Избранные вопросы методики преподавания информатики. Методическое пособие

ме навыков использования компьютера и моделирующих программ, изучает некоторые факты из истории, географии, экономики.

Метод «нисходящего проектирования» – декомпозиция, расчле-

нение сложной задачи на более простые, которые в свою очередь могут быть подвергнуты декомпозиции. В основе метода лежит анализ. Этот метод способствует грамотному использованию программного обеспечения, развитию структурированности мышления учащихся.

Приведем пример использования метода при изучении темы «Задача. Модель. Компьютер». При решении задач с использованием модели работа учащихся организуется поэтапно:

•постановка задачи;

•оценка имеющейся информации и выбор плана создания модели;

•создание модели;

•проверка адекватности модели;

•получение решения задачи с помощью модели.

Метод проектов является новым методом обучения, где деятельность обучаемых организуется в соответствии с деятельностью разработчика автоматизированных рабочих систем, проектирующего новое рабочее место. В роли проекта может выступить компьютерный курс изучения определенной темы, логическая игра, макет лабораторного оборудования, смоделированный на компьютере, тематическое общение по электронной почте и др. При использовании метода проектов необходимо учитывать ряд условий:

1.Учащимся следует предоставлять достаточно широкий выбор проектов для реализации возможности реального выбора (причем, как для индивидуальной реализации, так и коллективной).

2.Ввиду отсутствия у школьников навыков проектной деятельности всякий проект должен сопровождаться инструкцией по работе

над проектом с учетом индивидуальных особенностей школьников (письменная инструкция, устные пояснения, пример и т.д.).

3.Учебный проект должен предполагать для исполнителя законченность и целостность в игровой или имитационной форме, презентацию завершенного проекта и внимание к нему со стороны сверстников и взрослых.

4.Необходимо создать условия для обсуждения между школьниками своих проблем. При этом происходит взаимообучение, что важно для обеих сторон.

5.Метод проектов ориентирован, прежде всего, на освоение приемов работы с компьютером.

31

При организации учебной деятельности учащихся сочетаются различные методы. При выборе и сочетании методов обучения учителю информатики необходимо руководствоваться соответствием методов целям и задачам обучения и каждого конкретного урока, содержанию изучаемого материала, возрастным особенностям школьников, возможностям учителя и условиям, в которых протекает процесс обучения. При этом целесообразно учитывать и особенности самих методов. Одни из них позволяют систематизировать большой по объему материал и обеспечить высокий уровень его изложения, но не формируют практические умения и навыки (словесные методы). Другие методы, обеспечивая доступность восприятия учениками содержания материала, не развивают их речь, мышление (наглядные методы). Третьи используются для формирования практических умений и навыков, но не решают должным образом задачу вооружения школьников теоретическими знаниями (практические методы).

Знания сравнительных возможностей методов являются важным условием их оптимального сочетания и эффективности современного урока.

Тема 7. Методика подготовки и проведения лабораторной работы по информатике

Существуют различные формы проведения лабораторной работы по курсу «Основы информатики и вычислительной техники (ОИВТ):

1.Самостоятельное решение предлагаемой учителем задачи, включающее все этапы решения задачи на ЭВМ.

2.Модификация или усложнение предлагаемой учителем программы.

3.Работа с готовой программой.

План работы:

1.Постановка задачи (что надо сделать).

2.Цель работы с моделью (зачем это делать).

3.Указания по проведению работы.

4.Краткое содержание вычислительного эксперимента.

5.Указания по оформлению отчёта.

32

Требования к оформлению (на примере):

Заголовок: лабораторная работа №1. Тема: методы перебора.

Цель работы: выявить самые эффективные методы перебора с точки зрения быстроты.

Оборудование: Pentium-4, QBasic. Ход работы:

Задача: выделить исходные данные.

Модель: построение алгоритмов для решения данной задачи. Программирование, обработка результатов.

Результат: формулирование выводов.

Деятельность учащегося при самостоятельном решении задачи:

1.Построить математическую модель задачи.

2.Разработать алгоритм решения задачи.

3.Написать программу, реализующую данный алгоритм на ЭВМ.

4.Провести вычислительный эксперимент (ВЭ):

а) по заранее готовому плану; б) по самостоятельно разработанному плану.

Деятельность учащегося при модификации готовой задачи:

1.Разобрать математическую модель задачи.

