Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методика обучения и воспитания информатике. Учебное пособие
.pdf
Формирование новой фундаментальной науки требует решения трех основных задач: 1) определения предметной области;
2) создания системы основных понятий и аксиоматики; 3) разработки математического аппарата.
Создание аксиоматики т.е. фундаментальных соотношений, –
решающий момент в становлении любой науки. Аксиоматика вводится дедуктивным путем.
Вся система категорий (понятий) информатики состоит из
двух элементов:
1. Понятия, заимствованные информатикой из других наук
– информация (в традиционном шенноновском смысле), информационный шум, избыточность, бит, байт и другие понятия математической теории связи.
2. Система оригинальных понятий информатики:
Информационный ресурс (ИР). Это основное понятие, являющееся предметом информатики. ИР имеет две неразделимые стороны: формально-логическую (информационную) и семантическую (когнитивную). Когнитивный (от лат. cognition – знание, познание) означает познаваемый, соответствующий познанию. Первый аспект этого понятия (формально-логическая сторона) формируется в результате обобщения практики компьютеризации и развития инженерии знаний. Сам термин «инженерия знаний»
(Knowledge engineering) появился в США в 1977 г. на ранних этапах создания ИИ. Развитие формально-логического направления в
70-е годы в основном было связанно с практикой создания интеллектуальных систем, главная особенность которых состоит в наличии у них базы знаний и механизма их вывода.
Вторая фундаментальная категория информатики – социаль-
ная энтропия – это мера отклонения от некоторого состояния,
принимаемого за эталонное, оптимальное по критерию недоиспользования ИР. В теории информации Шеннона энтропия – это
мера неопределенности случайной величины любой природы. Социальная энтропия – новая категория информатики для характеристики управленческих процессов, уровня их осуществления.
Полезная работа (отдача) ЭВМ. Информационная работа во-
обще обеспечивает развитие объекта, перевод его в новое состояние. Полезная информационная работа наблюдателя, а значит и
ЭВМ как орудия наблюдателя, есть остаток от работы, затрачен-
21
ной на компенсацию энтропии самого наблюдателя, его неупорядоченности и исходной энтропии объекта.
Информационная среда – это весь набор условий для технологической переработки и эффективного использования знаний в виде
информационного ресурса. К информационной среде относятся аппаратные средства, программное обеспечение, телекоммуникации,
уровень подготовки кадров – специалистов и пользователей, формы
стимулирования, контроля, методы и формы управления, документопотоки, процедуры, регламенты, юридические нормы и т.д.
Иформационно-управленческий процесс в его полном виде –
не просто сообщение данных, а функционирование ИР – информдинамики, связанной с функционированием всей информационной среды, всех ее элементов, среди которых активными являются люди, а пассивными – технические средства и другие материальные ресурсы. Такой подход очень важен при создании интегрированных АСУ.
Напряженность информационного поля – это та сила, побу-
дительный мотив, с которым объект и его среда действуют на
управляющую подсистему, обеспечивая достижения объектом новой цели или перевода всей системы в новое целевое состояние в
течение определенного времени.
Искусственный интеллект. Слово «интеллект» (от лат. Intel
lectus) означает ум, рассудок, разум, мыслительная способность
человека. Учение об интеллекте развивается по трем направлениям. Первое связано с теорией эвристического поиска и созданием
машинных «решателей задач», относящихся к разряду творческих.
Второе направление связано с разработкой роботов, автономно
действующих в реальной среде и решающих нетривиальные задачи, поставленные человеком. Третье – главное – направление связано с коренной интеллектуализацией ЭВМ путем оснащения их
программно-техническими средствами высокого уровня, способными делать логические выводы.
Инструментарием, носителем ИИ являются ЭВМ, роботы,
экспертные системы, телекоммуникации. Непосредственным
толчком к выработке нового подхода к ИИ, его понимания как искусственного аналога социального интеллекта послужили разработки пятого поколения ЭВМ в начале 80-х годов. В Японии,
а затем сразу же в США, Западной Европе и с опозданием в 3–4
22
года в СССР были опубликованы проекты создания вычислительной системы пятого поколения, реализующей функции интеллекта, включая функцию абстрактного мышления. Главными элементами этой «социальной машины» являются: «супермозг науки» –
центральный процессор с быстродействием свыше 10 млрд оп/с.
