объём внимания. Так, в учебнике И.Г. Семакина [26] этой теме отведено 6 страниц, а в учеб­нике А.Г. Кушниренко [24] - 33 страницы.

Изучая данную тему необходимо остановиться на рассмотрении общих понятий моделирования, особенно на тех из них, которые носят методологический характер и связаны с понятием системного анализа. Этот материал является весьма трудным для учащихся 7-9 классов из-за своей высокой степени абстракции, что требует примене­ния учителем адекватных методов и средств обучения. Методисты предлагают изучать вопросы информационно­го моделирования на трёх уровнях подробности: мини­мальном, дополненном и углублённом [6].

На минимальном уровне в базовом курсе вначале рассматривается система основных понятий темы. В боль­шинстве случаев учителю можно использовать метод обу­чения - беседу. Понятие модели знакомо большинству де­тей и они могут самостоятельно привести примеры раз­личных моделей. Рассматривая примеры моделей необ­ходимо подвести учащихся к определению того, что мо­дель - это некоторое упрощённое подобие реального объекта. Что в модели повторяются лишь те свойства ре­ального объекта, которые необходимы для её будущего использования. Пример - существуют различные модели человека, используемые для соответствующих целей: ске­лет в кабинете анатомии, манекен в магазине готовой одежды, манекен в швейном ателье и т.п.

Затем следует рассмотреть цель моделирования, ко­торая состоит в назначении будущей модели. Именно цель определяет те свойства оригинала, которые должны быть воспроизведены в модели.

Далее необходимо перейти к рассмотрению того, что моделироваться могут не только материальные объекты, но и различные процессы. Поэтому моделирование следу­ет понимать в более широком смысле. Например, синоп­тики моделируют на мощных компьютерах атмосферные процессы и дают прогноз погоды, физики в лабораториях моделируют различные физические процессы, авиацион­ные конструкторы используют аэродинамическую трубу для моделирования процесса обтекания воздушным пото­ком модели самолета.

Рассмотрев цепочку понятий «объект моделирова­ния - цель моделирования - модель», следует перейти к рассмотрению информационных моделей. Под информа­ционной моделью понимают описание объекта модели­рования. Другими словами - информационная модель это информация об объекте моделирования.

Важным моментом при рассмотрении является показ учащимся того, что моделирование является мощным спо­собом познания окружающей действительности, а метод моделирования считается фундаментальным методом на­учного познания. Поэтому моделирование определяют как метод познания, состоящий в создании и исследова­нии моделей.

9.3. Методика изучения информационных мо­делей и формализации

Материал этой темы достаточно абстрактен для уча­щихся 7-9 классов, поэтому целесообразно подойти к классификации моделей по формам представления ин­формации, так как модель это информация об объекте. Форма модели будет зависеть от цели её создания. Тогда формами информационных моделей будут:

  • словесные или вербальные;

  • графические;

  • математические;

  • табличные.

На рис. 9.1 показана структура процесса моделиро­вания и основные типы информационных моделей. Уча­щимся следует на примерах показать, что для описания одного и того же объекта могут использоваться несколько различных моделей. Например, карты поверхности Земли бывают: физические, политические, климатические и др. И наоборот, одна и та же модель может использоваться для описания и исследования различных объектов - например, уравнения движения материальной точки в механике ис­пользуется для описания движения камня, автомобиля, поезда, планет.

На углублённом уровне изучения можно рассмотреть такие понятия, как «система», «структура», «графы», «се­ти», «системный анализ». Это позволит учителю подойти к решению важной задачи развития системного мышления учащихся. Для чего необходимо решать задачи на систе­матизацию различных данных, приведённых в вербальной форме, и приведение их к представлению в табличной или графовой форме. Например, составить родословную семьи и представить её в виде графа (родословного дерева).


і

Цель моделирования

Построение модели по алгоритму

Натурные модели

Информационные модели

вербальные

графические

математические

табличные

Рис. 9.1. Структура моделирования и типы моделей Рассматривая понятие формализации, учителю вна­чале следует остановиться на том, что для построения ин­формационных моделей используются самые различные способы и инструменты. Для создания вербальных моде­лей обычно используют естественные языки и рисунки. Но этих средств часто недостаточно для построения таких мо­делей, которые позволяли бы производить их исследова­ние с привлечением математических методов и получения количественных характеристик. Поэтому математики, фи­зики, химики уже давно создают математические модели объектов, явлений и процессов. В математических моде­лях для описания используются математические понятия, алгебраические формулы, геометрические фигуры, т.е. специальный, так называемый, формальный язык. Приме­ром формальных языков является известные учащимся язык химических формул, нотная грамота и даже смайли­ки, которыми они пользуются при передаче текстовых со­общений по мобильному телефону.

После такого рассмотрения, можно сформулировать определение понятия формализация. Формализация -это процесс построения информационной модели с по­мощью формальных языков. Формализованные модели позволяют, во многих случаях, прейти к математическим моделям, рассчитывать их на компьютере и получать ко­личественные результаты.

Затем на примерах можно продемонстрировать, как осуществляют визуализацию формальных моделей для их наглядного представления с помощью различных средств, в частности, компьютерной графики. Например, для пред­ставления алгоритмов используют блок-схемы; для моде­лей электрических цепей, которые учащиеся собирают на лабораторных работах по физике, используют электриче­ские схемы.

В конце изучения данной темы следует провести сис­тематизацию и обобщение знаний и предложить для рас­смотрения схему, на которой показана структура основных понятий .

9.4. Содержание обучения по линии алгоритми­зации

Алгоритмизация как часть программирования явля­ется основным, центральным элементом содержания кур­са информатики. Однако объём её изучения в базовом курсе остается дискуссионным, что связано как с важно­стью осуществления фундаментализации курса, так и с не­обходимостью проведения профориентации на профессию программиста. Поэтому изучение алгоритмизации имеет два аспекта: развивающий и программистский. Развиваю­щий аспект связан с необходимостью развития алгоритми­ческого мышления учащихся как необходимого качества личности современного человека. Программистский ас­пект носит преимущественно профориентационный харак­тер и связан с необходимостью показа учащимся содержа­ния деятельности программистов. Учащиеся должны полу­чить представление о том, что такое программа и языки программирования, как создаются программы, как рабо­тают с современными системами программирования.

Структуру раздела по изучению программирования можно видеть на рис. 9.2, а структура раздела алгоритми­зации показана на рис. 9.3.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ

--

Алгоритмизация

Языки программирования

Системы программирования

Рис. 9.2. Структура изучения раздела «Программирование»

В образовательном стандарте базового курса по информатики и ИКТ основное содержание по линии алго­ритмизации определяется через следующие понятия:

  • алгоритм, свойства алгоритма, способы записи алго­ритмов;

  • исполнители алгоритмов (назначение, среда, режим работы, система команд);

  • компьютер как формальный исполнитель алгорит­мов;

  • основные алгоритмические конструкции (следова­ние, ветвление, повторение);


Алгоритм - последовательность команд управления работой исполнителя


АЛГОРИТМИЗАЦИЯ

^ 1

1

Исполнитель алгоритма

Характеристики исполнителя: назначение, среда, режим работы, СКИ

Свойства алгоритма: понятность, точность, конечность, дискретность, массовость

Алгоритмы работы «в обстановке»

Алгоритмы работы с величинами

Базовые алгоритмические структуры

следование

ветвление

цикл

Методика структурного программирования

Языки описания алгоритмов: блок-схемы, учебный алгоритмический язык

Рис. 9.3. Структура раздела алгоритмизации [1]

  • разбиение задачи на подзадачи, вспомогательный алгоритм;

  • алгоритмы работы с величинами (тип данных, ввод и вывод данных).

В базовом курсе указанные понятия изучаются в раз­личном объёме. В младших и средних классах подробно изучаются графические учебные исполнители, что можно делать, в значительной мере, без использования компью­тера. В первоначальном варианте школьного курса ин­форматики алгоритмизация была главной задачей и ос­новным содержанием обучения. В настоящее время лишь в учебнике А.Г. Кушниренко [24] две трети объёма мате­риала посвящены этому, а в остальных - основной акцент делается на изучение компьютера, программного обеспе­чения и информационных технологий.

9.5. Методические подходы к изучению алго­ритмизации

Как уже отмечалось выше, основным необходимым качеством программиста является развитое алгоритмиче­ское мышление. С середины 1980 годов основной задачей обучения информатике было формирование алгоритмиче­ской культуры учащихся. Поэтому раздел алгоритмизации является хорошо разработанным в базовом курсе. Обуче­ние алгоритмизации имеет две стороны:

  • обучение структурной методике построения алго­ритмов;

  • обучение методами работы с величинами.

При изучении тем: «Программный принцип работы ЭВМ» и «Информация и управление» учащиеся знакомятся с понятиями алгоритма и исполнителя алгоритмов. В пер­вом учебнике по информатике (Основы информатики и вычислительной техники: Пробное учеб. пособие для сред. учеб. заведений: В 2 ч. / Под ред. А.П. Ершова и В.М. Мо­нахова, - М.: Просвещение, 1985-1986.) алгоритмизации отводилось центральное место, а в качестве исполнителя алгоритма выступал человек. Такой прием давал возмож­ность формировать понятие формального исполнителя ал­горитма, позволял учащимся ощутить себя исполнителем алгоритма и находить ошибки в алгоритмах. В то время это обеспечивало изучение информатики в безмашинном ва­рианте.

Однако ещё в конце 1960 годов американским педа­гогом и программистом С. Пейпертом для обучения детей алгоритмизации был разработан специальный учебный язык программирования ЛОГО, в состав которого входил исполнитель Черепашка, позволявший изображать на эк­ране компьютера чертежи и рисунки, состоящие из отрез­ков прямых линий. Система команд Черепашки включала в себя команды: вперед, назад, налево, направо, поднять хвост, опустить хвост (Черепашка рисует хвостом, когда он опущен). Язык ЛОГО имел основные структурные ко­манды и позволял обучать структурной методике про­граммирования. Большим методическим достоинством исполнителя Черепашка являлась его наглядность в про­цессе выполнения команд.

Группой академика А.П. Ершова для обучения про­граммированию был разработан язык Робик, в котором использовалось несколько различных исполнителей. Дальнейшее развитие идей академика А.П. Ершова по обучению алгоритмизации нашло в учебнике А.Г. Кушни-ренко, в котором основным методическим приёмом стало использование учебных исполнителей - Робота и Чертеж­ника. Робот предназначен для перемещения по полю из клеток с разными стенками и выполнению при этом раз­личных заданий: закрашивать клетки, измерять темпера­туру и радиацию. Причем Робот управляется компьюте­ром, который подает ему управляющие команды, и полу­чает от него ответы на запросы о текущей обстановке. Та­ким способом осуществляется идея обратной связи, что позволяет создавать для управления работой исполнителя алгоритмы сложной структуры, содержащие циклы и ветв­ления.

Чертежник предназначен для выполнения в системе координат чертежей, графиков, рисунков, состоящих из прямолинейных отрезков. Его работа во многом подобна действиям Черепашки.

Языком описания для этих исполнителей является учебный алгоритмический язык (АЯ), основы которого раз­работал академик А.П. Ершов. В 1980 годах для учебных целей был создан язык Рапира. Под руководством Г.А. Звенигородского была разработана первая отечественная интегрированная система программирования «Школьни­ца», ориентированная на обучение школьников. В 1987 году в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова была создана учебная среда программи­рования на основе АЯ, которая затем была интегрирована в широко известный пакет учебного программного обес­печения КуМир.

В учебнике А.Г. Кушниренко компьютер рассматри­вается как универсальный исполнитель алгоритмов, для которого предлагаются типовые задачи по обработке чис­ленной и символьной информации.

В учебнике А.Г. Гейна [27] линия алгоритмизации рассматривается по двум линиям - это использование учебных исполнителей алгоритмов, работающих «в обста­новке», и обучение построению вычислительных алгорит­мов в математическом моделировании. Исполнители ал­горитмов, используемые в этом учебнике, во многом по­хожи на те, что описаны в учебнике А.Г. Кушниренко. Алго­ритмы для решения вычислительных задач изучаются с использованием учебного исполнителя Вычислитель, для которого применяется язык программирования Бейсик в упрощенном варианте.

Следует отметить, что в некоторых учебниках ис­пользуются другие исполнители, например, Кенгуренок, ГРИС (графический исполнитель).

В учебнике И.Г. Семакина [26] используется другой подход к теме алгоритмизации - это кибернетический подход, в котором алгоритм трактуется как информацион­ный компонент системы управления. Такой подход позво­ляет рассматривать в базовом курсе новую содержатель­ную линию: «Информация и управление». В качестве ис­полнителя алгоритмов используется ГРИС.

Иной подход к изучению линии алгоритмизации принят в учебниках, выпущенных под редакцией профес­сора Н.В. Макаровой [12]. Алгоритмизации и программи­рование изучаются в них на примере работы в среде Ло-гоМиры, которая представляет собой систему программи­рования, специально созданную для обучения младших школьников. В ней используется язык ЛОГО, а в качестве исполнителя - знакомая нам Черепашка.

9.6. Методика введения понятия алгоритма

Понятие алгоритма является центральным в данной теме. Кроме этого изучаются свойства алгоритмов и типы алгоритмических задач. Понятие алгоритма относится к исходным математическим понятиям, поэтому не может быть определено через другие, более простые понятия. Из-за этого определение алгоритма в школьных учебниках по информатике отличается большим разнообразием.

В учебнике И.Г. Семакина и др. алгоритм определя­ется как последовательность команд, управляющих ра­ботой какого-либо объекта, и далее дается более строгое определение - понятное и точное предписание испол­нителю выполнить конечную последовательность ко­манд, приводящую от исходных данных к искомому ре­зультату.

В учебнике А.Г. Кушниренко алгоритм определяется как программа, записанная на специальном школьном ал­горитмическом языке.

В учебнике Н.Д. Угриновича [28] алгоритм вводится как чёткое описание последовательности действий.

На наш взгляд, определение алгоритма в учебнике И.Г. Семакина наиболее полно соответствует содержанию обучения по данной теме. Там же на примерах описана и методика изучения темы «Алгоритм и его свойства».

Вводя понятие алгоритма, учителю следует акценти­ровать внимание учащихся на том, что алгоритм всегда со­ставляется с ориентацией на исполнителя алгоритма. Ис­полнитель - это объект или субъект, для управления кото­рым составляется алгоритм. В этом случае учителю следует привести примеры алгоритмов для управления действия­ми различных субъектов (исполнителей). Например, если ваша мама посылает вас в магазин за продуктами, то она дает вам очень подробную инструкцию чего и как купить. А если она посылает с той же целью вашего отца, то инст­рукция обычно дается в самой общей форме. В этом при­мере вы и ваш отец выступают в качестве исполнителей алгоритма, который задается вашей мамой.