2.Внести в программу изменения с учетом тех или иных условий.

3.Провести ВЭ по заданному плану и проанализировать результат. Таким образом, выделяют три основных этапа в ходе занятий:

1.Учащиеся получают задание и описание лабораторной работы.

2.Проведение ВЭ.

3.Формулировка вывода и оформление работы.

Тема 8. Использование программно-педагогических средств (ППС) при обучении информатике

В методике МПИ ППС понимается в двух смыслах:

1.Во-первых, это пакет прикладных программ для использования

впроцессе обучения различным предметам (объект изучения на уроках ОИВТ).

33

2. Во-вторых, это дидактические средства, предназначенные для достижения учебных целей.

Классификация ППС

1.Демонстрационные программы предназначены для обучения теоретическому материалу. Они помогают педагогу демонстрировать изучаемый объект или явление, проследить динамику его развития и т. п. Обычно эти параметры основаны на математических, информационных или имитационных моделях. Например: «Живая геометрия» или «Живая физика».

2.Контролирующие программы. Эти программы можно исполь-

зовать в любой дисциплине при сходном, рубежном или итоговом контроле знаний. При работе с ними учащиеся последовательно отвечают на вопросы либо набором ответа с клавиатуры, либо выбором одного из пунктов меню. После завершения работы ответы анализируются и оцениваются по встроенному алгоритму.

3.Обучающиепрограммы.Программыданноготипаособенноэффективны, когда изучаемый материал можно разбить на небольшие порции, поддающиеся контролю. Работа с ними сводится к предъявлению учащимся порции информации и последующим контролем. После проведения контроля, в зависимости от результатов, ученику предъявляют либо новые порции информации, либо предлагается заново изучить материал.

4.Профессиональные программы. Эти программы применяют-

ся для предоставления учащимся той информации, с которой им предстоит встретиться в будущей профессиональной деятельности. Обычно в школе используются вычислительные пакеты, текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, СУБД, Word. Excel.

5.Компьютерные учебные среды и микромиры. Применяются при изучении различных тем, усвоение которых направлено на формирование навыков умственных действий. Суть их заключается в том, что учащимся предлагается определенная модель изучаемого объекта (среда). Управляя параметрами этой среды, учащийся может исследовать ее поведение, влияние на нее различных параметров, осваивать целесообразные методы управления.

6.Компьютерныеимитаторывлабораторныхпроцессах.Могут

существовать отдельно, но чаще всего входят в состав обучающих ППС или учебных сред. Позволяют проводить лабораторные исследования. Наиболее продвинутые имитаторы позволяют превратить ПК в измерительный прибор.

34

7.Экспертные системы учебного назначения. Предназначены для освоения слабо формализуемых личных баз знаний экспертов и последующего использования их неспециалистами.

8.Системымультимедиа.ЭтонестолькоклассППС,сколькораз-

витаятехнологияподачиматериалаучащимся.Внастоящеевремяони предусматривают подачу визуальной информации (текст на экране, рисунки, анимация, видео); аудио – информации (речь, музыка). Ведутсяразработкивобластитактильнойиобонятельнойинформации.

9.Игровые программы. Предназначены для проигрывания учебной ситуации с целью выработки оптимальной стратегии. Основная цель применения: развитие логического и абстрактного мышления.

10.Досуговые программы. Предназначены для организации вне-

классной и внешкольной деятельности учащегося. Основная цель: развитие внимания, реакции и т.п.

11. Тестирующие программы. В настоящее время широкое применение получили тестовые контрольные программы. Условно их можно разделить на 2 типа: 1. «Напишите ответ».

2. «Выберите ответ».

Достоинства 1 типа: невозможно угадать ответ (объективность знаний); повышает навыки работы с клавиатурой.

Недостатки 1 типа: сложно обрабатывать вводимый ответ (он можетбытьпосутиправильным,носорфографическойошибкой);увеличивается время на обработку результатов; больше времени требуется на прохождение.

Достоинства 2 типа: проще составить программу обработки ответов; меньше времени на обработку результатов; работа с этим видом тестов не требует от школьников больших навыков работы с ЭВМ.

Недостатки 2 типа: можно угадать ответ (5 из 20), и есть скрытая подсказка (можно отбросить неверные ответы, т.е. логически вычислить верный ответ).

