Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методика обучения и воспитания информатике. Учебное пособие
.pdf
МИНИCTEPCTBO ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
МЕДОТИКА ОБУЧЕНИЯ
И ВОСПИТАНИЯ ИНФОРМАТИКЕ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Направление подготовки
44.03.01 – Педагогическое образование
Профили подготовки: «Информатика»,
«Информатика и информационные
технологии в образовании»
Бакалавриат
Ставрополь
2017
УДК 007: 378.147 (075.8)
ББК 32.81: 74.262 я73
М 54
Печатается по решению
редакцонно-издательского совета
Северо-Кавказского федерального
университета
Авторы-составители:
канд. пед. наук, доцент Г. И. Шевченко,
канд. пед. наук, доцент Т. А. Куликова,
канд. пед. наук, доцент А. А. Рыбакова
М 54 Методика обучения и воспитания информатике: учеб-
ное пособие / авт.-сост.: Г. И. Шевченко, Т. А. Куликова,
А. А. Рыбакова. – Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2017. – 172 с.
Пособие представляет курс лекций и составлено в соответ-
ствии с Федеральным государственным стандартом высшего образования и программой дисциплины. Содержит материал по общим
вопросам методики обучения и воспитания информатике.
Предназначено для студентов бакалавриата, обучающихся
по направлению подготовки 44.03.01 – Педагогическое образование, студентов других направлений, изучающих дисциплины соот-
ветствующего профиля, а также для молодых учителей.
УДК 007: 378.147 (075.8)
ББК 32.81: 74.262 я73
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор Н. В. Кандаурова,
канд. пед. наук, доцент О. В. Федина
© ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский
федеральный университет», 2017
2
ВВЕДЕНИЕ
Методика обучения и воспитания информатике – молодая
наука, которая в процессе своего формирования вобрала в себя
знания других наук: философии, педагогики, психологии, возрастнойя физиологии, информатики и информационных и коммуникационных технологий, а также обобщенный практический опыт методик других общеобразовательных предметов средней школы.
Методика обучения и воспитания информатике является тем
учебным предметом, который задает дидактические условия целостного становления будущего бакалавра педагогического образования. Данный курс представляет собой интегративное – ведущее звено траетории становления будущего учителя. Здесь понятийный аппарат, теории и методы дисциплин психологопедагогического и предметного циклов генерализированы и органически интегрированы в теоретический и практический фундамент будущего специалиста. Курс методики обучения и воспитания информатике окрыт процессам информатизации, информационным и коммуникационным технологиям.
Содержание учебного предмета «Методика обучения и воспитания информатике» определяют его два основных раздела: общая
методика, в которой рассматриваются общие теоретические основы методики обучения и воспитания информатике, совокупности
основных программно-технических средств, и частная (конкретная) методика – методы изучения конкретных тем школьного курса информатики на пропедевтическом, базовом и профильном этапах обучения.
В настоящем пособии рассматриваются общие вопросы методики обучения и воспитания информатике.
Учебное пособие будет полезно студентам бакалавриата и магистратуры, обучающихся по напрправлению подготовки «Педагогическое образование», а также начинающим учителям информатики.
3
РАЗДЕЛ 1
ПРЕДМЕТ ИНФОРМАТИКИ В ШКОЛЕ
1. ПРЕДПОСЫЛКИ ВВЕДЕНИЯ ИНФОРМАТИКИ КАК УЧЕБНОГО
ПРЕДМЕТА ВО ВСЕ ТИПЫ СРЕДНИХ ШКОЛ
План
1. Появление первых ЭВМ и математических школ со специализа-
цией в области программирования.
2. Обучение учащихся элементам кибернетики. Факультативы по
математике и ее приложениям. Специализации на базе учебнопроизводственных комбинатов.
3. Влияние ЭВМ и программирования на содержание обучения в
массовой средней школе. Появление электронных калькуляторов и ЭВМ
массового применения.
4. Введение в школу предмета «Основы информатики и вычисли-
тельной техники».