Основной характеристикой исполнителя алгоритма является система команд исполнителя (СКИ), которая оп­ределяется как конечное множество команд (элементар­ных действий), которые понимает исполнитель и спосо­бен их выполнять. В этом месте учителю следует привести пример какой-либо системы команд, например, команды в ходе спортивной игры. Далее следует остановиться на том, что алгоритм может включать в себя только те команды, которые входят в его СКИ. Данное требование называется свойством понятности алгоритма. Алгоритм не должен быть рассчитан на принятие исполнителем са­мостоятельных решений, не предусмотренных составите­лем алгоритма.

Следующее свойство алгоритма - это его точность, т.е. каждая команда алгоритма должна определять од­нозначное действие исполнителя. Примером неточных алгоритмов часто являются кулинарные рецепты, в кото­рых можно встретить фразы типа: «Возьмите перца на кончике ножа ...».

Свойство конечности алгоритма формулируется так: исполнение алгоритма должно завершаться за конечное число шагов. Данное свойство ещё называют результатив­ностью алгоритма. Среди других свойств алгоритмов вы­деляют дискретность и массовость. Однако в базовом кур­се информатики их можно не изучать.

Если алгоритм удовлетворяет перечисленным свой­ствам, то работа по нему исполнителем будет произво­диться формально, т.е. без всяких элементов творчества с его стороны. Отсюда следует вывод о возможности созда­ния автоматических исполнителей. Таким автоматическим исполнителем по обработке информации является компь­ютер. Другими примерами являются различные роботы, станки-автоматы. Даже младшие школьники могут привес­ти примеры - автоматическая стиральная машина, банко­мат и др.

Изучая понятие исполнение алгоритма, следует ука­зать учащимся на то, что исполнителю всегда необходимо иметь исходные данные с которыми он будет работать (деньги, продукты, детали, таблицы чисел и т.п.). Напри­мер, исполнителю, решающему математическую задачу нужна исходная числовая информация, которая обычно задаётся в условии. Если вам нужно найти номер телефона нужного человека, то исходными данными будут фамилия человека, его инициалы, телефонная книга, а иногда ещё и домашний адрес, ибо Ивановых или Петровых с одинако­выми инициалами может оказаться в телефонной книге несколько. В данном случае набор: «фамилия, инициалы, домашний адрес, телефонная книга» является полным на­бором данных для исполнителя. При неполных данных за­дачу либо совсем нельзя решить, либо получить неодно­значное решение.

Закрепление изученных основных понятий темы про­водится при решении различных типов учебных алгорит­мических задач следующего содержания [1]:

  1. Выполнить роль исполнителя: дан алгоритм и надо его формально исполнить.

  2. Определить исполнителя и систему команд для данно­го вида работы.

  3. В рамках данной системы команд исполнителя постро­ить алгоритм .

  4. Определить необходимый набор исходных данных для решения задачи.

В качестве примера задач первого типа обычно в учебниках рассматривается алгоритм игры Баше, правила которой такие: дано 7, 11, 15, 19 предметов. За один ход можно брать 1, 2 или 3 предмета. Проигрывает тот, кто бе­рёт последний предмет.

К задачам второго типа относятся задачи типа: «Опи­сать систему команд исполнителя Геометр, который вы­полняет геометрические построения с помощью циркуля и линейки».

К задачам третьего типа относится следующая зада­ча: «Записать для исполнителя Геометр алгоритм построе­ния окружности, для которой задан её диаметр».

К задачам четвёртого типа относится задача: «Ипре-делить полный набор данных для вычисления месячной платы за расход электроэнергии в квартире».

Методика решения учебных алгоритмических задач подробно описана в пособиях [1, 6].

9.7. Методика обучения алгоритмизации на учебных исполнителях

Учебные исполнители алгоритмов являются тради­ционно применяемым дидактическим средством при изу­чении алгоритмов, которое широко использовал ещё ака­демик А.П. Ершов в первом варианте курса информатики. Учебный исполнитель должен удовлетворять условиям [1]:

  1. Исполнитель должен работать «в обстановке».

  2. Исполнитель должен имитировать процесс управления некоторым реальным объектом, например роботом, черепахой, чертежником и др.

  3. В системе команд исполнителя должны быть представ­лены все основные структурные команды управления -циклы, ветвления.

4. Исполнитель должен позволять использовать вспомога­тельные алгоритмы (процедуры).

На таком исполнителе можно обучать структурной методике алгоритмизации, что является главной целью обучения по разделу алгоритмизации.

Изучая работу любого исполнителя алгоритмов, учи­телю следует привести его характеристики, совокупность которых называется архитектурой исполнителя. К ним относятся:

  • среда, в которой работает исполнитель;

  • режим работы исполнителя;

  • система команд исполнителя;

  • данные, с которыми работает исполнитель.

Удачный вариант методики обучения алгоритмиза­ции на примере исполнителя Кенгурёнок подробно описан в [1, 6]. Изучение начинается с описания архитектуры ис­полнителя Кенгурёнок. Создатели исполнителя называют его по имени персонажа мультфильма - Ру. Обучение учащихся алгоритмизации проводится в ходе выполнения первых заданий по управлению Кенгурёнком в режиме прямого управления. Это может быть получение опреде­лённого рисунка: узоры, буквы, которые построены из вер­тикальных и горизонтальных отрезков.

Обучение программированию лучше организовать в ходе решения задач, подобранных в специально выстро­енной последовательности, которая определяется сле­дующими дидактическими принципами:

От простого к сложному - т.е. постепенное услож­нение решаемых задач.

  • Новизна - каждая задача должна вносить новый элемент знаний - новую команду, новый приём про­граммирования.

  • Наследование - решение каждой следующей задачи требует использования знаний, полученных при ре­шении предыдущих.

Примерами могут быть следующие типы задач:

  • составление простых линейных алгоритмов;

  • составление и использование вспомогательных алго­ритмов;

  • составление циклических алгоритмов;

  • использование ветвлений в алгоритмах;

  • использование метода последовательной детализа­ции при составлении сложных алгоритмов.

В методических пособиях приведены примеры таких типовых задач и методика из решения. Приведём условия некоторых их них.

Задача 1.Составить алгоритм рисования буквы «Т» в цен­тре поля рисунка. Длина горизонтальных и вертикальных отрезков - 4 шага. Кенгурёнок находится в крайней левой точке горизонтального отрезка и смотрит вправо. Задача 2. Составить алгоритм рисования числа «1919». (Эта задача подводит учащихся к идее использования вспомогательного алгоритма).

Задача 3. Составить алгоритм рисования горизонтальной линии, проведенной от края и до края поля. (Эта задача вносит следующие новые элементы: управление с обрат­ной связью, структурная команда цикла). Задача 4. Построить прямоугольную рамку по краю поля. (Решение этой задачи требует объединения умений, полу­ченных при решении предыдущих задач).

Задача 5. Нарисовать орнамент, состоящий из квадратов, расположенных по краю поля. (В этой задаче вводится но­вая структурная команда - ветвление и демонстрируется методика последовательной детализации в два шага).

Все эти задачи служат для усвоения двух основных принципов структурной методики алгоритмизации (струк­турного программирования):

  1. Всякий алгоритм можно построить с использованием трёх управляющих структур: следование, ветвление, цикл.

  2. При построении сложных алгоритмов следует приме­нять метод последовательной детализации.

Для описания алгоритмов традиционно в базовом курсе со времён первого учебника А.П. Ершова использу­ются блок-схемы и учебный алгоритмический язык. Ос­новное достоинство блок-схем - наглядность представле­ния структуры алгоритма. Это достигается изображением блок-схем стандартным способом - сверху вниз.

Алгоритмический язык есть текстовая форма описа­ния алгоритма, которая близка к языку программирова­ния, но как таковым ещё не является, и поэтому не имеет строгого синтаксиса. Для структурирования текста алго­ритма в алгоритмическом языке используются строчные отступы. При этом соблюдается правило: все конструкции одного уровня вложенности записываются на одном вер­тикальном уровне (отступе), а вложенные конструкции смещаются относительно внешней вправо. Это правило улучшает наглядность структуры алгоритма. Поэтому учи­телю желательно потратить определённое учебное время на формирование навыка правильной записи алгоритма .

Контрольные вопросы и задания

  1. В какой последовательности целесообразно изучать мо­делирование и алгоритмизацию?

  2. Какие основные вопросы изучаются по теме «Информа­ционное моделирование»?

  3. Составьте перечень основных понятий, изучаемых по теме «Информационное моделирование».

  4. Приведите примеры моделей, которые создаются в раз­личных отраслях знаний.

  5. Составьте граф основных понятий темы «Информаци­онное моделирование».

  6. Почему для создания моделей используются формаль­ные языки?

  7. Составьте перечень основных понятий, изучаемых по линии алгоритмизации.

  8. Какой исполнитель алгоритма использовался для изу­чения алгоритмизации в первом учебнике по курсу ОИВТ?

  9. Какой исполнитель алгоритма использовался С. Пейпер-том для изучения алгоритмизации?

  1. Приведите названия различных исполнителей алго­ритмов, используемых для обучения.

  2. Приведите перечень основных условий, которым дол­жен удовлетворять учебный исполнитель алгоритмов.

  3. Что называют архитектурой исполнителя алгоритмов?

  4. Что такое ЛогоМиры и для чего они применяются?

  5. Почему определение алгоритма в школьных учебниках по информатике отличается большим разнообразием?

  6. Какое определение алгоритма вам больше нравится и почему?

  7. Почему для описания алгоритмов используют блок-схемы?

17. Чем отличается алгоритмический язык от языка про­граммирования?

Глава 10. Методика обучения языкам про­граммирования

10.1. Парадигмы программирования

Программирование как новый вид человеческой деятельности появился сравнительно недавно. Для ЭВМ первых поколений это было достаточно сложным и трудо­ёмким занятием, искусством которого овладевали за мно­гие годы. Прогресс вычислительной техники и развитие программирования привели к тому, что им начало зани­маться всё большее число людей, а профессия программи­ста стала престижной. Многие школьники мечтают стать программистами, поэтому материал данной темы имеет большое значение для профориентации.

В начале изучения темы следует остановиться на оп­ределении программирования. Программирование - это раздел информатики, изучающий вопросы разработки программного обеспечения ЭВМ. В узком смысле под про­граммированием понимают процесс создания программы на одном из языков программирования. Разработку средств системного программного обеспечения и систем программирования называют системным программиро­ванием. Создание прикладных компьютерных программ принято называть прикладным программированием. По такому же принципу проводят деление программистов на системных и прикладных.

Существует несколько парадигм (образчиков) про­граммирования:

  • процедурное;

  • логическое;

  • функциональное;

  • объектно-ориентированное.

Процедурное программирование является универ­сальным и наиболее распространённым видом програм­мирования. Для него существует наибольшее количество языков программирования. К ним относятся: Ассемблер, Фортран, Бейсик, Паскаль.

Логическое программирование в основном пред­ставлено языком Пролог. Этот язык основан на логических построениях. Логическое программирование предполага­ет, что компьютер должен уметь работать по логическим построениям, которыми пользуется человек.

Функциональное программирование использует так называемый декларативный язык программирования, ко­торый построен на предварительном описании данных и явных указаниях о том, что должно получиться в результа­те. В этом случае программа представляет собой совокуп­ность определенных функций, которые являются также блоками текста программы. Например, функцией принте­ра является печатание, функцией текстового редактора -подготовка документа. Типичными представителями функциональных языков являются ЛИСП и Лого.

Объектно-ориентированное программирование имеет в своей основе понятие объекта, как элемента про­граммирования, соединяющего в себе данные и действия над ними. Такой подход позволяет упростить программи­рование и сделать его более естественным для человека. Типичными языками объектно-ориентированного про­граммирования являются Визуал Бейсик, Дельфи, Си ++.

Наиболее распространённой является процедурная парадигма программирования из-за её универсальности.

Поэтому она чаще всего изучается в школе и в вузах. Обучение программированию включает в себя три части:

  1. изучение методов построения алгоритмов;

  2. изучение языков программирования;

  3. изучение и освоение какой-либо системы програм­мирования.

Первая и вторая части изучаются в базовом курсе ин­форматики, а системы программирования обычно изуча­ются в профильном обучении.

10.2. Методические рекомендации по изучению языков программирования

Методика изучения языков программирования дос­таточно хорошо разработана. Языки программирования делятся на две большие группы: машинно-ориентированные (Автокод, Ассемблер) и языки высокого уровня. Языками первой группы пользуются весьма малое число программистов профессионального уровня для спе­цифических целей. Большинство программистов исполь­зуют в настояще время языки высокого уровня, причем имеет место некоторая мода на языки. В то же время язык Фортран существует уже 50 лет и всё ещё достаточно по­пулярен среди физиков-теоретиков и части математиков.

В базовом курсе информатики изучение языков про­граммирования высокого уровня должно носить ознако­мительный характер, поэтому для первоначального зна­комства целесообразно использовать язык Паскаль, кото­рый был разработан в 1971 году Н. Виртом специально как учебный язык. Этот язык ориентирован на структурную ме­тодику программирования. Специально разработанный в нашей стране учебный алгоритмический язык (АЯ) отлича­ется от Паскаля, в основном, тем, что он русскоязычный и имеет более свободный синтаксис. Поэтому во многих учебниках программирование рассматривается на основе АЯ. Приверженцы языка Паскаль указывают на то, что обу­чение Бейсику имеет методическую особенность, связан­ную с трудностью изучения в нём типов данных и струк­турной методики программирования.

Так как в базовом курсе ставится цель первоначаль­ного знакомства с программированием, то подробного и точного описания языка не требуется. Поэтому методика обучения может основываться на демонстрации языка и его возможностей на примерах составления простых про­грамм с комментариями, тем более, что часть понятий языка могут восприниматься учащимися на интуитивном уровне из-за их наглядности. Широко используемый при этом методический приём - это выполнение учащимися действий «по образцу».

Обычно учителя строят последовательность изучения так, что сразу после изучения алгоритмов, блок-схем и АЯ для их описания, переходят к изучению языка программи­рования. Возможен также вариант, когда алгоритмы, алго­ритмизация и язык программирования изучаются вместе и параллельно.

Изучая язык программирования высокого уровня, учителю следует сразу остановиться на том, что алгоритм решения задачи на любом языке записывается через сово­купность команд. Эти команды в языках высокого уровня определяют уже не одну операцию, которую должен вы­полнить процессор, а некоторое множество команд. По­этому для обозначения команд пользуются термином « оператор».

Для языков высокого уровня важнейшим оператором является оператор присваивания. Этот оператор записы­вается также как и в алгоритмическом языке. Всего одним оператором можно записывать целые алгоритмические структуры (циклы, ветвления). Поэтому языки высокого уровня, в которых имеются такие структурные операторы, называют ещё структурными языками. Ими являются Пас­каль и СИ.

Как уже отмечалось выше, изучение алгоритмов и языка программирования можно организовать по двум возможным вариантам:

Первый вариант - сначала рассматриваются алго­ритмы, блок-схемы алгоритмов, алгоритмический язык, а затем изучается язык программирования, его синтаксис, семантика и перевод построенных алгоритмов и блок-схем в программу на этом языке.