Творческая система, интеллектуальные системы – это информа-
ционные комплексы, оснащенные ИИ. Творческие системы (Creative
Systems) не просто творят новые знания, не просто дают новое представление об объекте, новые управленческие решения – это могут делать информационные системы неполного цикла, – а творят, созидают
новые состояния объектов – предприятий, учреждений, технологий,
хозяйственных комплексов, т.е. обеспечивают их развитие. Эти системы обеспечивают автоматизированный, высокопроизводительный
процесс перевода знаний (книг, статей, патентов, квалификации людей) в ИР, т. е. в конкретные программы и решающие алгоритмы.
Квантификация знаний – это умственная (интеллектуальная)
деятельность всегда была областью, где нет метрики, где фигурируют лишь качественные, трудно определимые понятия.
Знания в виде информации можно учесть с помощью единицы
семантической информации – ранжированного бита.
Ранжированный бит – это информационная единица, отражающая величину системной, социальной ценности конкретного сообщения.
Отчуждаемые знания, становящиеся сообщениями,– это информационный ресурс, который может выступать в пассивной и
активной формах. К пассивной относятся такие формы существования знаний, когда они не связаны или слабо связаны с конкретными предметными областями (книги, статьи, патенты, банки данных). Активные формы существования ИР : модель, алгоритм,
программа, проект. Каждая из этих четырех активных форм ИР
может иметь разные степени общности, научно-технический уровень и завершенность (комплектность).
Информатика как учебный предмет в школе
Одной из областей человеческой деятельности, испытывающей активное влияние информатики, является система образования. Ветвь информатики, обслуживающая проблемы средней шко-
23
лы, получила название школьной информатики. Впервые в отечественной литературе этот термин введен в широкое употребление
в одноименном концептуальном документе, разработанном под
руководством А.П. Ершова.
Школьная информатика определяется как ветвь информатики,
занимающаяся исследованием и разработкой программного, технического, учебно-методического и организационного обеспечения применения ЭВМ в школьном учебном процессе.
Программное (или математическое) обеспечение школьной
информатики поддерживает информационную, управляющую и
обучающую системы средней школы, включает в себя программистские средства для проектирования и сопровождения таких
систем, а также средства общения с ними, ориентированные на
школьников, учителей и работников аппарата управления органами просвещения.
В области технического обеспечения школьная информатика
имеет своей целью экономически обосновать выбор технических
средств для сопровождения учебно-воспитательного процесса
школы; определить параметры оборудования типовых школьных
кабинетов вычислительной техники (КВТ); найти оптимальное
соотношение использования серийных средств и оригинальных
разработок, ориентированных на среднюю школу.
Учебно-методическое обеспечение школьной информатики
состоит в разработке учебных программ, методических пособий,
учебников по школьному курсу информатики, а также по всем
школьным предметам, которые могут испытывать методологическое влияние информатики, и по курсам, при преподавании которых планируется использование средств информатики.
Проблемы организационного обеспечения, связанного с внедрением и поддержанием новой информационной технологии учебного процесса, сложны и многообразны, особенно на первом этапе
компьютеризации школьного образования. Сюда, в частности, относятся: организационно-технические мероприятия по обеспечению и последующему сопровождению технической базы школьной информатики; организации разработки, тиражирования и доставки педагогических программных средств в школу; подготовка
и переподготовка кадров для всех уровней системы просвещения и
прежде всего школьных учителей, способных нести в массовую
24
школу информатику как новую научную дисциплину, как инструмент совершенствования преподавания других школьных предметов, как стиль мышления.
Школьный учебный предмет информатики не может включать
всего того многообразия сведений, которые составляют содержание активно развивающейся науки информатики. В то же время
школьный предмет, выполняя общеобразовательные функции,
должен отражать в себе наиболее общезначимые, фундаментальные понятия и сведения, раскрывающие существо науки, вооружать учащихся знаниями, умениями, навыками, необходимыми
для изучения основ других наук в школе, а также подготавливающими молодых людей к будущей практической деятельности и
жизни в современном информационном обществе.
На процессе формирования учебного предмета информатики
сказывается чрезвычайно малая временная дистанция между возникновением информатики как самостоятельной отрасли науки и включением в практику массовой общеобразовательной школы соответствующего ей нового учебного предмета. По этой причине определение содержания школьного курса информатики является очень непростой задачей, на решении которой продолжает активно сказываться процесс становления самой базовой науки информатики. Проблема также и в том, что даже целесообразность введения в школу
отдельного предмета информатики не является бесспорной.