Появление первых ЭВМ и математических школ
со специализацией в области программирования
Проникновение сведений из области информатики в учебный
план общеобразовательной школы бывшего СССР началось с опытов по изучению школьниками элементов программирования и
кибернетики. Приведем краткий обзор предпосылок введения информатики как учебного предмета во все типы средних школ.
Появление первых ЭВМ в нашей стране относится к началу
50-х гг. ХХ века. В это время бурно развивается новая область человеческой деятельности – программирование для ЭВМ, которое
не содержало каких-либо принципиальных трудностей для понимания и восприятия его школьниками, поскольку составление несложных учебных программ для ЭВМ опиралось на ограниченный
круг весьма простых и общезначимых понятий.
Первые ЭВМ появились в исследовательских учреждениях и
крупных вузовских центрах. В тех центрах, где доступ к ЭВМ и
обладание машинным временем совпадали с энтузиазмом специалистов и их интересом к поисковой работе со школьниками, стали
возникать группы учащихся (зачастую разновозрастные) по изучению начал программирования.
4
Как принято считать подобная практика впервые была осуществлена уже к концу 1950-х гг. в школах Академгородка г. Новосибирска с участием и под руководством А. П. Ершова (1931–
1988) организатора работ по созданию первой внедренной версии
школьной информатики.
В короткое время в аналогичную работу были включены десятки, сотни энтузиастов-ученых из университетов и научноисследовательских институтов страны. Эти первые шаги, хотя и не
имели прямого отношения к формированию регулярного учебного
курса программирования для учащихся, однако подтвердили
принципиальную осуществимость самой идеи обучения школьников программированию.
Появление математических школ со специализацией в области
программирования относится к началу 1960-х гг. Эти школы,
предусматривающие предпрофессиональную подготовку вычислителей-программистов на базе общего среднего образования, явились толчком к созданию первых официальных учебных программ
по курсу программирования, ориентированных на учащихся средних школ.
Опытная работа по подготовке вычислителей-программистов
проводилась в сентябре 1959 г. С. И. Шварцбурдом на базе одного
из классов школы № 425 Первомайского р-на г. Москвы.
Начиная с 1960/61 учебного года число школ, готовящих программистов, стало расти. И уже в июле 1961 г. Министерство просвещения РСФСР утвердило первый вариант документации для
школ с математической специализацией: квалификационную характеристику выпускника, учебный план, программы по общему
курсу математики, а также специальным учебным предметам:
«Математические машины и программирование», «Вычислительная математика» (в первом варианте этот предмет имел название
«Приближенные вычисления»).
Становление первых школ (классов) с математической специализацией позволило накопить важный для будущего опыт организационного взаимодействия общеобразовательных средних
школ с ВЦ крупных научно-исследовательских учреждений и
предприятий, оснащенных передовой ВТ.
Одним из первых примеров такого сотрудничества в новой
для школы области явилось проведение с помощью администра-
5
ции Первомайского района г. Москвы вычислительной практики
учащихся на базе построенного вблизи школы № 444 ВЦ Центрального научно-исследовательского института комплексной автоматизации, взявшего на себя заботы предприятия-шефа. Подобный опыт был многократно повторен и широко использовался при
создании и организации работы районных учебно-производственных комбинатов во многих городах страны.
Развитие сети школ со специализацией в области программирования вызвало поток публикаций и методических разработок по
вопросам преподавания программирования школьникам. В результате были подготовлены учебные пособия. Написанные на хорошем методическом уровне, они сыграли заметную роль при становлении факультативных курсов по программированию.
Обучение учащихся элементам кибернетики. Факультативы
по математике и ее приложениям. Специализации на базе
учебно-производственных комбинатов
С начала 1960-х гг. стали проводиться эксперименты по обучению учащихся элементам кибернетики. У истоков этого исследовательского направления стоял В.С. Леднев, предпринявший с
1961 г. экспериментальное преподавание специально разработанного курса по общим основам кибернетики для средней школы.
В.С. Леднев настойчиво доказывал необходимость включения основ кибернетики в учебный план средней школы в качестве базового (обязательного) компонента общего образования. Впоследствии в это новое направление научно-методических исследований
активно включился А.А. Кузнецов, ученик В.С. Леднева.