Второй вариант - и алгоритмизация и язык програм­мирования изучаются параллельно.

В части учебников реализован второй вариант, что позволяет связать теоретическое изучение алгоритмиза­ции и программирования с практикой, когда учащиеся, ра­ботая на компьютере, могут проверить правильность со­ставленных алгоритмов и программ. Выбор того или иного варианта обычно определяется предпочтениями учителя.

10.3. Методические рекомендации по изучению систем программирования

Системы программирования в базовом курсе инфор­матики изучаются только в ознакомительном плане, одна­ко систематическое изучение их возможно в предпро-фильном обучении.

Под системой программирования понимают ком­плекс инструментальных программных средств, предна­значенных для создания и работы с программами на од­ном из языков программирования. Выбор системы про­граммирования определяется поставленной задачей и предпочтениями пользователя. В состав системы про­граммирования входят:

  • трансляторы;

  • средства редактирования, компоновки и загрузки программ;

  • микроассемблеры;

  • отладчики машинных программ;

  • библиотека блоков и подпрограмм.

В начале обучения надо лишь кратко охарактеризо­вать компоненты системы, отметив, что более подробно они будут рассмотрены по ходу темы.

Учащимся следует сообщить, что создание програм­мы складывается из трёх этапов: написание программы, отладка программы, исполнение программы. Система программирования позволяет это сделать более продук­тивным способом за счёт использования специальных средств и готовых наработок частей и блоков программы.

В любой системе программирования можно выде­лить компоненты: среда, режимы работы, система ко­манд, данные. С ними следует кратко ознакомить учащих­ся.

Под средой системы программирования понимают ту системную оболочку, точнее, обстановку на экране мони­тора, с которой работает пользователь. Обычно она пред­ставляет собой такие компоненты, как окна редактора с текстами программы и меню команд переключения ре­жимов работы. В таком представлении среда системы про­граммирования стала в последние годы, в определённой степени, стандартной.

Режимами работы обычно являются следующие:

  • режим редактирования программы;

  • режим компиляции текста программы;

  • режим исполнения;

  • режим работы с файлами;

  • режим помощи;

  • режим отладки программы.

Учителю при объяснении материала следует специ­ально остановиться на том, что в каждом режиме работы используется определённая система команд.

Для системы программирования данными являются файлы с текстами программ, содержащих исходную и ко­нечную информацию для задачи.

В режиме редактирования обычно используется встроенный редактор, на котором и пишется текст про­граммы. В принципе, текст можно подготовить в любом тестовом редакторе и отрабатывать с учащимися навыки написания программ.

В режиме компиляции происходит перевод про­граммы на машинный язык. При этом идёт собирание про­граммы из различных блоков, модулей, обычно взятых из библиотеки системы программирования. В результате компиляции получается объектный файл, представляющий собой часть программы на машинном языке с необходи­мыми внешними ссылками и связями. Режим компиляции существует у тех систем программирования, которые име­ют компилируемые языки (Паскаль, Си, Фортран).

В режиме исполнения происходит исполнение полу­ченной после трансляции программы. Ибычно интерпре­татор (который является тем или иным типом транслятора) непосредственно сам исполняет программу на языке про­граммирования высокого уровня, например, в Бейсик-системе.

В режиме работы с файлами выполняются обычные операции: сохранить файл, прочитать информацию из файла в оперативную память, присвоить имя файлу, вывес­ти содержимое окна редактора на печать и др.

В режиме помощи программист может получить подсказку на экране, как по работе с системой, так и по языку программирования.

Режим отладки обычно реализуется в современных системах программирования. В этом режиме можно про­изводить трассировку программы (отображение результа­тов выполнения каждой команды), пошаговое исполнение программы, отслеживать изменение определённых вели­чин, поиск и исправление ошибок.

Закрепление теоретического материала этой темы рекомендуется проводить на практических занятиях по на­писанию коротких программ на языке Паскаль или Бейсик.

Контрольные вопросы и задания

  1. Что понимают под парадигмой программирования?

  2. Какая парадигма программирования изучается в базо­вом курсе информатики?

  3. Какой язык программирования, на ваш взгляд, следует изучать в базовом курсе и почему?

  4. Из каких этапов складывается создание компьютерной программы? Какую аналогию здесь можно привести?

Глава 11. Методика обучения информацион­но- коммуникационным технологиям

11.1. Содержание обучения по линии информа­ционно-коммуникационных технологий

Парадигма обучения информатике всё более смеща­ется в сторону изучения информационных и коммуника­ционных технологий, что нашло отражение и в смене на­звания этого учебного предмета в школе. Вызвано это ши­роким проникновением новых технологий во все стороны жизни общества и необходимостью практической подго­товки учащихся к их применению в учебной и повседнев­ной деятельности. Поэтому школьная информатика стано­вится всё более дисциплиной технологического цикла. Об этой тенденции свидетельствует также то, что в новом об­разовательном стандарте в обязательном минимуме со­держания на информационные технологии отводится две трети объёма, а в примерной программе - около 30 часов, что составляет треть всего курса информатики и ИКТ в ос­новной школе. Примерная программа базового курса со­держит около 20 практических работ по освоению ИКТ из всего предлагаемого перечня в 44 работы.

Вот перечень основных тем данной линии:

  1. Основные устройства ИКТ.

  2. Запись средствами ИКТ информации об объектах и процессах окружающего мира.

  3. Создание и обработка информационных объектов.

  4. Поиск информации.

  5. Проектирование и моделирование.

  6. Математические инструменты, динамические (элек­тронные) таблицы.

  7. Организация информационной среды.

В учебнике Н.Д. Угриновича [28] для 9 класса по ли­нии ИКТ представлены следующие две темы:

  1. Хранение, поиск и сортировка информации.

  2. Коммуникационные технологии.

Из общего списка в 23 работы компьютерного прак­тикума, около половины предусмотрено по данным те­мам.

В учебнике И.Г. Семакина с соавторами [26] по базо­вому курсу для 7-9 классов на учебный материал по этой линии отведено около одной четверти из всего объёма и представлены следующие темы:

  1. Передача информации в компьютерных сетях.

  2. Базы данных.

  3. Табличные вычисления на компьютере.

В учебнике нового поколения С.А. Бешенкова с соав­торами [29] изучению ИКТ также отводится значительное место, причем информационные технологии трактуются как способы выполнения информационных процессов. Та­кой подход к месту ИТК переводит информационные тех­нологии в тот раздел курса информатики, который отно­сится к теоретической информатике. Тем самым повыша­ются место и роль информационных технологий в содер­жании обучения по базовому курсу. Кроме того, во всех учебниках и задачниках материал построен так, что при изучении многих других тем базового курса школьники ос­ваивают ИКТ в ходе выполнения практических работ и проектных заданий.

В пропедевтическом курсе информатики информа­ционным технологиям также отводится довольно значи­тельное место. Причем, намечается тенденция к увеличе­нию объема учебного материала, отводимого на их изуче­ние.

Ожидается, что отмеченные тенденции сохранятся и в дальнейшем, а также будет включаться материал по изу­чению новых аппаратных и программных средств ИКТ, та­ких как цифровые фотоаппараты и видеокамеры, машин­ный перевод текстов, программы создания мультимедий­ных объектов и др.

11.2. Требования к знаниям и умениям учащих­ся по линии информационно-коммуникационных технологий

Эти требования изложены в образовательном стан­дарте и включают в себя:

  1. Знание и понимание учащимися назначения и функций информационных и коммуникационных технологий.

  2. Умения:

  • создавать информационные объекты (тексты, списки, графики, диаграммы, электронные таблицы);

  • создавать рисунки, чертежи с использованием гра­фических редакторов;

  • осуществлять постейшую обработку цифровых изо­бражений;

  • создавать записи в базе данных;

  • создавать презентации на основе шаблонов;

  • искать информацию в базах данных, компьютерных сетях, некомпьютерных источниках информации при выполнении заданий и проектов по различным учеб­ным дисциплинам;

• пользоваться принтером, сканером, модемом, муль­тимедийным проектором, цифровой камерой, циф­ровым датчиком.

3) Использование приобретённых знаний и умений в прак­тической деятельности и повседневной жизни для:

  • создания информационных объектов;

  • организации индивидуального информационного пространства;

  • создания личных коллекций информационных объ­ектов;

  • передачи информации по телекоммуникационным каналам в учебной и личной переписке.

Как видно из этого перечня, требования к уровню подготовки школьников по линии информационных тех­нологий довольно широки. Представляется, что в настоя­щее время эти требования можно реализовать лишь час­тично, как из-за слабой оснащённости школ соответствую­щими аппаратными средствами, так и по причине недоста­точного числа учебных часов на освоение базового курса. При этом следует учесть то обстоятельство, что освоение ИКТ происходит, в основном, на практических занятиях, а допускаемое время работы на компьютере для учащихся 7-9 классов составляет всего 20-25 минут в неделю. Таким образом, общее время работы учащихся за компьютером не должно превышать 14 астрономических часов в год, что явно мало для выработки требуемых умений, заложенных в образовательном стандарте, не говоря уже о формиро­вании соответствующих навыков.

Контрольные вопросы и задания

  1. Составьте граф, на котором представлены основные те­мы из примерной программы базового курса, изучаемые по линии информационно-коммуникационных технологий.

  2. Составьте граф основных умений учащихся по линии

ИКТ.

Глава 12. Методика решения задач в базо­вом курсе информатики и ИКТ

12.1. Место задач в базовом курсе информатики и ИКТ

Решение задач является обязательным элементом содержания обучения по информатике. Решая задачи, учащиеся овладевают умениями и навыками применения теоретических знаний на практике. Даже более, именно умение решать задачи, т.е. выполнять определённые дей­ствия с информацией из условия задачи, и означает овла­дение знаниями. С точки зрения деятельностного подхода к обучению, ядром и существом учебной деятельности яв­ляется решение учебных задач [40]. Решение задач являет­ся тем механизмом, через который осуществляется дея­тельность. Через их решение происходит формирование умений и навыков выполнять практические действия.

В учебном процессе решение задач не является це­лью, а служит лишь средством достижения цели - форми­рование способов действий. Именно в процессе решения учебной задачи формируются различные способы дейст­вий. Таким образом, важен сам процесс решения задачи, а не получаемый ответ. Правильный ответ как раз и свиде­тельствует о том, что процесс формирования этого способа действий развивается правильно [40].

Описанная выше точка зрения на роль решения за­дач переводит их значение на качественно более высокий уровень, нежели устанавливаемый традиционной систе­мой обучения.

Термин «учебная задача» следует понимать более широко - как любое задание, решение которого направ­лено на достижение определённых учебных целей. «С практической точки зрения задача - это явный или неяв­ный вопрос, ответ на который не очевиден и должен вы­рабатываться в несколько приёмов. Задача часто даётся в виде задания» [40, с. 85].

В образовательном стандарте по информатике зна­чительное место уделяется формированию умений опери­ровать информационными объектами, создавать их, а также использовать знания и умения в практической дея­тельности. В примерной программе по информатике для основного общего образования имеется перечень из 55 практических работ, а также практикум для резерва вре­мени в 11 часов. Таким образом, более половины учебно­го времени курса из 105 часов фактически отводится для решения разнообразных задач.

В большинстве учебников по информатике имеется явно недостаточное число задач и упражнений, почти не приводятся образцы их решения. К сожалению, в настоя­щее время имеется лишь один добротный задачник по школьной информатике под редакцией И.Г. Семакина и Е.К. Хеннера [22], который вышел уже вторым изданием в 2005 году. Он охватывает практически все разделы базово­го курса, а также частично пропедевтический и профиль­ные курсы. Большое число содержащихся в нём задач, за­даний, тем проектов, делает его очень удобным для ис­пользования практически в течение всего времени изуче­ния информатики в школе. Все разделы задачника снаб­жены краткими теоретическими сведениями и примерами решения задач, что делает его очень практичным для ра­боты учителя и учащихся.

По базовому курсу в 2005 году коллективом авторов под редакцией профессора Н.В. Макаровой выпущен прак­тикум-задачник по моделированию [34]. Он содержит большое число задач и заданий, которые удобно исполь­зовать при проведении практикума по моделированию.

Следует обратить внимание начинающих учителей на одну особенность решения учениками задач на компьюте­ре. Решив трудную и объёмную задачу, ученики испыты­вают чувство удовлетворения, радости. Посему они весьма негативно воспринимают такие действия, как удаление из памяти компьютера результатов их работы. Они могут да­же протестовать против этого. Поэтому учителю следует предусмотреть возможность достаточно длительного со­хранения результатов решения задач, выполненных про­ектов, составленных программ. Лучшим вариантом было бы включение их в специальный банк данных, доступный другим учащимся и который может быть использован учи­телем в работе по повышению своего педагогического мастерства. Оригинальный рисунок, выполненный учени­ком, можно поместить на рабочий стол или сделать за­ставкой на экране компьютера, распечатать на принтере и повесить на информационном стенде в кабинете или в ко­ридоре школы. Такая психолого-педагогическая поддерж­ка благотворно действует на учащихся, активизирует их учебную деятельность, даёт хороший воспитательный ре­зультат.

12.2. Типы задач по информатике

Вопрос о классификации задач по информатике яв­ляется недостаточно разработанным в дидактике. Это свя­зано как со сложностью вопроса, так и с быстрым измене­нием содержания школьного курса информатики, включе­нием в него новых разделов, расширением перечня аппа­ратных и программных средств, подлежащих изучению.

Наиболее близко к задачам по информатике стоят задачи по математике. В учебниках и задачниках по ин­форматике включено достаточно много собственно мате­матических задач. Это, в частности, логические и алгорит­мические задачи, комбинаторные, на системы счисления, лингвистические, на взвешивание и др. Например, в сбор­нике занимательных задач по информатике Л.Л. Босовой и др. [39] в списке литературы из 17 позиций, по крайней мере, 12 относятся к математике.

Классифицировать задачи можно по разным призна­кам:

  • по содержанию;

  • по дидактическим целям;

  • по способу решения;

  • по способам задания условия;

  • по степени трудности;

  • по используемым программным средствам;

  • по используемым аппаратным средствам.

Можно различать также такие типы задач, как задачи конкретные и абстрактные, комбинированные, задачи ис­торического содержания, занимательные и др.

Конечно, чёткой грани между задачами разного типа нет - нередко при решении задача плавно перетекает от одного типа к другому.

По содержанию задачи разделяют в зависимости от учебного материала, например, задачи на виды информа­ции, на измерение информации, на архитектуру ЭВМ, на моделирование, по алгоритмизации и т.д.

По дидактическим целям выделяют задачи: вводные или предварительные; тренировочные; творческие или эвристические. Мы избегаем термина «проблемные зада­чи» из-за искажения многими учителями и методистами сущности проблемного обучения. Для обозначения таких задач лучше использовать термин «задачи с проблемными ситуациями».