В результате длительного теоретического и экспериментального исследования, начатого в начале 60-х гг. прошлого века, было
установлено, что фундаментальные основы кибернетического знания должны стать составной частью содержания общего школьного образования и что для решения этого вопроса требуется введение в систему школьных дисциплин отдельного учебного курса.
Основываясь на общенаучных представлениях о двух типах
организации материальных систем – физическом (вещественноэнергическом) и кибернетическом (антиэнтропийным), В.С. Леднев анализирует два ряда наук:
науки, изучающие вещественно-энергетическую организа-
цию материи (химия, космология, физика);
науки, изучающие кибернетическую (антиэнтропийную)
организацию материи (кибернетика, биология, комплекс антропологических наук, обществознание, техникознание).
25
При этом физика и кибернетика относятся к категории аспектных наук, т.е. наук, исследующих наиболее общие закономерности
соответственно веществено-энергетического и кибернетического
подходов к исследованию действительности. На этой же основе
складывается и концепция структуры содержания общего среднего
образования. Согласно этой концепции, в частности, выделяются
две группы общеобразовательных учебных дисциплин, которые
изучают два основных аспекта организации окружающего мира:
вещественно-энергетический и кибернетико-информационный.
Каждая их этих групп предметов является системой со своим системообразующим элементом. В случае вещественно-энергетического аспекта таким системообразующим предметом является физика, в случае кибернетико-информационного аспекта – кибернетика
(информатика). Кибернетико-информационная картина мира формируется практически всеми школьными предметами, однако только курс кибернетики (информатики) способен подытожить и обобщить полученные учащимися знания, т.е. выступить в качестве системообразующего фактора.
Таким образом, основываясь на описанной выше концепции
научной картины мира и исходя из того, что набор обязательных
учебных предметов предопределяется двумя факторами – обобщенной структурой деятельности и структурой объекта изучения,
В.С. Леднев делает основополагающий вывод об обязательном перечне учебных общеобразовательных предметов, в число которых
включается и кибернетика. Весьма примечательно, что курс кибернетики (информатики) – единственный новый общеобразовательный
учебный предмет, родившийся в ХХ веке, все остальные учебные
предметы для сферы общего образования – продукт ХIX века.
Важным в рассматриваемой проблеме является вопрос о том,
как изучать информатику в общеобразовательной школе – в отдельном учебном курсе, как дисциплину в составе одного из уже
имеющихся курсов или целесообразнее рассредоточить учебный
материал по информатике среди ряда учебных дисциплин. Рассматривая этот же вопрос применительно к общеобразовательному
курсу кибернетики, В.С. Леднев приводит следующие аргументы в
пользу отдельного учебного курса.
«Если учебный материал по кибернетике распределить между
различными учебными курсами, то в этом случае сведения об об-
26
ласти действительности, изучаемой кибернетикой и не входящей
составной частью в предметы других наук, будут систематизированы не по основным признакам, по которым они систематизируются в науке, а по второстепенным, так как будут излагаться в логике другого учебного курса. Это неизбежно влечет за собой формирование у учащихся неполных и даже искаженных представлений по области действительности, изучаемой кибернетикой. Более
того, такой путь исключает возможность формирования основных,
фундаментальных понятий кибернетики в рамках и логике понятийного и методического аппарата, выработанного этой наукой,
что является эффективным дидактическим средством формирования понятий. Понятия кибернетики, изучаемые в логике других
учебных курсов, оказываются инородными в их понятийной системе и будут восприняты учащимися как второстепенные, не
имеющие принципиального значения. Поэтому наиболее целесообразным решением вопроса о путях изучения кибернетики в
средней школе является выделение для ее изучения отдельного
учебного курса. Появление в содержании общего среднего образования нового учебного предмета влечет за собой необходимость
определенного переосмысливания роли тесно связанных с ним
учебных предметов и даже корректировки их содержания.
Эти изменения не могут не отразиться на характере и структуре межпредметных связей». Развивая эти выводы, В.С. Леднев
обосновывают положение учебного предмета «Информатика» в
структуре школьных учебных предметов: «Общее кибернетическое образование является базовым компонентом содержания общего образования. Это значит, что на него распространяется следующая дидактическая формула: всякий базовый компонент общего образования включается в содержание образования двояко –
в виде особого учебного предмета (сегодня это курс информатики)
и в виде «вкраплений» во все другие учебные предметы».