Основные достоинства использования ППС в процессе обучения

1.Возможность учебного моделирования, т.е. представление явлений в их внутреннем развитии.

2.Возможность реализации методик внушения.

3.Процесс обучения можно индивидуализировать.

Основные недостатки использования ППС в процессе обучения

1. Большинство обучающих программ представляют собой просто переписанный учебник, в лучшем случае с гипертекстовыми

ссылками, обучение сводится к чтению текста с монитора.

35

2.Не все ППС учитывают индивидуальные особенности учащихся. Большинство свободно распространяемых ППС не имеют описания работы с ними, а также системных требований.

3.Некоторые ППС не учитывают психологических особенностей учащихся (мелкий шрифт, голубые буквы на белом фоне и т.д.).

Создавая ППС, необходимо составить инструкцию для пользователя, которая должно включать:

• обоснование целей использования ППС в учебном процессе;

• указание, для каких ЭВМ оно реализовано, какие системные требования необходимы;

• указание, на какой возраст учащихся рассчитано ППС;

• указание, на уроках каких типов и на каком этапе урока можно применять.

Перспективы развития ППС

Наиболее удачными путями развития ППС следует считать мультимедийные технологии (МТ).

1.МТ – это совокупность методов создания и эффективного применения информации, имеющих различную природу (текст, звук, графика, анимация, видео). Большинство образовательных ППС являются мультимедийными.

2.Гипертекст – совокупность текстовых фрагментов по определенной теме, в которых некоторые слова выделены, их активизация приводит к появлению фрагмента текста с новым материалом. Преимущество: учащиеся сам планируют свое обучение.

3.Гипермедиа – эта технология позволяет сделать обучение более наглядным.

4.Электронные книги – разновидность ППС, для которых характерно постраничное построение учебного материала на ЭВМ.

36

Тема 9. Задачи и упражнения в курсе ОИВТ

Задача включает:

•требование (цель);

•условие (известное);

•искомое (неизвестное).

Задача познавательная – задача, решение которой обращено на получение новых знаний с помощью уже известных способов решения.

Задача практическая – обращена на нахождение новых результатов известными способами.

Особенностью школьного курса информатики является преобладание познавательных задач.

Система задач должна иметь практическую направленность. Это связано с тем, что задачи с формальным условием способны воспринимать лишь те учащиеся, которые имеют навыки формального мышления.

Формирование алгоритмического мышления – одна из важнейших задач курса ОИВТ. Трудность ее достижения заключается в том, что сложно сформировать образ специфической мыслительной деятельности.

Этапы решения задачи на ЭВМ

Решение любой задачи является процессом обработки исходных данных для получения результатов. Если в качестве обработчика выступает ЭВМ, то процесс можно разбить на следующие этапы:

1.Постановка задачи (определение цели решения задачи, формулировка условия).

2.Выбор метода решения (разработка математической модели).

3.Составление алгоритма решения (проектирование алгоритма).

4.Программирование (запись алгоритма на языке программирования).

5.Тестирование и отладка (анализ результатов тестирования).

6.Эксплуатация алгоритма (анализ результатов решения).

7.Сопровождение (доработка программы, корректировка документации).

37

Тема 10. Рекомендации по проведению школьных олимпиад по информатике

Самым сложным и актуальным вопросом при проведении олимпиады остаётся подбор заданий и их тестирование. Можно рекомендовать несколько основных принципов‚ по которым должны подбираться олимпиадные задачи:

1.Задачидолжныбытьразногоуровнясложности‚чтобычастьзадач могло решить подавляющее большинство учеников‚ а 1-2 задачи

–только самые сильные учащиеся. Это позволит провести отбор учеников для участия в городской олимпиаде. Решение задач не должно быть большим‚ лучше, если при достаточной сложности алгоритма кодировка программы будет относительно проста.

2.Задачи надо подбирать таким образом, чтобы их текст носил элементы рассказа, вызывал интерес‚ показывал связь программирования с реальной действительностью‚ учил строить математические модели.

3.Количество задач может быть достаточно большим (7-10). Это должно проверить способность учащихся оценивать уровень сложности задания и свои силы‚ использовать тактику при выборе очерёдности решения задач.

4.При идеальном подборе задач в них должно быть предусмотрено использование всех известных (пройденных для основных задач) конструкций языка программирования. При нерациональном решении‚ в случае написания длинного кода‚ возможно решить задачу ограниченными средствами языка.