По способу решения выделяют задачи: устные, вы­числительные, графические, экспериментальные. Хотя экспериментальные задачи более характерны для таких предметов как физика и химия, при изучении информати­ки они тоже имеют место. Под экспериментальной пони­мается такая задача, в которой эксперимент служит для проверки выдвинутых предположений, расчётов или для получения ответа на поставленный в условии вопрос. Примеры экспериментальных задач:

  1. На основе компьютерного подхода подсчи­тайте количество информации в текстовом доку­менте, набранном в текстовом редакторе Word. Затем выполните команду: Файл -> Свойства -> Об­щие и сравните размер документа, подсчитанный компьютером, со своими подсчётами. Выясните причину несовпадения результатов обоих подсчётов.

  2. Распечатайте на чёрно-белом принтере подготовленный цветной рисунок. Эксперименталь­но определите параметры настройки изображения и печати для получения отпечатка приемлемого каче­ства и с заданными параметрами.

3) Определите скорость передачи данных ме­жду компьютерами в локальной сети вашего компь­ютерного класса.

По способам задания условия выделяют задачи: тек­стовые, графические, задачи-рисунки.

По степени трудности задачи делят на: простые, более сложные, повышенной сложности, творческие. Про­стые задачи требуют для решения одну формулу и форму­лирование одного-двух выводов. С простых задач начина­ют закрепление нового материала, поэтому их иногда на­зывают тренировочными. Более сложные задачи требуют для решения использования нескольких формул, привле­чения сведений из других разделов курса информатики, формулировки нескольких выводов.

Творческие задачи различаются большим разнооб­разием, но среди них можно выделить исследовательские, которые требуют ответа на вопрос «почему?», и конструк­торские, требующие ответа на вопрос «как сделать?».

По используемым для решения программным сред­ствам можно выделить задачи, требующие применения: операционной системы, текстового редактора, графиче­ского редактора, электронной таблицы, системы управле­ния базами данных, других прикладных программ.

По используемым для решения аппаратным сред­ствам можно выделить задачи, требующие применения различных средств вычислительной техники и внешних устройств, например, принтера, графопостроителя, скане­ра, цифрового фотоаппарата, локальной сети и др.

Комбинированные задачи отличаются большим раз­нообразием и предполагают: сочетание учебного мате­риала различного содержания, часто из разных разделов курса, формулирования нескольких выводов, использова­ния для решения нескольких формул и закономерностей.

12.3. Качественные задачи по информатике

Качественной называют такую задачу, в которой главной особенностью является акцент на качественную сторону процесса или явления. Их ещё называют задачи-вопросы. Решаются такие задачи путём логических умо­заключений, с помощью графиков, рисунков или экспери­ментально, обычно без применения математических вы­числений.

Качественные задачи по информатике разнообразны по содержанию и используются учителем на большинстве уроков. Они служат средством проверки знаний и умений, способствуют их закреплению и углублению. Умело по­ставленные задачи-вопросы поддерживают активность учащихся на уроке, повышают интерес к информатике. Ис­пользовать качественные задачи особенно необходимо при изучении тех разделов, где нет возможности решать количественные задачи, например, при изучении моде­лей, истории информатики, текстового редактора и др. Ка­чественные задачи позволяют учителю быстро провести проверку усвоения материала, выявить отсутствие его формального понимания.

Основной способ решения качественных задач - это аналитико-синтетический, когда описываемое явление или процесс расчленяется на ряд простых, а затем путём син­теза конструируется вывод следствий и получается ответ. С помощью дедукции и индукции строятся логическая це­почка рассуждений, умозаключения.

Графический приём решения качественных задач часто подходит при решении задач на построение изобра­жений с помощью средств графического редактора, по­строения таблицы сложной формы с разновеликими боко­виками и головками и др.

Экспериментальный приём решения заключается в получении ответа на основании проведённого опыта. Например:

  • Что произойдет с выравниванием содержимого ячейки электронной таблицы, если вы введёте в неё: последовательность чисел и букв; последо­вательность букв и чисел?

  • В какой из поисковых систем Google, Rambler или Япаех, на запрос по ключевым словам «Информа­тика. Базовый курс» будет выдан наибольший список адресов документов?

В последней задаче ученикам придется потратить достаточно много времени на подключение к Интернету и проведение поиска в поисковых системах, а затем подсчё­та числа выданных адресов.

Следует избегать сложных качественных задач, ре­шение которых требует строить длинные цепи умозаклю­чений, проследить за которыми по силу лишь немногим учащимся.

12.4. Количественные задачи по информатике

Количественные задачи обычно решаются по сле­дующим темам:

  • количество и единицы измерения информации; сис­темы счисления;

  • передача информации по линиям связи, кодирова­ние информации;

  • хранение информации в памяти компьютера;

  • форматы машинных команд;

  • представление символьной, числовой, графической и звуковой информации.

Пример решения задачи на количество информации [6]. Условие задачи: Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 32 символа, второй - мощностью 64 символа. Во сколько раз отличается количество информации в этих текстах?

Решение: В равновероятном приближении информаци­онный объём текста равен произведению числа симво­лов на информационный вес одного символа:

I = К X \

Поскольку оба текста имеют одинаковое количество символов (К), то различие информационных объёмов определяется только разницей в информативности сим­волов алфавита (/'). Найдем \1 для первого алфавита и \2 для второго алфавита:

2 11 = 32; отсюда \1 = 5 битов;

2 12 = 64; отсюда \2 = 6 битов;

Следовательно, информационные объёмы первого и второго текстов:

11 = Кх 5 битов; 12 = К х 6 битов

Отсюда следует, что количество информации во втором тексте больше, чем в первом в 6/5 раз или в 1,2 раза.

Ответ: во втором тексте информации больше в 1,2 раза.

Приведём пример записи условия и решения задачи, способ оформления которого близок к принятому для за­дач по физике [41].

Условие задачи: Если сообщение несёт 4 бита информа­ции, то во сколько раз была уменьшена неопределён­ность?

Дано:

Решение


Такая форма записи условия и решения имеет пре­имущество перед свободной записью, так как обладает определённым формализмом, знакома по урокам физики, дисциплинирует учащихся, выстраивает для них чёткий алгоритм решения.

В задачах на подсчёт количества информации можно выделить следующие основные этапы решения [41]:

  1. Осмысление условия задачи: определение, однозначно ли сформулирована задача, понимание всех слов и фраз, например «из 256-символьного алфавита», выявление су­щественных элементов задачи, определение исходных данных и искомых результатов.

  2. Запись краткого условия задачи: записать условное обозначение исходных данных и искомых величин.

  3. Поиск пути решения задачи: выявление теоретических положений, связанных с задачей, соотнесение задачи с известным способом решения, разделение задачи на от­дельные составляющие части.

  4. Осуществление плана решения и получение искомого результата: записать решение словесным способом, по­лучить конечную формулу в буквенном выражении и лишь затем подставить в формулу конкретные значения, полу­- 309 ­чить правильную единицу измерения искомой величины, записать развёрнутую формулировку ответа на вопрос за­дачи после слова «Ответ».

5) Изучение и интерпретация найденного решения: уча­щиеся демонстрируют осмысление полученного ответа; верифицируют результат; выполняют проверку путем со­ставления и решения задачи, обратной данной, находят другой способ решения.

Как можно заметить, такой порядок во многом соот­ветствует тому, что принят при решении задач по физике, поэтому он знаком учащимся и это обстоятельство следует использовать учителю. Приведём образец решения задачи на расчёт объёма памяти для хранения звуковой инфор­мации [22, том 1]:

Условие задачи: Определить размер (в байтах) цифрового аудиофайла, время звучания которого со­ставляет 10 секунд при частоте дискретизации 22,05 кГц и разрешении 8 бит. Файл сжатию не подвержен.

Решение: Формула для расчёта размера (в бай­тах) цифрового аудиофайла (монофоническое звуча­ние): (частота дискретизации в Гц) х (время записи в секундах) х (разрешение в битах) / 8.

Таким образом, размер файла вычисляется так: 22050 х 10 х 8 / 8 = 220500 байт. Ответ: 220500 байт.

12.5. Задачи на моделирование явлений и про­цессов

Задачи по этой теме занимают важное место в базо­вом курсе, так как направлены на формирование умений и навыков владения информационно-коммуникационными технологиями. Эти задачи обычно называют практически­ми заданиями из-за их объёма и длительности решения. Часть задач на моделирование в среде текстового и графи­ческого редактора относительно просты для исполнения. Задачи на моделирование в среде электронных таблиц и баз данных могут быть достаточно сложными и громозд­кими, потребовать для решения несколько уроков.

Обычно в задачах моделируются физические, хими­ческие и биологические явления и процессы, а также ма­тематические и экономические расчёты, но есть и приме­ры для моделирования литературных произведений. За­дачи этого раздела представлены в учебнике Н.Д. Угрино-вича по базовому курсу для 9 класса [28], в практикум-задачнике под редакцией Н.В. Макаровой [34] и задачни­ке-практикуме под редакцией И.Г. Семакина и Е.К. Хенне-ра [22]. Число имеющихся в них заданий с избытком пере­крывает потребности базового курса, а учитель имеет воз­можность выбора, исходя из своих предпочтений и вкуса.

В практикум-задачнике по моделированию под ре­дакцией профессора Н.В. Макаровой [34] представлены такие важные и сложные темы курса как:

  • моделирование в среде графического редактора;

  • моделирование в среде текстового редактора;

  • моделирование в электронных таблицах;

  • информационные модели в базах данных.

В этом практикум-задачнике по каждой теме курса дано большое число заданий и приведены подробные указания по их решению, включая выделение таких этапов как: постановка задачи, разработка модели, компьютер­ный эксперимент, анализ результатов моделирования. Рассмотрим кратко пример задания по моделированию движения парашютиста. Выполнение задания разбивается на четыре этапа.

Iэтап. Постановка задачи. Описание задачи.

Парашютист при падении к земле испытывает действие силы тяжести и силы сопротивления воздуха. Экспериментально установлено, что сила сопротивле­ния зависит от скорости движения: чем больше ско­рость, тем больше сила. При движении в воздухе эта сила пропорциональна квадрату скорости с некоторым коэффициентом сопротивления k, который зависит от конструкции парашюта и веса человека Rсопр = k V2 . Каково должно быть значение этого коэффициента, чтобы парашютист приземлился на землю со скоро­стью не более 8 м/с, не представляющей опасности для здоровья?

Определите цели моделирования и проведите формализацию задачи.

IIэтап. Разработка модели.

На этом этапе сначала составляется информаци­онная модель, а затем - математическая модель с записью уравнений движения парашютиста и выво­дом формул для скорости парашютиста и пройденно­го пути. После чего составляется компьютерная мо­дель в среде электронной таблицы. Таблица содер­жит три области: для исходных данных, для промежу­точных расчётов, для результатов.

IIIэтап. Компьютерный эксперимент.

Он включает план эксперимента и собственно проведение исследования. IVэтап. Анализ результатов моделирования.

Анализ состоит в формулировки ответов на по­ставленные вопросы.

В учебнике Н.Д. Угриновича по базовому курсу моде­лированию и формализации посвящена одна глава, а в компьютерном практикуме моделированию процессов и явлений посвящены 3 практические работы из 23-х. Это проект «Движение Земли», биологическая модель разви­тия популяций «Жертва-хищник» и модель экспертной системы для лабораторной работы по химии «Распознава­ние пластмасс». Причём для выполнения первой и третьей работы применяется система объектно-ориентированного программирования Визуал Бейсик.

Моделирование развития биологической популяции проводится с использованием среды электронной табли­цы. При этом вначале подробно описывается формальная модель процесса, вводятся коэффициенты роста числа жертв и хищников, коэффициент частоты их встреч. Затем записывается формулы для уменьшения числа жертв и увеличения числа хищников в ходе развития популяции. Потом строится компьютерная модель, которая визуали­зируется путём построения графика изменения популяции на несколько лет вперёд.

В задачнике-практикуме под редакцией И.Г. Семаки-на и Е.К. Хеннера по данной теме в теоретическом введе­нии подробно рассмотрено моделирование физических процессов на разнообразных примерах - движение с уче­том сопротивления среды, свободное падение, взлёт раке­ты, движение заряженных частиц, колебание маятника, теплопроводность в стержне. Моделирование биологиче­ских процессов проводится на примере роста популяций, межвидовой конкуренции, системы жертва-хищник. Инте­рес представляет задание на моделирование случайных процессов - очереди в магазине.

Следует отметить, что подход к моделированию в этом задачнике основан на строгом и точном описании яв­ления или процесса, использовании точных физических и иных формул. Особое внимание уделяется точности ре­зультатов моделирования - это выбор величины шага дис­кретизации, вида используемых формул, оценка возмож­ной погрешности вычислений. Эти задания могут служить хорошим примером математического и компьютерного моделирования физических процессов. В качестве среды моделирования используется электронная таблица, а для части заданий - Турбо Паскаль.

Решение некоторых задач по моделированию явле­ний и процессов желательно согласовать с учителями фи­зики, математики, химии и биологии, что позволит исполь­зовать межпредметные связи, формировать представле­ния учащихся о естественно-научной картине мира.

12.6. Занимательные задачи по информатике

Занимательные задачи в своём содержании исполь­зуют необычные, занимательные, часто парадоксальные явления или факты, результаты. Они оживляют урок, по­вышают интерес учащихся к изучению информатики, сти­мулируют неординарность мышления. Большое число та­ких задач имеется в недавно вышедшем сборнике Л.Л. Бо-совой с соавторами [39]. Тематика представленных в нём задач достаточно широка, однако не охватывает все раз­делы курса информатики. Хотя сборник предназначен для учащихся 5-6 классов, его можно успешно использовать и в младших, и в старших классах. В сборнике есть известная задача о волке, козе и капусте, которых надо переправить на другой берег реки. Эта задача эффективно формирует первоначальные алгоритмические навыки. Она входит в пакет программ Роботландия. Решать её можно несколь­кими способами, в зависимости от возраста и уровня раз­вития учащихся. Для самых младших школьников нагляд­ным способом решения будет изобразить берега реки на листе бумаги, а персонажей представить вырезками из бумаги, которые можно «перевозить» с берега на берег. Для старших школьников при изучении темы «Алгоритми­зация» эту задачу можно усложнить дополнительным за­данием: составить систему команд для исполнителя Пере­возчик и записать алгоритм решения.

Экспериментальным путем можно решать задачи о разъездах, когда требуется разминуться двум поездам, идущим по одноколейной железной дороге. В этом случае можно изобразить на листе бумаги дорогу и тупик или объезд, а поезда вырезать из бумаги. Ручное манипулиро­вание такими «поездами» очень наглядно и позволяет даже младшим школьникам найти алгоритм решения. Та­кой способ решения вызывает большой интерес даже у взрослых и желание попробовать свои силы на более сложных задачах.

Занимательные задачи можно использовать во вне­классной работе по информатике, в школьной стенной пе­чати, при проведении олимпиад и др. Например, можно организовать увлекательное коллективное соревнование в скорости решения известной задачи на перекладывание колец «Ханойская башня».

Контрольные вопросы и задания

  1. С какой целью решаются задачи по информатике?