В.С. Ледневым и А.А. Кузнецовым были сформулированы аргументы, позволявшие сделать убедительные выводы об общеобразовательном, политехническом значении основ кибернетики для
среднего образования. Приведем некоторые из них:
«Кибернетика расширяет сферу человеческого познания,
вторгается в область, куда раньше наука практически не имела доступа, что также имеет большое мировоззренческое значение, так
как отвергает всякого рода агностические взгляды об ограниченности человеческого познания».
«Роль кибернетики в подготовке учащихся к профессиональному обучению определяется прежде всего тем, что изучение це-
6
лого ряда практических наук, осуществляемое в профессиональной школе, прямо или косвенно базируется на изучении ее основ».
«Так как общее среднее образование должно служить основой
для профессионального обучения любого направления, то изучение кибернетики становится в настоящее время необходимым для
подготовки учащихся средней школы к последующему профессиональному обучению и для формирования у них общетрудовых
умений и навыков».
Результатом длительной теоретико-экспериментальной работы стало официальное включение в середине 1970-х гг. в число
факультативных курсов для общеобразовательной средней школы
курса «Основы кибернетики» общим объемом в 140 часов (по 70
часов в 9 и 10 кл.).
Актуализированные в этом проекте такие кибернетические
категории и понятия, как управление, автоматизация, хранение,
передача, преобразование и использование информации вошли
наряду с основами алгоритмизации и программирования в число
базовых компонентов школьного курса информатики и создали
предпосылки для формирования фундаментальных компонентов
современного школьного курса информатики.
Другим примером опытной работы по включению элементов
кибернетики (основы конструирования автоматов) в программу
для учащихся по математической логике является опыт В.Н. Касаткина, который осуществлялся в школе г. Ялты и на базе Малой
академии наук школьников «Искатель» еще в начале 1960-х гг.
Накопленный опыт по обучению учащихся элементам кибернетики способствовал изданию и широкому распространению новой учебной литературы, для учащихся и учителей, активно поддерживал идеи включения элементов кибернетики в содержание
общего среднего образования и создал основу для внедрения соответствующих факультативных курсов.
В 1966 г. в среднюю общеобразовательную школу введены
факультативные занятия как новая форма учебной работы, нацеленная на углубление знаний и развитие разносторонних интересов и способностей учащихся. Постановка специальных факультативных курсов: «Программирование», «Вычислительная математика», «Векторные пространства и линейное программирование»
предполагала использование ЭВМ. Введение этих факультативных
7
курсов является своеобразным этапом поступательного внедрения
элементов программирования в среднюю школу. Поскольку в связи с осуществляемой в те годы перестройкой среднего математического образования в перечень рекомендованных школе факультативных курсов были включены новые избранные темы: «Системы счисления и арифметические устройства ЭВМ» (7 кл.), «Алгоритмы и
программирование» (8 кл.), «Основы кибернетики» (9, 10 кл.), «Языки программирования» (10 кл.).
Следует отметить, что специальные факультативные курсы,
предполагавшие изучение программирования для ЭВМ и элементов кибернетики, не смогли получить широкого распространения
по двум главными причинами: неподготовленностью преподавателей и необеспеченностью материальной базой. Однако накопленный таким путем опыт, особенно в части развития контактов школы и базовых научно-производственных предприятий, оснащенных ВТ, создавал предпосылки для развития нового канала внедрения программирования и ВТ в школьное образование.
В начале 1970-х гг. стали интенсивно развиваться системы
межшкольных учебно-производственных комбинатов (УМК). Они
предназначались для профессиональной подготовки учащихся
старших классов по профилю распространенных рабочих профессий, в том числе и в области применения ВТ.
На базе УПК получил «прописку» целый ряд направлений
трудовой подготовки школьников по специальностям, связанным с
изучением и использованием ВТ: оператор ЭВМ, оператор
устройств подготовки данных для ЭВМ, электромеханик по ремонту и обслуживанию внешних устройств ЭВМ, регулировщик
электронной аппаратуры, программист-лаборант, оператор вычислительных работ.