Примерные задания школьных олимпиад по информатике Теоретический тур

1.Попугай

Ваш умный попугай видел, куда Вы сунули очень важный документ. Попугай все понимает, но умеет говорить только «да» и «нет». В комнате есть два стола, в каждом из которых по 4 ящика; 4 полки по 3 секции каждая; один чемодан и шкаф с 11-ю отделениями. Как гарантированно найти документ, задав попугаю наименьшее количество вопросов? Сколько при этом потребуется вопросов?

2. Поиск

Имеется полигон, длина и ширина которого по 100 метров, разбитый на квадраты со стороной 1 метр. В верхнем левом квадрате

38

полигона находится робот. В одном из квадратов лежит иголка. Задача робота – обнаружить квадрат с иголкой. Известно, что робот может перемещаться на один квадрат влево, вправо, вверх или вниз. После каждого сделанного хода робот получает одно из сообщений: «Теплее», «Холоднее» или «Горячо!». Первое сообщение означает, что расстояние до центра квадрата с иголкой уменьшилось, второе

– расстояние увеличилось, третье сообщение соответствует окончанию поиска.

Опишите оптимальный алгоритм действий робота.

3. Миссионеры и людоеды

К берегу широкой и глубокой реки, кишащей крокодилами, подошли три миссионера и три дикаря-людоеда. Как им переправиться на другой берег, если в их распоряжении имеется лодка, вмещающая двоих? Имейте в виду: если в какой-либо момент времени на любом берегу миссионеров окажется меньше, чем дикарей, то последние съедят первых! Во всех остальных случаях дикари подчиняются миссионерам.

4. Уравнение

Приведите алгоритм решения уравнения ах2 + bx + с = 0 для произвольных коэффициентов. Предусмотрите вывод сообщения о количестве корней.

5. Робот

Сразу после изготовления робот С18.01/09 был отправлен на испытания. Вокруг него разместили некоторое количество арбузов, разложенных в несколько куч, и запустили следующую программу:

1)установить значение N=1;

2)выбрать любую кучу;

3)сосчитать арбузы в куче;

4)если арбузов меньше N, то установить N=1;

5)взять из кучи N арбузов;

6)найти следующую по часовой стрелке непустую кучу;

7)положить в нее арбузы;

8)увеличить N на 1;

9)повторить с пункта 3.

Если робот не может выполнить пункт программы, то он прекращает работу. Проанализируйте программу и объясните, закончит ли робот (и если закончит, то на каком пункте) испытания.

39

Практический тур

Вариант №1 Задание №1 (3 балла)

В одномерном массиве, состоящем только из 0 и 1, заменить все нули единицами, а единицы нулями, не используя оператор условного перехода.

Задание №2 (5 баллов)

Среди элементов одномерного массива, которые меньше N, найти наибольшее.

Задание №3 (5 баллов)

В одномерном массиве, который заполнен числами: 0, 1, 2, расположить числа в порядке возрастания.

Задание №4 (7 баллов)

Найти наименьшее число, состоящее из цифр данного числа.

Задание №5 (10 баллов)

Имеется полоса клеточной бумаги шириной в одну клетку и длиной в N клеток. На первой клетке установлена шашка. Одним ходом шашкуможнопередвигатьнаоднуилидвеклетки.Сколькосуществует способов передвижения шашки на клетку с номером N?

Вариант №2 Задание №1 (3 балла)

Написать программу, которая находит все четырехзначные числа abcd, для которых выполняются условия: a, b, c, d - разные цифры и ab - cd = a + b + c + d.

Задание №2 (3 балла)

Дан одномерный вещественный массив из 10 элементов. Определить максимальное количество подряд идущих положительных элементов последовательности, не прерываемых ни нулями, ни отрицательными элементами.

Задание №3 (3 балла)

Два двузначных числа, записанных одно за другим, образуют четырехзначное число, которое делится на их произведение. Найти эти числа.

Задание №4 (7 баллов)

Горизонтали и вертикали шахматной доски занумерованы числами от 1 до 8. Даны координаты двух полей. Определить, одного ли цвета данные поля.

Задание №5 (3 балла)

Из записи натурального числа выбросить цифры 1 и 5, оставив

40