  2. Приведите фамилии авторов задачников по школьному курсу информатики.

  3. По каким признакам можно классифицировать задачи по информатике?

  4. Какие задачи по информатике называются эксперимен­тальными? Приведите примеры.

  1. С какой целью используют качественные задачи?

  2. Каковы роль и место задач на моделирование в базовом курсе информатики?

  3. С какой целью используют занимательные задачи?

  4. Предложите своим однокурсникам решить задачу о разъездах и зафиксируйте время на её решение.

  5. Проведите соревнование на скорость перекладывания 7, 8, 9 и 10 колец в задаче «Ханойская башня».

Коротко о самом важном

  1. Непрерывный курс информатики реализуется в три эта­па: пропедевтический, базовый и профильный.

  2. Базовый курс составляет ядро всего курса и обеспечива­ет реализацию обязательного минимума содержания об­разования по информатике в соответствии с образова­тельным стандартом.

  3. Базовый курс в настоящее время изучается по двум ва­риантам: в 8-9 классах по 1 и 2 часа в неделю, соответст­венно; в 7-9 классах по 1 часу в неделю.

  4. Базовый курс охватывает темы: информация и инфор­мационные процессы, алгоритмизация, моделирование и программирование, информационные технологии.

  5. Информация как понятие может вводиться с использо­ванием нескольких подходов: субъективного, содержа­тельного (семантического), кибернетического (алфавитно­го), энтропийного, компьютерного.

  6. Единицы измерения информации в школьном курсе информатики вводят на основе подходов: компьютерного, алфавитного, содержательного и кибернетического.

  7. Количество информации можно подсчитать: по форму­ле Хартли, по числу двоичных цифр (битов) в двоичном кодировании, по числу символов в тексте.

  1. Перечень основных понятий, изучаемых в базовом кур­се информатики, приведён в образовательном стандарте. Он группируется по трём направлениям: информационные процессы, информационные модели, информационные основы управления.

  2. Ключевыми понятиями курса являются: информация, единицы измерения информации, носитель информации, знак, символ, модель, код, обработка информации.

10. В курсе информатики изучаются основные информа-
ционные процессы: хранение информации, обработка ин-
формации, передача, поиск информации, кодирование и
защита информации.

  1. С хранением информации связаны следующие поня­тия: носитель информации (память), внутренняя память, внешняя память, хранилище информации.

  2. Обработкой информации называется целенаправлен­ный процесс действий над информацией для достижения определённых результатов. Обработка информации осу­ществляется по алгоритму.

  3. Основные виды обработки информации: поиск, струк­турирование, обработка для получения нового знания, из­менение формы представления.

  4. Передача информации осуществляется посредством какой-либо среды, которая является информационным ка­налом или каналом связи.

  5. Для передачи по каналам связи информацию кодиру­ют.

  6. При передаче по каналу связи имеют место помехи (шумы), искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации.

  7. Для борьбы с шумами на линии связи по теории коди­рования Шеннона следует применять избыточный код.

  1. Изучая скорость передачи информации и пропускную способность линий связи, следует использовать аналогию с перекачкой воды по трубам.

  2. Современные компьютеры работаю со всеми видами информации: числовой, символьной, графической, звуко­вой, для представления которой её кодируют.

20. Численную информацию представляют в компью-
тере в двоичном коде в дух форматах - с фиксированной
точкой и с плавающей точкой.

  1. Текстовую информацию кодируют с применением символьного алфавита компьютера, содержащего 256 символов. Каждый символ представляется 8-ми разрядным двоичным кодом.

  2. Для персональных компьютеров принята таблица коди­ровки символов ASCII, а также кодовая таблица КОИ-8.

  3. Для представления графической информации исполь­зуются два способа - растровый и векторный.

  4. Растровый способ состоит в разбиении изображения на маленькие одноцветные элементы - видеопиксели.

  5. Представление цвета изучают на примере двоичного кода для 8-ми цветной палитры с тремя базовыми цветами - красным, зелёным, синим.

  6. Векторный способ предполагает разбиение изображе­ния на геометрические элементы: отрезки прямой, эллип­тические дуги, фрагменты прямоугольников, окружностей и эллипсов, области однородной закраски. Для этих эле­ментов дается математическое описание в системе коор­динат, связанной с экраном монитора.

  7. Представление звука в памяти компьютера основано на принципе дискретизации.

  8. Дискретизация звука двойная - по частоте и интенсив­ности .

  1. Для пояснения принципа дискретизации применяется методический прием - аналогия с размерами обуви, раз­мерами и ростами одежды.

  2. Архитектура компьютера - это описание устройства и принципов его работы без подробностей технического ха­рактера, достаточное для пользователя.

  3. Основы архитектуры ЭВМ заложил Джон фон Нейман в конце 1940 годов, сформулировав принципы построения вычислительных машин.

  4. Изучение архитектуры ЭВМ лучше проводить с исполь­зованием Учебного компьютера, который есть виртуальная или упрощённая модель реального компьютера.

  5. При изучении архитектуры компьютера следует одно­временно осваивать и принципы его функционирования, используя методический приём - показ аналогии с чело­веком и заполняя соответствующую таблицу сравнений функций человека и компьютера.

  6. При изучении памяти компьютера можно пользоваться аналогией - использование человеком своей памяти.

  7. Архитектуру компьютера изучают по схеме с общей шиной и по схеме информационных потоков.

  8. Принцип программного управления компьютером: лю­бая работа выполняется по программе; исполняемая про­грамма находится в оперативной памяти; программа вы­полняется автоматически.

  9. Открытая архитектура компьютера позволяет менять его конфигурацию и параметры в зависимости от потреб­ностей пользователя.

  10. Тактовая частота определяет частоту выполнения вы­числительных операций.

  11. Внутренняя память построена на микросхемах. Она бы­страя или оперативная и энергозависимая. Организация её битово-байтовая, аналогией которой есть адресация до­мой и квартир.

  1. Внешняя память построена на магнитных и оптических дисках. Она медленная, энергонезависимая, объём прак­тически неограничен. Её организация файловая. Аналогом файла есть параграф учебника.

  2. Корневой каталог подобен оглавлению в учебнике.

  3. Программное обеспечение компьютера есть его неотъ­емлемая часть. Оно классифицируется на системное, при­кладное и системы программирования.

  4. Работа человека на компьютера происходит по схеме: Задача -> Выбор и инициализация программы -> Работа

  5. Операционная система Windows многозадачная, т.е. позволяет работать одновременно с прикладными про­граммами поочерёдно или в фоновом режиме.

  6. Интерфейс пользователя - это способ взаимодействия компьютерной программы с пользователем. Для Windows он является графическим.

51. Файловая система это раздел ОС, нужный для обслу­живания файлов.

  1. Следует стремиться сформировать у учащихся прочные навыки работы с файловой системой, что позволит выиг­рать время, избежать многих неприятностей, связанных с «потерей файлов» и их поисками.

  2. Для управления работой внешних устройств в состав операционной системы входят специальные программы -драйверы.

  3. Моделирование является основным теоретическим со­держанием базового курса информатики, есть важный ме­тод научных исследований, средство решения информа­ционных задач.

  1. Основным содержанием обучения по линии модели­рования является изучение информационных моделей.

  2. В базовом курсе рассматриваются графические, вер­бальные, табличные, математические и объектно-информационные модели.

  3. Модель - это некоторое упрощённое подобие реаль­ного объекта. В модели воспроизводятся лишь те свойства объекта, которые необходимы для её будущего использо­вания.

  4. Моделирование - это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

  5. Объектом моделирования могут быть вещественные объекты (предметы и системы) и реальные процессы.

  6. Цель моделирования состоит в назначении будущей модели. Цель определяет те свойства оригинала, которые воспроизводятся в модели.

  7. Изучение моделирования и структуры моделей позво­ляет учителю развивать системное мышление учащихся.

  8. Формализация - это процесс построения информаци­онной модели с помощью формальных языков.

  9. Примером формальных языков являются: язык химиче­ских формул, нотная грамота и даже смайлики.

  10. Изучение алгоритмизации имеет два аспекта: разви­вающий и программистский.

  11. Обучение алгоритмизации имеет две стороны: обуче­ние структурной методике построения алгоритмов; обуче­ние методам работы с величинами.

  12. Для обучения детей алгоритмизации С. Пейпертом был разработан специальный учебный язык программирова­ния ЛОГО, в состав которого входит исполнитель Черепаш­ка.

  1. Для обучения детей алгоритмизации академик А.П. Ершов предложил учебный алгоритмический язык (АЯ), исполнителем которого может быть человек или другие исполнители - Робот, Чертежник.

  2. Под руководством Г.А. Звенигородского была создана первая отечественная интегрированная система програм­мирования «Школьница», ориентированная на обучение школьников.

  3. В МГУ им. М.В. Ломоносова разработана учебная среда программирования на основе АЯ, которая интегрирована в пакет КуМир.

  4. В учебниках информатики алгоритмизация изучается с использованием разных подходов:

  • использование различных учебных исполнителей;

  • построение вычислительных алгоритмов в математи­ческом моделировании;

  • кибернетический подход, в котором алгоритм трак­туется как информационный компонент системы управления;

  • на примерах работы в среде ЛогоМиры с использо­ванием языка ЛОГО и исполнителя Черепашка.

  1. Понятие алгоритма относится к исходным математиче­ским понятиям, поэтому не может быть определено через другие, более простые понятия.

  2. Определения алгоритма в школьных учебниках по ин­форматике отличаются большим разнообразием:

  • последовательность команд, управляющих рабо­той какого-либо объекта;

  • понятное и точное предписание исполнителю вы­полнить конечную последовательность команд, приводящую от исходных данных к искомому ре­зультату;

  • программа, записанная на специальном школьном алгоритмическом языке;

  • чёткое описание последовательности действий.

  1. Исполнитель алгоритма - это объект или субъект, для управления которым составляется алгоритм.

  2. Система команд исполнителя это конечное множество команд, которые понимает исполнитель и способен их вы­полнять.

  3. В базовом курсе изучаются следующие свойства алго­ритма: понятность, точность, конечность.

  4. Компьютер - автоматический исполнитель алгоритмов по обработке информации.

  5. Исполнителю алгоритма необходимо иметь исходные данные для работы.

  6. Закрепление основных понятий алгоритмизации про­водится при решении различных типов учебных алгорит­мических задач.

  7. Дидактическим средством при изучении алгоритмов являются Учебные исполнители алгоритмов, которые должны удовлетворять ряду свойств.

  8. С помощью Учебного исполнителя обучают структур­ной методике алгоритмизации.

  9. Архитектура исполнителя включает характеристики: среда, в которой работает исполнитель; режим работы; система команд исполнителя; данные, с которыми работа­ет исполнитель.

  10. Удачный вариант методики обучения алгоритмизации разработан на примере исполнителя Кенгурёнок.

  11. Обучение алгоритмизации и программированию идёт в ходе выполнения системы заданий по управлению Кенгу­рёнком в различных режимах.

  12. Для описания алгоритмов традиционно используются блок-схемы и учебный алгоритмический язык, предло­женный академиком А.П. Ершовым.

  13. Существует несколько основных парадигм (образчиков) программирования:

процедурное, логическое, функциональное, объектно-ориенти-рованное.

  1. В базовом курсе информатики обычно изучаются мето­ды построения алгоритмов и языки программирования.

  2. В базовом курсе обычно изучаются языки Бейсик или Паскаль, а также учебный алгоритмический язык.

  3. Есть два варианта изучения алгоритмов и языков про­граммирования:

  • сначала рассматриваются алгоритмы, блок-схемы ал­горитмов, алгоритмический язык, а затем изучается язык программирования;

  • алгоритмизация и язык программирования изучают­ся параллельно.

  1. Системы программирования в базовом курсе информа­тики изучаются в ознакомительном плане.

  2. Создание программы складывается из трёх этапов: на­писание, отладка и исполнение программы.

  3. Под средой системы программирования понимают ту системную оболочку, точнее, обстановку на экране мони­тора, с которой работает пользователь.

  4. Парадигма обучения информатике смещается в сторо­ну изучения информационно-коммуникационных техноло­гий.

  5. Образовательный стандарт определяет широкий круг знаний ИКТ и умений их применять для создания инфор­мационных объектов и организации индивидуального ин­формационного пространства.

  1. Решение задач - обязательный элемент содержания обучения по информатике.

  2. Ядром и существом учебной деятельности должно яв­ляться решение учебных задач.

  3. Решение задач служит средством формирования спо­собов действий.

  4. Задачи можно классифицировать: по содержанию, по дидактическим целям, по способу решения, по способам задания условия, по степени трудности, по используемым для решения программным и аппаратным средствам.

  5. Качественные задачи служат средством проверки зна­ний и умений учащихся, способствуют закреплению и уг­лублению знаний, поддерживают активность учащихся на уроке, повышают интерес к информатике.

  6. Оформление записи решения количественных задач по информатике имеет много сходного с принятым по физи­ке.

  7. Задачи на моделирование явлений и процессов зани­мают важное место, так как направлены на формирование умений и навыков владения ИКТ.

  8. Учителю следует организовывать решение экспери­ментальных задач по информатике.

  9. Занимательные задачи оживляют урок, повышают ин­терес учащихся к изучению информатики, стимулируют неординарность мышления.

Раздел 3. Методика преподавания профильных курсов информатики

Глава 13. Профильные курсы по информа­тике и ИКТ в школе

13.1. Место профильных и элективных курсов в базисном учебном плане школы

Среднее (полное) общее образование оканчивается в старшей школе, оно предназначено для завершения обра­зования и социальной адаптации учащихся, их самоопре­деления. Обучение в старшей школе профильное, и есть средство дифференциации и индивидуализации обучения, учета интересов и намерений старшеклассников в про­должении образования [2, 18].

Цели профильного образования:

  • Создание условий для дифференциации содержания обучения и построения индивидуальных образова­тельных программ.

  • Углублённое изучение отдельных предметов.

  • Обеспечение равного доступа учащихся к полноцен­ному образованию.

  • Расширение возможностей последующей социали­зации учащихся.

  • Обеспечение преемственности между общим и про­фессиональным образованием.

Принципы построения федерального базисного учебного плана для 10-11 классов основаны на идее двух­уровневого (базового и профильного) федерального ком­понента государственного стандарта общего образования. Типовые учебные планы содержат предметы, которые мо­гут быть выбраны для изучения либо на базовом, либо на профильном уровне. Поэтому каждое образовательное учреждение, а при определенных условиях и каждый уча­щийся, вправе формировать собственный учебный план, что позволяет организовать один или несколько профилей обучения. Учащиеся, выбирая профильные и элективные предметы, в совокупности составляют свою индивидуаль­ную образовательную траекторию.

Базовые общеобразовательные учебные предметы -это предметы федерального компонента, направленные на завершение общеобразовательной подготовки. Обяза­тельными из них являются: «Русский язык», «Литература», «Иностранный язык», «Математика», «История», «Физиче­ская культура», «Обществознание» и «Естествознание». Остальные предметы изучаются по выбору.