В отличие от факультативов по программированию соответствующие специализации в УПК, поддерживаемые мощными
предприятиями-шефами, с самого начала обеспечиваются основательной учебно-материальной базой и подготовленными кадрами.
Но в начале 1990-х гг. на фоне перестройки экономической системы государства, происходит фактическое исчезновение УПК как
формы образовательной деятельности средней школы.
8
Влияние ЭВМ и программирования на содержание обучения
в массовой средней школе. Появление электронных
калькуляторов и ЭВМ массового применения
Преподавание программирования в школах с математическим
уклоном, как и в УПК, преследовало большей частью специальные, профессионально-направленные интересы. Однако с самого
начала было ясно, что общеобразовательная сила идей и методов,
заимствованных из области программирования, несет в себе
огромный потенциал для развития новых фундаментальных компонентов содержания общего школьного образования.
В основе программирования для ЭВМ лежит понятие алгоритмизации, рассматриваемой в широком смысле как процесс разработки и описания алгоритма средствами заданного языка. Однако алгоритмизация как метод, на который опирается общение человека с формализованным исполнителем (автоматом), связана не
только с составлением программ для ЭВМ. Так же как и моделирование, алгоритмизация – это общий метод кибернетики. Процессы управления в различных системах сводятся к реализации определенных алгоритмов. С построением алгоритмов связано и создание самых простейших автоматических устройств, и разработка
автоматизированных систем управления сложнейшими производственными процессами. Фундаментальные основы алгоритмизации лежат в сугубо теоретической области современной математики – теории алгоритмов, однако, алгоритмизация в широком практическом смысле понимается как набор определенных практических приемов, основанных на особых специфических навыках рационального мышления об алгоритмах.
Представления об алгоритмических процессах и способах их
описания формировались в сознании учащихся при изучении школьных дисциплин еще до появления информатики и ВТ. Основная роль
при этом выпадала математике. Действительно, умение формулировать, записывать, проверять математические алгоритмы, а также точно исполнять их всегда составляли важнейший компонент математической культуры школьника. С распространением ЭВМ и программирования этот сектор математической культуры стал приобретать
самостоятельное значение, требовалось только дополнить его за счет
наиболее общезначимых компонентов алгоритмизации. Образован-
9
ная таким образом совокупность специфических понятий, умений и
навыков, определяющая новый элемент общей культуры каждого
современного человека и претендующая по этой причине на включение в общее школьное образование, получила название алгоритмической культуры учащихся.
Перечень и описание компонентов алгоритмической культуры, составленных на основе анализа общеобразовательных основ
алгоритмизации включал: понятие алгоритма и его свойства; понятие языка описания алгоритмов; уровень формализации описания;
принцип дискретности описания; принцип блочности; принцип
ветвления; принцип цикличности; выполнение (обоснование) алгоритма; организация данных.
Овладение перечисленными компоненты алгоритмической культуры имеет основополагающее значение для формирования навыка
составления алгоритмов – алгоритмизации и, следовательно, программирования для ЭВМ. Алгоритмическая культура школьника как
совокупность наиболее общих «допрограммистских» представлений,
умений и навыков обеспечивает некоторый начальный уровень грамотности школьника не только для его успешной работы в системе
«ученик – компьютер», но и в неформальных безмашинных системах
«ученик – учитель», «ученик – ученик».
Результатом исследований, направленных на выявление общеобразовательного материала по программированию для средней
школы, стало включение в учебный план массовой школы, к середине 1970-х гг. в курс алгебры 8 класса материала для беседы по
теме «Вычисления и алгоритмы», а позднее 11-часовой раздел
«Алгоритмы и элементы программирования».
В периодической методической печати все настойчивее ставится вопрос о введении в школу общеобразовательных курсов
(разделов), посвященных изучению элементов кибернетики, ЭВМ
и программирования.
Во второй половине 1970-х гг. внимание ученых-методистов
было привлечено к портативным микропроцессорным приборам –
микрокалькуляторам. С распространением дешевых программируемых калькуляторов тут же появились методические разработки
по использованию этих моделей как технического средства для
обеспечения обучения школьников программированию и даже для
управления учебным процессом.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]