Профильные общеобразовательные учебные пред­меты - это предметы федерального компонента повышен­ного уровня, определяющие специализацию каждого кон­кретного профиля обучения. При профильном обучении выбираются не менее двух учебных предметов на про­фильном уровне. Вся их совокупность определяет состав федерального компонента федерального базисного учеб­ного плана.

Региональный (национально-региональный) компо­нент учебного плана для 10-11 классов представлен опре­делённым количеством часов на его изучение, а перечень предметов определяется региональными органами управ­ления образованием.

Элективные учебные предметы - это обязательные предметы по выбору из компонента образовательного уч­реждения. Они выполняют три основные функции:

  1. Развитие содержания одного из базовых учебных предметов, что позволяет поддерживать изучение смежных предметов на профильном уровне или полу­чать дополнительную подготовку для сдачи ЕГЭ.

  2. «Надстройка» профильного учебного предмета для его дальнейшего углубления.

  3. Удовлетворение познавательных интересов школьни­ков в различных сферах человеческой деятельности.

Учебный план профильного обучения включает:

  • Обязательные учебные предметы на базовом уровне (инвариантная часть федерального компонента).

  • Не менее двух предметов на профильном уровне, определяющие направление специализации образо­вания в данном профиле.

  • Другие учебные предметы на базовом или профиль­ном уровне (из вариативной части федерального компонента). Если выбранный предмет на профиль­ном уровне совпадает с одним из обязательных учебных предметов на базовом уровне, то последний исключается из состава инвариантной части. Сово­купное время на учебные предметы федерального компонента - базовые обязательные + профильные + базовые по выбору - не должно превышать 2100 ча­сов за два года обучения. Если после формирования федерального компонента остается резерв часов в пределах 2100, то эти часы переходят в компонент образовательного учреждения.

  • Региональный (национально-региональный) компо­нент в объеме 140 часов за два года обучения.

• Компонент образовательного учреждения объёмом не менее 280 часов за два года обучения. Этот ком­понент используется для предметов, предлагаемых школой; для учебных практик; исследовательской деятельности; образовательных проектов и т.п.; а также для увеличения числа часов базовых и про­фильных предметов федерального компонента.

При проведении занятий по курсу «Информатика и ИКТ» осуществляется деление классов на подгруппы во время практических занятий: в городских школах при на­полняемости 25 и более человек, в сельских - 20 и более человек. При наличии необходимых условий и средств для организации профильного обучения и элективных курсов возможно деление на подгруппы с меньшей наполняемо­стью классов.

В таблице 13.1 приведено количество часов, которые выделяются в учебном плане старшей школы на курс «Ин­форматика и ИКТ» для некоторых профилей обучения. Из таблицы следует, что минимальное число часов в неделю за счёт федерального компонента составляет 1 час, а мак­симальное - 4 часа. Дополнительные часы можно ещё вы­делить за счёт регионального и школьного компонентов, которые имеют объём 4 и 8 недельных часов за два года обучения, соответственно. Однако содержание региональ­ного компонента устанавливается областными органами управления образованием, и взять оттуда часы проблема­тично. Более реально получить дополнительные часы на информатику за счёт школьного компонента.

Таблица 13.1

Количество часов на курс «Информатика и ИКТ» в про­фильном обучении

Кол-во часов

Профиль обучения

за два года

обучения

1

Базисный учебный план,

федеральный компонент:

на базовом уровне

1/1 (всего 70)

на профильном уровне

4/4 (всего 280)

2

Физико-математический

8

3

Информационно-технологический

8

4

Индустриально-технологический

2

5

Социально-экономический

2

6

Общеобразовательный

2

13.2. Профильные курсы, ориентированные на пользователей персонального компьютера

13.2.1. Методические подходы к определению содержания курсов, ориентированных на поль­зователей

Содержание профильных курсов, ориентированных на школьников - пользователей персонального компьюте­ра определяется, помимо прочего, содержанием преды­дущего обучения по информатике. Как известно, профиль­ное обучение начинается с 10 класса после прохождения базового курса информатики. Некоторые школьники могут также проходить предпрофильное обучение в 9 классе. Даже изучая информатику только с 7 по 9 класс, школьни­ки получают солидную базовую подготовку, и осваивают работу на компьютере на уровне простого пользователя. Поэтому, в 10 классе вначале следует лишь повторить ос­новные сведения, необходимые рядовому пользователю. Обычно они включают в себя:

  • работу с операционной системой;

  • обслуживание файловой системы;

  • запись и сохранение информации на дисках;

  • работу с периферийными устройствами (обычно с принтером).

В последнее время считается, что рядовой пользова­тель должен уметь работать с электронной почтой, искать информацию в Интернет, работать с медиафайлами. Спи­сок этот постепенно будет расширяться с распространени­ем информационных технологий в обыденной жизни и увеличением числа домашних компьютеров.

Однако осложняющим обстоятельством может стать то, что во многих случаях в 10 класс набираются учащиеся с разным уровнем предыдущей подготовки по информати­ке. Поэтому в первой четверти учителю приходится учиты­вать это обстоятельство и подтягивать отстающих учащихся до среднего уровня. А со второй четверти или даже со вто­рого полугодия переходить собственно к профильному обучению. Всё это накладывает ограничения на содержа­ние программы обучения пользователей персонального компьютера. Тем не менее, основным содержанием обычно является изучение технологии работы с офисным пакетом прикладных программ, т.е. с MS Office или с ана­логичным.

Учителям тех школ, где компьютерные классы осна­щены компьютерами Макинтош, приходится значительно сложнее, ибо у них программное обеспечение несовмес­тимо с программным обеспечением IBM компьютеров. В менее выгодном положении оказываются и те учителя ин­форматики, которые установили операционную систему

Linux с целью использовать нелицензируемое свободное программное обеспечение. Они тоже оказываются не в выигрыше - ибо им приходится обучать пользователей ра­ботать с прикладными программами, заметно отличаю­щимися от входящих в офисный пакет под Windows. Для таких программ почти нет готовых дидактических разрабо­ток, поэтому учителю приходится всё создавать самому.

Подводя итог этому краткому рассмотрению, можно сказать, что основным содержанием обучения профиль­ных курсов, ориентированных на обычных пользователей, является дальнейшее освоение приёмов работы:

  • с операционной системой;

  • с аппаратными средствами информационных техно­логий;

  • с офисным пакетом прикладных программ.

Сейчас нередка ситуация, когда многие учащиеся, особенно городских школ, имеют дома компьютер и дос­таточно хорошо освоили работу на нём. Поэтому для та­ких, так называемых «продвинутых пользователей» (этот термин в ходу среди системных администраторов и спе­циалистов по компьютерной технике), содержание обуче­ния должно быть расширено за счет включение следую­щих тем:

  • обслуживание всех типов принтеров;

  • сканирование документов;

  • работа с электронной почтой;

  • поиск информации в Интернет.

Из этого перечня следует, что содержание обучения для продвинутых пользователей имеет две основные со­ставляющие:

• изучения новых аппаратных средств;

• изучение новых программных средств.

Номенклатура аппаратных средств, с которыми при­ходится сталкиваться пользователю, постоянно расширя­ется. Если ещё несколько лет назад, помимо компьютера, приходилось постоянно работать только с принтером, то сейчас обязательным для всех является владение моде­мом и сканером. Что касается модема, то он, обычно, на­страивается один раз при его первичной установке сис­темным администратором или представителем провайде­ра, поэтому обычному, да и продвинутому пользователю, его обслуживать не приходится. Если модем внешний, то приходится следить за его подключением к питающей сети и к телефонной линии. Внутренний модем аппаратно под­ключён постоянно и требует только программного управ­ления.

Разумеется, пользователь должен владеть соответст­вующими программами для работы с электронной почтой, антивирусными средствами и программами борьбы со спамом.

Работа со сканером требует определённого навыка. При этом пользователю приходится осваивать сканер и программы распознавания текстов.

При изучении современных аппаратных средств учи­тель информатики обычно находится в стеснённых обстоя­тельствах из-за того, что их парк в кабинете недостаточен, отсутствуют макеты или модели компьютеров, принтеров, модемов, сканеров, специально предназначенных для обучения. Поэтому приходится обучать детей на имею­щейся работающей технике, которую часто нельзя разби­рать для показа и, тем более, использовать её для разбор­ки-сборки школьниками. Если и имеется в кабинете ком­пьютер, который можно разбирать и собирать для показа, то он, как правило, морально и физически устарел, и изу­чать его с воспитательной точки зрения проблематично. Всё это заметно осложняет организацию профильного обучения.

13.2.2. Методика обучения работе с офисным па­кетом прикладных программ

Освоение работы с офисным пакетом прикладных программ является длительным процессом. В зависимости от профиля обучения объём часов на его изучения будет определять глубину и широту охвата учебного материала. Офисный пакет прикладных программ в настоящее время устанавливается на всех компьютерах, оснащённых как операционной системой Windows, так и Linux. Различие в содержании стандартного пакета достаточно заметное, но в первом приближении можно считать, что отличие есть лишь в деталях инструментальных средств и настройках. Поэтому методика изучения может оставаться одинако­вой. Далее будет рассматриваться офисный пакет для ОС Windows.

В состав офисного пакета обычно входят:

  • текстовый редактор (процессор) Word, версия кото­рого зависит от номера операционной системы;

  • электронная таблица Excel, версия которой зависит от номера операционной системы;

  • база данных Access;

  • программа создания презентаций PowerPoint;

  • программа для работы с электронной почтой Outlook Express;

  • программа сканирования и распознавания текстов.

Как видно из перечня, в него не включён графиче­ский редактор. Поставляемый с операционной системой графический редактор Paint достаточно прост по своим возможностям и обычно успешно осваивается учащимися в базовом курсе информатики в основной школе или даже в начальной. Для профильных курсов, ориентированных на обработку графической информации, нужны более мощ­ные редакторы. С большинством программ офисного паке­та учащиеся уже знакомы, а с текстовым редактором -достаточно подробно, поэтому изучать их нужно на углуб­ленном уровне.

Первым для изучения следует выбрать текстовый ре­дактор (процессор) Word. Среда других программ офисно­го пакета имеет с ним много сходного, что облегчает их освоение. Углублённое освоение текстового редактора це­лесообразно проводить в ходе выполнения практических заданий усложнённого типа, позволяющие демонстриро­вать большинство его возможностей.

Обязательным является изучение проверки орфографии с настройкой её параметров. Из других возможностей сле­дует отметить использование стилей документа, шаблонов документов, печать конвертов, наклеек и т.п. Особый ин­терес у учащихся вызывает возможность создания визиток. Такое задание можно использовать в качестве проекта, привлекая к его выполнению умения учащихся работать с графическим редактором.

Обучение печати подготовленных документов явля­ется достаточно простым делом для учителя, особенно ес­ли используются современные лазерные принтеры. Обу­чение работе со струйными цветными принтерами должно включать правила обслуживания печатающей головки и картриджа. Если в компьютерном классе установлен сете­вой принтер, то необходимо обучить учащихся приёмам постановки документа в очередь на печать и выбора при­оритетов печати.

Изучение электронных таблиц лучше организовать в ходе выполнения каких-либо проектов, например, расчёт зарплаты персонала небольшого магазина, платы за ком­мунальные услуги, расчёт продуктов для туристического похода всего класса и т.п. Хорошие примеры проектов имеются в задачнике-практикуме Л.А. Залогова и др. [22]. При этом следует формировать умения использования та­ких возможностей таблиц как:

  • сортировка по возрастанию и убыванию;

  • вычисления с подбором параметра;

  • ссылка в формулах на данные в ячейках на других листах и в других книгах;

  • рисование диаграмм разных типов и построение графиков функций;

  • использование встроенных функций.

Что касается освоения учащимися различных встро­енных функций, то следует не ограничиваться только ма­тематическими, но изучать и логические функции.

Программа создания презентаций PowerPoint доста­точно легка для изучения. При этом можно ограничиться освоением учащимися лишь части инструментальных средств программы, таких как анимация и звуковое сопро­вождение показа слайдов. Хорошими темами проектов для коллективной работы могут быть: «Презентация клас­са», «Презентация школы».

Изучение учащимися системы управления базами данных MS Access даже на минимальном уровне остаётся спорным вопросом из-за того, что эта программа доста­точно сложна и требует значительного времени для ос­воения. Кроме того, в реальных условиях работы в офисах компаний обычно используются готовые базы данных дру­гих разработчиков, и которые существенно отличаются по своему интерфейсу. Однако широкое использование баз данных во многих областях требует изучения их в про­фильном обучении.

Обязательным для пользователей является освоение программы работы с электронной почтой - обычно это программа Outlook Express. Опыт преподавания показыва­ет, что на её изучение учащимся требуется около 8 часов учебного времени.

Остальные программы офисного пакета достаточно редко используются в практической деятельности, поэтому изучать их нецелесообразно.

Контрольные вопросы и задания

  1. Каково назначение профильных курсов по информати­ке?

  2. Из какого компонента - федерального, регионального или школьного, формируются профильные общеобразова­тельные учебные предметы?

  3. Что такое элективные курсы? Каково их назначение?

  4. Проработайте рекомендуемую литературу и составьте перечень профильных курсов по информатике и ИКТ, при­ведя ссылки на литературные источники.

  5. Что должно быть основным содержанием профильных курсов для пользователей персонального компьютера?

  6. Какие методы обучения следует преимущественно ис­пользовать при изучении офисного пакета прикладных программ?

Глава 14. Профильные курсы, ориентиро­ванные на программирование

14.1. Содержание обучения курсов программи­рования

Обучение программированию - наиболее разрабо­танная часть методики информатики, ибо имеет давнюю историю. Первые годы после введения в школе информа­тики как обязательного предмета школьники изучали, в основном, именно программирование. Поэтому существу­ет большое число методических разработок и учебных программ различных курсов программирования. Ослож­няющим обстоятельством для учителя при выборе такого курса является то, что существуют различные парадигмы (образцы) программирования и необходимо определиться с выбором языка или системы программирования. Тем бо­лее, что учителю следует предусмотреть то, какой язык бу­дут изучать его ученики далее в вузе.

Хотя основные понятия программирования изучают­ся в базовом курсе, в профильном обучении учителю вна­чале следует кратко остановиться на историческом обзоре программирования. Вначале программирование было операциональным и процедурным. Примером его являет­ся программирование на языке Фортран и на исходной версии Бейсика. Затем достаточно быстро программиро­вание стало структурным, и классическим примером здесь является программирование на языке Паскаль. Эти два подхода имеют достаточно много общего - программа яв­ляется детальным описанием того, как решать задачу, т.е. это алгоритм её решения в некоторой специальной записи, в которой используются такие основные понятия как опе­ратор и данные.

Затем появилось принципиально новое направление - непроцедурное программирование, которое включает в себя объектно-ориентированное и декларативное про­граммирование. При объектно-ориентированном подходе программирование представляет собой конструирование особых объектов, которые объединяют в себе и данные и действия над ними. При этом каждый объект можно про­сто использовать, не вникая во внутренние механизмы его функционирования. Примеры таких языков - Визуал Бей­сик, Дельфи, С++.

При использовании декларативного языка програм­мист указывает исходные информационные структуры, взаимосвязи между ними и те свойства, которыми должен обладать результат. Саму процедуру получения результа­та, т.е. алгоритм, программист не выстраивает. Примером декларативных языков являются логический язык Пролог и функциональный язык Лисп.

Как уже отмечалось выше, выбор языка программи­рования для изучения достаточно субъективен. В отноше­нии двух языков Паскаль и Бейсик накоплен большой опыт преподавания, имеется множество руководств, а сами языки достаточно легки для освоения школьниками. В по­следние годы оба языка получили дальнейшее развитие в версиях объектно-ориентированного программирования -это Визуал Бейсик и Дельфи. Академик А.П. Ершов считал предпочтительным для обучения язык Паскаль, а насчёт Бейсика ещё в 1979 году (!) высказывался так: «... освоить этот язык действительно легко, но концептуально язык оказался крайне бедным, так что перейти после него к ка­кому-либо другому языку или просто научиться програм­мировать в хорошем стиле очень тяжело» (см.: Ершов А.П., Звенигородский Г.А., Первин Ю.А. Школьная информатика (концепции, состояния, перспективы) / ИНФО, 1995, № 1, С. 3-19).

В пользу выбора языка Паскаль говорит тот факт, что в большинстве технических вузов и на естественных фа­культетах университетов студенты изучают Паскаль. В пользу выбора языка Бейсик служит то, что он несколько легче для изучения, а Визуал Бейсик установлен на всех компьютерах с операционной системой Windows в составе прикладной программы Excel, правда в усечённом виде, но достаточном для изучения его основных возможностей. Кроме того, всё большее число прикладных программ для ОС Windows, разрабатываемых фирмой Microsoft, пишется также на Визуал Бейсик. Так что выбор языка остаётся за учителем информатики.

При обучении программированию учителю следует учитывать следующие обстоятельства:

  1. При углублённом изучении часто не ограничиваются од­ним языком, а изучают последовательно два языка - один в 10 и второй в 11 классе.

  2. Часть методистов считает, что логическое программиро­вание легче изучать вначале, а затем переходить к струк­турному программированию.

  3. Следует учитывать, что обучение программированию подходит далеко не для всех учащихся, поэтому для части из них следует ограничиться минимальными требования­ми образовательного стандарта, которые реализуются в базовом курсе информатики.

Сами программы курсов по программированию ре­гулярно публикуются в журнале ИНФО.

14.2. Методика обучения структурному про­граммированию

Обычно языком структурного программирования для изучения в школе выбирается Паскаль. Изучение языка в профильном курсе существенно зависит от того, изучался ли он в базовом курсе или нет. Если изучался, то учащиеся уже знакомы с основными элементами языка, но в любом случае профильный курс должен содержать все темы, со­ставляющие язык Паскаль. Учителю придется регулировать уровень изложения учебного материала степенью под­робности и подбором задач.

Планируя курс, не следует стремиться изучить язык «полностью», ибо это потребует слишком много времени. Нужно помнить, что основной целью изучения языка явля­ется приобретение знаний и навыков алгоритмизации в структурном варианте и освоение методов решения того класса задач, которые обычно реализуются на Паскале.

Рассказывая о языке Паскаль, следует остановиться и на Турбо Паскале.

Приведем перечень тем курса с краткими методиче­скими рекомендациями по их изучению.

1) Алгоритмы и структурная алгоритмизация.

Эта тема должна предшествовать изучению собст­венно языка Паскаль и напомнить учащимся известные из базового курса понятия алгоритма и способов записи их в виде блок-схем. Затем переходят к изложению правил структурной алгоритмизации на примере блок-схем трёх классических структур - следование, выбор и цикл. Необ­ходимо привести примеры задач, реализуемых через еди­ничный выбор (развилку), единичный цикл с предуслови­ем и цикл с постусловием. После чего можно перейти к изучению важного в структурном программировании по­нятия «суперпозиции», которое изучают на примере струк­туры типа «развилка, вложенная в цикл», показанной на рис. 14.1. Анализируя данную структуру следует обратить внимание учащихся на те точки схемы, в которых начинается и заканчивается каждый элементарный фрагмент. На схеме эти точки должны лежать на одной вертикали.

Типичной задачей для закрепления может быть: найти суммы положительных и суммы отрицательных чисел из вводимых последовательно в компьютер 100 любых чисел.

Затем следует рассмотреть другие суперпозиции: развилка в развилке, цикл в развилке, цикл в цикле.

Важнейшей идеей структурного программирования явля-ется идея модульности. Она означает, что вся программа должна быть разбита на модули с одним входом и одним выходом.

Далее следует рассмотреть принципы нисходящего проек-тирования (сверху-вниз) и пошаговой детализациии.


Формировать простейшие навыки при этом следует путём решения несложных задач, например, дополнить предыдущую задачу заданием: найти наибольшее число из введёных в компьютер. В этом случае вспомогательным алгоритмом будет алгоритм нахождения наибольшего числа из двух соседних.

После отрабки элементарных навыков структурной алгоритмизации следует переходить к изучению следующей темы и собственно языка Паскаль.

2) Введение в Паскаль.

В этой теме рассматриваются следующие вопросы:

  • понятие программирования;

  • история языков программирования;

  • парадигмы программирования;

  • история создания языка Паскаль;

  • структура программы на Паскале;

  • понятие о метаязыках описания языков программи­рования.

При изучении структуры программы учитель может выбирать один из двух вариантов. Первый вариант - это вводить разделы по мере изучения языка. Второй вариант - сначала перечислить все возможные разделы програм­мы (их может быть 8) и порядок их следования, а затем дать общее описание каждого раздела.

Вначале можно рассмотреть различие между естест­венными и формальными языками, выяснить смысл поня­тий синтаксис, семантика. Затем надо подвести учащихся к понятию метаязыка, как способа полного и однозначно­го описания допустимых в нём конструкций.

3) Данные и их типы. Выражения.

Изучая данную тему, следует обратить внимание учащихся на важность понятия данных, которые являются объектом обработки в ходе выполнения программы. Нуж­но подробно остановиться на понятиях: величина, посто­янная величина, переменная величина, тип, имя, значение величины, простая величина, структурированная вели­чина. На примерах следует показать, что величина может иметь одно имя и несколько значений. Для структуриро­ванных величин рассматривают характеристики: упорядо­ченность - неупорядоченность, однородность - неодно­родность, прямой доступ - последовательный доступ, статическая - динамическая.

После этого на примерах вводят понятия о структурах данных: множество, запись, файл, стек, очередь, строка и др.

Рассматривать типы данных целесообразно для че­тырёх стандартных типов:

  • integer - целочисленный;

  • real - вещественный;

  • boolean -логический или булевский;

  • char - символьный.

Затем на примерах показывается, какие значения мо­гут принимать величины этих типов. Следует указать на то, что в Паскале обязательно в явном виде необходимо да­вать описание типов переменных.

Отдельно следует остановиться на понятии арифме­тическое выражение. Учащиеся в курсе математики уже встречались с понятием выражение, однако, интуитивно они связывают его с математической формулой. Поэтому надо сначала уяснить, что такое тип выражения, а затем добиться понимания учащимися следующих особенно­стей:

  • тип выражения определяется типом принимаемых им значений;

  • выражения строятся с помощью операций и скобок.

Понятия операнд, функция, знак операции следует объяснять на примерах конструирования арифметических выражений по особым правилам. Одновременно можно ввести арифметические действия и стандартные матема­тические функции, которые известны учащимся из курса математики. В качестве методического приёма следует со­ставить обобщающую таблицу для функций.

После изучения математических функций можно пе­рейти к изучению сложного материала о нематематиче­ских функциях. Необходимо добиться понимания учащи­мися того, что нематематическая функция - это та, у кото­рой либо аргумент, либо результат имеют нечисловую природу. Нематематические функции могут входить в арифметические выражения. Примером такой функции является функция ord(x), аргумент которой может прини­мать значения типов charи boolean.

Далее можно перейти к конструированию нематема­тических выражений и отработать порядок построения ло­гических выражений. Вводятся основные логические опе­рации и записываются для них таблицы истинности. Затем на примерах показывается построение простейших логи­ческих выражений, и вычисляются их значения.

4) Операторы.

Эта тема является важной для изучения, поэтому учи­телю следует привести список основных операторов язы­ка Паскаль:

  • присваивания;

  • ввода и вывода;

  • условный;

  • множественного ветвления;

  • цикла с предусловием;

  • цикла с постусловием;

  • цикла с параметром.

Оператор GOTO считается не входящим в структурное программирование и поэтому его не используют.

Изучение операторов рекомендуется начинать с опе­ратора присваивание. Для учащихся постепенно формиру­ется понимание того, что вычисляется выражение, стоящее справа от знака присвоения := , а его результат присваива­ется переменной величине, стоящей слева от этого знака. Поэтому следует на примерах показать, что до присваива­ния переменная вообще не имеет значения.

Следующим для изучения рекомендуются операторы ввода и вывода. Оператор вывода позволяет с помощью текстовых констант давать на экране монитора коммента­рий для выводимых данных.

Условный оператор можно изучать по аналогии со знакомой учащимся алгоритмической структурой «развил­ка». Следует обратить внимание на то, что после служеб­ного слова ifможет следовать условное выражение, а не только простые условия в виде и/или.

Оператор множественного ветвления достаточно сложен для объяснения, поэтому на примерах показыва­ют, как с его помощью можно избежать громоздких конст­рукций и сделать программу более удобной для воспри­ятия.

Операторы цикла начинают изучать с цикла с преду­словием (цикл while), а затем переходят к циклу с посту­словием (цикл repeat). Цикл с параметром (цикл for) обычно используют при организации циклических процес­сов при заранее известном числе выполнений тела цикла.

Завершая изучение, решают задачу с использовани­ем каждого из трёх циклов и сопоставляют полученные результаты. Примером может быть задача нахождения суммы квадратов первых 100 натуральных чисел.

5) Структуры данных.

По этой теме изучаются перечислимый и интерваль­ный типы данных.

6) Процедуры и функции.

Изучая процедуры и функции, можно интерпретиро­вать их как подпрограммы, которые обычно используют в качестве вспомогательных алгоритмов. Надо обратить внимание учащихся на то, что без введения процедур нельзя создать программу профессионального уровня.

Пример задачи на составление программ с процеду­рами - вычислить периметр четырехугольника по коорди­натам его вершин. Здесь процедурой будет вычисление длины отрезка (стороны четырехугольника) по координа­там его концов. В этой процедуре есть 4 параметра-значения (координаты концов) и один параметр-переменная (результат вычисления - длина отрезка). Про­грамма 4 раза должна обратиться к этой процедуре.

Изучение функций начинают после изучения проце­дур. При этом используется следующий порядок - проце­дуру можно оформлять как функцию, а функцию можно рассматривать как подпрограмму, которая определяет скалярное, вещественное или строковое значение. Для учащихся обращение к функции более привычно и удоб­нее, чем обращение к процедуре.

7) Структурированные типы данных.

Учителю следует показать, что при обработке боль­ших объёмов данных невозможно обойтись без структу­рирования, т.е. их упорядочивания и организации опреде­лённым образом. Типичным примером структурирования является использование таблиц. Изучать данную тему лучше с опорой на схему, приведённую на рис. 14.2. Рас­смотрим кратко структурированные типы данных.

Массивы. Это есть последовательность однотипных эле­ментов. Основное свойство массива - наличие упорядо­ченной однородной статической структуры прямого досту­па. Для выделения элементов массива используется спо­соб, называемый индексация. Линейный массив можно трактовать как цепочку каких-либо элементов. Многомер­ный массив можно представить как одномерный, элемен­тами которого являются другие массивы. Формировать навыки применения массивов можно при решении задач:

  • ввод и вывод элементов линейного массива (органи­зуется простой цикл);

  • подсчет числа определённых элементов линейного числового массива;

  • нахождение наибольшего и наименьшего элемента линейного числового массива (организуется цикл с вложенной развилкой).

Интересной для учащихся является задача «Решето Эратосфена» - нахождение простых чисел из массива.

Строки. Этот тип данных обычно предназначен для обработки текстовой информации. Для работы со строка­ми используются функции: delete, concat, copy, insert, length, posи процедуры преобразования типов: str, val.

Типичными задачами для освоения приёмов исполь­зования строковых типов данных являются:

  • найти, сколько раз в тексте встречается заданный символ или слово;

  • заменить одно слово на другое или один фрагмент текста на другой.

Множества. Под множеством понимается неупоря­доченная совокупность различных однотипных элементов. Этот тип данных обычно изучается в познавательном пла­не. Типовым примером может быть задача «Решето Эра-тосфена».

Записи. Под записью понимают последовательность из фиксированного числа величин разных типов, которые называ-



Типы данных Турбо Паскаля




целые

логические

символьные

перечисляемые

интервальные

Рис. 14.2. Типы данных языка Турбо Паскаль

ются полями. Этот тип данных применяется для описания сложных объектов с различными свойствами. Вначале учи­телю следует остановиться на необходимости обработки упорядоченных неоднородных структурированных вели­чин, например, анкетных сведений на учащихся, содержа­щих как числовые, так и текстовые данные и которые не­возможно записать в виде массива. Затем можно рассмот­реть типовую задачу - сформировать массив записей све­дений об учащихся своего класса, а затем отыскать в нём всех тёзок, юношей и т.п.

Файлы. Изучение файлов в Паскале сталкивается с рядом методических трудностей, которые возникают из-за неоднозначности понимания учениками самого термина. Учащиеся хорошо знакомы с файлом, как поименованной информацией на внешнем носителе. В Паскале перемен­ные файлового типа не имеют отношения к носителю ин­формации. Элементами файла могут быть величины любо­го, в том числе и структурированного типа. Возможен файл массивов, файл записей и т.д. Файл - это динамическая структура, текущий размер которой может меняться. С по­мощью файлов организуется сохранение значений для по­следующего использования другими программами и орга­низации взаимодействия с внешними устройствами.

8) Организация алгоритмов поиска и сортировки.

Изучение алгоритмов поиска и сортировки занимает важное место в обучении информатике из-за их использо­вания в широком классе прикладных задач - для построе­ния баз данных и поиска информации. Задача поиска - это определить в некоторой структурированной величине не­кий объект и место где он находится. Повседневным при­мером является поиск номера телефона абонента в теле­фонном справочнике. Следует подвести учащихся к пони­манию, что поиск будет эффективен, если он ведётся в упорядоченной (отсортированной) структуре и алгоритм его элементарен. Затем следует перейти к рассмотрению основной задачи - сортировки на примере простой зада­чи: расположить числа в линейном массиве по возраста­нию. Для наглядного показа алгоритма сортировки учите­лю можно использовать материальную модель - карточки с написанными на них числами, которые переставляют на классной магнитной доске, и показать два стандартных метода сортировки: прямых обменов и пузырьковый.

Следует обратить внимание учащихся, что сортиро­вать таким образом можно не только числовые массивы, но и массивы символов, массивы записей (по одному из полей - ключу сортировки) и т.д. Если учитель располагает временем, то можно привести примеры более сложных профессиональных методов сортировки массивов - сорти­ровка Шелла, сортировка выбором с помощью дерева, шейкерная сортировка.

9) Модули.

Модуль, как и процедуры, служит средством для вы­деления подзадач внутри большой задачи. Он даёт воз­можность отдельной трансляции и отдельного от про­граммы его хранения и обращения к нему из нескольких разных программ. Из модулей возможно создавать внеш­ние библиотеки программ по различным проблемам.

Обычно изучение этой темы организуют в ходе раз­работки проекта для группы учащихся, в котором каждый из них создаёт свой модуль.

10) Работа с графикой в Турбо Паскале.

Эта тема является традиционно популярной для изу­чения и с энтузиазмом встречается учащимися. Графиче­ский модуль Graphможно начинать изучать с процедуры перехода в графический режим InitGraph. Так как в модуле более 50 процедур, то учителю следует составить по ним справочник в виде таблицы и повестить для обозрения.

После этого начинают осваивать построение изображений из простых геометрических примитивов, а затем - рисова­ние несложных изображений, закрашивание их частей, ри­сование садового домика и т.п. Потом переходят к по­строению графиков функций, что позволит реализовать межпредметные связи с математикой, сформировать на­выки пользования экранной системой координат.

В заключение приведём краткое тематическое пла­нирование профильного курса программирования на Пас­кале, составленного И.Г. Семакиным и А.П. Шестаковым. Курс рассчитан на 68 часов - по 2 часа в неделю в 10 или 11 классе и состоит из 32-36 часов лекций и 32-36 часов практических занятий.

  1. История и классификация языков программирования высокого уровня. Первое знакомство с Паскалем.

  2. Сведения о системе Турбо Паскаль. Способы описания языка про­граммирования.

  3. Элементы языка Турбо Паскаль. Типы данных.

  4. Структура Паскаль-программы. Арифметические операции, функ­ции, выражения. Оператор присваивания для арифметических выра­жений. Ввод с клавиатуры и вывод на экран. Управление символьным выводом на экран.

  5. Логические величины, операции, выражения. Оператор присваива­ния для логических выражений. Функции, связывающие различные типы данных.

  6. Логические выражения в управляющих операторах. Цикл по пара­метру. Особенности целочисленной и вещественной арифметики.

  1. Подпрограммы-процедуры. Подпрограммы-функции. Ещё раз об области действия описаний. Рекурсивные подпрограммы.

  2. Что такое рекуррентная последовательность. Программирование вычислений рекуррентных последовательностей.

  3. Основные понятия и средства машинной графики в Турбо Паскале. Как построить график функции.

10. Строковый тип данных. Первый опыт «серьёзного» программиро-
вания.

  1. Табличные данные и массивы.

  2. Понятие множества. Множественный тип. Операции над множест­вами. Примеры использования множеств.

  3. Файлы. Файловые переменные. Внешние файлы. Текстовые файлы.

  4. Комбинированный тип данных. Работа с файлами записей.

  5. Динамическая память и указатели. Связанные списки.

  6. Организация внешних подпрограмм. Создание и использование модулей.

  7. Задачи поиска, метод перебора. Перебор с возвратом.

  8. Задачи на длинную арифметику.

14.3. Методика обучения объектно-ориентированному программированию

Изучение объектно-ориентированное программиро­вание сейчас весьма актуально из-за его популярности. Оно занимает ведущее место в разработке современных программных средств и поэтому ознакомление с ним не­обходимо для учащихся, ориентированных на профессию программиста. Изучение такого профильного курса направлено на решение следующих задач:

  • усвоение методологии объектно-ориентированного программирования;

  • изучение техники программирования на одном из

языков;

• расширение общего программистского кругозора уча-

щихся.

Выбор языка программирования осложняется не только их разнообразием, но и существующей модой на тот или иной из них. Методисты не пришли к единому мнению на это счёт. Некоторые предлагают для изучения версию Турбо Паскаля из-за преемственности. Другие предлагают Delphi, потому что он создан на базе Паскаля и обладает высокими возможностями, имеет интерфейс в стиле Windows. Часть учителей ориентируется на систему Визуал Бейсик. Возможно, со временем появится новая система программирования, методика изучения которой будет удовлетворять школьным потребностям.

Ниже приведен вариант курса объектно-ориентиро­ванного программирования, ориентированного на Delphi. Курс составлен И.П. Половиной, рассчитан на 34 часа и яв­ляется продолжением курса «Программирование на Пас­кале» [1]. Он включает знакомство с важнейшими поня­тиями и средствами объектно-ориентированного про­граммирования.

1.Тема «Основные понятия объектно-ориентированного програм-
мирования».

Формула объекта. Методология объектно-ориентированного про­граммирования. Объект как совокупность полей данных и методов их обработки. Визуализация объектов. Объекты и компоненты. Классы объектов. Инкапсуляция, наследование и полиморфизм - три кита объектно-ориентированного программирования. Объектные типы данных - классы. Описание класса: поля, методы и свойства. Экземп­ляры класса - объекты. Динамический характер объектов. Уточненные имена полей и методов.

  1. Тема «Идеология программирования под «Windows». Интерфейс Windows. Принципы работы Windows -приложений. Прин­ципиальные отличия DOS-программы от Windows приложений. Поря­док обработки событий при работе в среде Windows. Принципы по­строения Delphi-приложений; технология визуального программиро­вания и событийного программирования. Последовательность дейст­вий при разработке Delphi-приложений.

  2. Тема «Визуальная среда программирования Delphi. Инструмента­рий Delphi. Основные категории Delphi: свойства, события, мето­ды».

Окна в Delphi - главное окно, окно формы, окно инспектора объектов, их структура. Свойства как атрибуты объекта. Примера свойств (Left, Top, Width, Height, Visidle). Изменение свойств компонентов визуально и программным путем. Виды свойств, отраженных в инспекторе объ­ектов. События как свойства процедурного типа. События мыши, кла­виатуры и системные события. Методы. Простейшие примеры приме­нения методов.

4. Тема «Структура приложения в Delphi. Проект. Разработка сце­нария проекта. Файлы проектов. Описание файлов». Последовательность действий при разработке сценария проекта. Ос­новные типы файлов проекта Delphi-приложений. Файлы описания форм. Файлы программных модулей. Главный файл проекта. Сохране­ние файлов проекта.

5.Тема «Управление компонентами при проектировании. Форма, её свойства, события, методы».

Запуск Delphi и выход из среды. Работа с компонентами: помещение на форму, выделение компонента, удаление компонента, копирова­ние. Использование встроенной помощи. Форма и её свойства. Зада­ние размеров и положения формы. Автоматическое размещение формы. Задание цветов. Заголовок формы и значок формы. Видимость формы. Основные события формы (OnCreate, Onshow, OnActivate, On-CloseQuery и парные к ним).

6.Тема «Разработка и реализация простого приложения».

Данная тема является сугубо практической. Пользуясь ранее получен­ными знаниями, учащиеся должны создать простейшее приложение. В качестве такого приложения может быть программа «Вычислитель», которая складывает два числа и выдаёт результат на экран.

Разработка приложения методически состоит из этапов:

  • постановка задачи, включающую в себя точную формулировку и изображение на бумаге того, что планируется увидеть на экра­не, т.е. создание кадров и написание сценария работы прило­жения;

  • разработка формы;

  • обработка событий.

7.Тема «Разработка проекта».

Эта тема является продолжением предыдущей, но на более высоком уровне требований к навыкам учащихся. Учителю следует выбрать проект, при реализации которого учащиеся освоят новые для них воз­можности Delphi. Типичным примером такого проекта является разра­ботка редактора просмотра картинок.

8.Тема «Графические возможности «Delphi».

Способы вывода графической информации. Использование компонен­тов Image и Shape. Создание и отображение картинок с использовани­ем Image Editor. Отображение геометрических фигур с помощью ком­понента Shape. Формирование изображений программным способом. Свойства Canvas.

В последние годы интерес методистов направлен на разработку программ учебных курсов для языка Визуал Бейсик, который находит всё большее применение в раз­работке различных приложений, особенно для среды Win­dows. Поэтому приведем краткое изложение раздела «Ал­горитмизация и объектно-ориентированное программи­рование» из профильного курса, составленного Н.Д. Угри-новичем [18]. Объём раздела 28 часов.

Теоретический материал

  1. Алгоритм и его формальное исполнение.

  2. Основные типы алгоритмических структур.

  3. Основы объектно-ориентированного визуального программирова­ния. Классы объектов, экземпляры класса и семейства объектов.

  4. Объекты: свойства, методы, события.

  5. Графический интерфейс и событийные процедуры.

  6. Форма и размещение на ней управляющих элементов.

  7. Тип, имя и значение переменной.

  8. Арифметические, строковые и логические выражения. Присваивание.

  9. Выполнение программ компьютером.

  10. Функции в языке Visual Basic.

  11. Графические возможности языка Visual Basic.

  12. Общие процедуры. Область видимости процедур. Модульный принцип построения проекта и программного кода.

  13. Массивы.

  14. Решение логических задач.

  15. Язык объектно-ориентированного визуального программирования Visual Basic for Applications. Кодирование алгоритмов в форме макросов.

Темы практических занятий и проектов

  1. Форма и размещение на ней управляющих элементов.

  2. Размещение на формах изображений и графических полей.

  3. Поиск и сортировка в массивах.

  1. Создание меню и панелей инструментов проектов.

  2. Логические операторы в языке Visual Basic.

  3. Графические возможности языка Visual Basic.

  4. Анимация.

  5. Отладка программных кодов.

Определённый интерес представляет подход к изу­чению объектно-ориентированного программирования, который подробно описан в учебном пособии: Симонович С.В., Евсеев Г.А. Практическая информатика: Учебное посо­бие для средней школы. Универсальный курс. - М.: АСТ-ПРЕСС: Инфорком-Пресс, 1998. - 480 с. В этом пособии программирование изучается на примере использования языка Бейсик с версии QuickBasic (QBASIC). Изучение курса начинается с основных понятий и заканчивается решением ряда задач, каждая из которых доведена до конечного ре­зультата:

  • решение уравнений методами итерации, половинно­го деления, секущих;

  • построение простейших фигур;

  • создание анимации;

  • работа со структурами данных.

Образец создания простой программы «Экранный калькулятор» на Визуал Бейсик подробно рассмотрен в учебном пособии: Симонович С.В. Компьютер в вашей школе. - М.: АСТ-ПРЕСС: Инфорком-Пресс, 2001. - 336 с.

14.4. Методика обучения логическому про­граммированию

Изучение в школе логического программирования имеет давнюю историю. Поскольку доступен только язык Пролог, то он и изучается. Во многих странах Запада этот язык изучается в качестве первого языка программирова­ния. Он требует от программиста особого стиля мышления, сильно отличающегося от привычного для процедурного программирования. Пролог положен в основу программ­ного обеспечения разрабатываемых в настоящее время компьютеров нового поколения, обладающих искусствен­ным интеллектом. Поэтому его иногда называют языком сверхвысокого уровня. Название языка происходит от анг­лийского - РКО§гатт1п§ т 1_С^1с.

На Прологе разрабатывают экспертные системы, про­граммы-переводчики, различные интеллектуальные игры и т.п. На нем написана программа - синтаксический анали­затор, которая проверяет правильность построения фраз с точки зрения синтаксиса и семантики. Такая программа используется в текстовых редакторах для проверки право­писания и даже в системах программирования для про­верки правильности конструкций, составленных на соот­ветствующем языке программирования.

Рассказывая о Прологе, учитель вначале должен ос­тановиться на его особенностях:

  1. Пролог предназначен для решения логических задач, моделирования процесса выполнения человеком логиче­ских рассуждений и умозаключений.

  2. Программа на Прологе написана так, что пытается отве­тить на вопрос - что вы хотите получить в результате ре­шения данной задачи? В этом её принципиальное отличие от программ на других языках. Пролог является языком описания данных и логики их обработки.

Перед изучением Пролога учителю необходимо оз­накомить учащихся с элементами математической логики, если она не изучалась ранее. Уровень изучения можно легко регулировать уровнем сложности предлагаемых за­дач.

Существующие версии систем программирования на основе Пролога существенно отличаются друг от друга. Есть версия для персональных компьютеров Турбо Пролог. Методисты рекомендуют остановиться на версии Апт.у-Рго!о§. Ознакомительный курс рассчитан на 35 часов, а бо­лее полный - на 70 часов и включает изучение классиче­ской и математической логики.

Учащимся следует сообщить, что написание про­граммы на Прологе состоит из следующих этапов:

  1. Составление базы знаний, которая включает в себя фак­ты об объектах и связях между ними.

  2. Определение правил связи между объектами и взаимо­отношений между ними. Они заносятся в базу знаний.

  3. Формулировка вопросов об объектах и отношениях ме­жду ними.

Сама программа пишется с использованием только латинских строчных и прописных букв. При необходимости русские имена пишут латинскими буквами.

Типы данных Пролога сильно отличаются и включают в себя:

  • переменные;

  • атомарные значения;

  • структуры.

Типичными задачами для решения на практических занятиях являются: «Ханойская башня», «Задача о восьми ферзях», «Перестановки», логические задачи с конечными множествами, задачи на построение базы данных и базы знаний, и др. Более подробно методика обучения логиче­скому программированию описана в работах [1, 31].

В заключение приведем примерное тематическое планирования двух профильных курсов логического про­граммирования, составленных В. Кайминым и Ю. Заваль-ским (ИНФО, № 6, 1991).

«Язык программирования Пролог», 36 часов

Тема 1. Введение в Пролог (14 часов).

Факты и вопросы в языке Пролог. Правила вывода. Понятие ба­зы знаний. Определение понятий в Прологе. Логические связки «и», «или, «не». Суждения. Рассуждения. Принципы поиска ответа в Проло­ге. Предикаты над списками. Принадлежность элемента списку. Вклю­чение списков.

Тема 2. Экспертные системы (4 часа).

Понятия и обобщения. Понятие ведущего признака. Классифи­кация и систематизация.

Тема 3. Элементы логического программирования (5 часов).

Графические предикаты Пролога. Композиция графических предикатов. Рекурсивные описания. Арифметические предикаты. Ре­курсивные задания числовых функций. Тема 4. Использование языка Пролог (11 часов).

Композиция графических изображений. Понятие и примеры грамматик. Грамматический разбор. Формулы и их преобразования. Примеры формульных преобразований. Примеры решения математи­ческих задач. Организация вычислений в Прологе.

«Логика и язык программирования Пролог»

Тема 1. Введение в логику.

Элементы формальной логики: понятия и высказывания, слож­ные высказывания, логические связки. Символьная логика: перемен­ные высказывания, д