Методическая система обучения информатике. Общая
характеристика ее основных компонентов
Методическая система обучения информатике, как и любому
другому предмету, представляет собой совокупность пяти иерар-
27
Методы
Организацион-
ные формы
Цель
Содержание
Средства
обучения
Методическая система обучения
ЦЕЛЬ
(социальный заказ)
РУКОВОДИТЕЛЬ ЗАНЯТИЙ
(субъект обучения)
Планирование учебного процесса
Средства Методы Формы
Контроль, анализ и кор-
ректировка учебного процесса
ОБЪЕКТ ОБУЧЕНИЯ
Содержание
обучения
Цели
обучения
хически взаимосвязанных компонентов: целей, содержания, методов, средств и организационных форм обучения (рис. 1).
Рис. 1. Методическая система обучения
Методическая система обучения – это упорядоченная совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных методов, форм
и средств планирования и проведения, контроля, анализа, корректирования учебного процесса, направленных на повышение эффективности обучения школьников (рис.2).
Рис. 2. Взаимосвязь компонентов системы обучения
28
Н.В. Софронова отмечает, что специфика курса информатики
состоит в том, что наличие или отсутствие компьютерного класса
и тип ПЭВМ определяют, чему и как учить школьников, т.е. от
средств обучения зависят и задачи обучения, а следовательно, и
содержание, которое определяет методы и организационные формы проведения уроков. Так, в зависимости от конфигурации компьютеров, имеющихся в школе, других средств и возможностей
(например, доступ к Интернет) учитель варьирует содержание образования по информатике в пределах, допустимых стандартами
образования.
Характерные черты современной методической системы обучения:
научно обоснованное планирование процесса обучения;
единство и взаимопроникновение теоретической и практи-
ческой подготовки;
высокий уровень трудности и быстрый темп изучения
учебного материала;
максимальная активность и достаточная самостоятельность
обучающихся;
сочетание индивидуальной и коллективной деятельности;
насыщенность учебного процесса техническими средства-
ми обучения;
комплексный подход к изучению различных предметов.
Выводы
Область интересов информатики – это структура и общие
свойства информации, а также вопросы, связанные с процессами
поиска, сбора, хранения, преобразования, передачи и использования информации в самых различных сферах человеческой деятельности.
Предмет науки информатики образуется на основе широких
областей своих приложений, а объект – на основе общих закономерностей, свойственных любым информационным процессам в
природе и обществе.
Ветвь информатики, обслуживающая проблемы средней школы, получила название школьной информатики, которая занимается исследованием и разработкой программного, технического,
29
учебно-методического и организационного обеспечения применения ЭВМ в школьном учебном процессе.
Школьный учебный предмет информатики не может включать
всего многообразия сведений, которые составляют содержание
активно развивающейся науки информатики. Однако, выполняя
общеобразовательные функции, он должен отражать в себе наиболее общезначимые, фундаментальные понятия и сведения, раскрывающие существо науки, вооружать учащихся знаниями, умениями, навыками, необходимыми для изучения основ других наук
в школе, а также подготавливающими молодых людей к будущей
практической деятельности и жизни в современном информационном обществе.
На процессе формирования школьного учебного предмета
информатики сказывается чрезвычайно малая временная дистанция между возникновением информатики как самостоятельной
отрасли науки и включением в практику массовой общеобразовательной школы соответствующего ей учебного предмета – около
10 – 15 лет. По этой причине определение содержания школьного
курса информатики является очень непростой задачей, на решении
которой продолжает активно сказываться процесс становления
самой базовой науки информатики.
Методическая система обучения информатике, как и любому
другому предмету, представляет собой совокупность пяти иерархически взаимосвязанных компонентов: целей, содержания, методов, средств и организационных форм обучения.
Вопросы для самопроверки
1. Область интересов информатики.
2. Появление термина «информатика».
3. Взаимосвязь и разграничение информатики с кибернетикой.
4. Объект информатики как науки.
5. Предмет информатики как науки.
6. Как определяется школьная информатика.
7. Что поддерживает и включает программное обеспечение
школьной информатики.
8. Цель технического обеспечения школьной информатики.
9. Учебно-методическое обеспечение школьной информатики.
10. Проблемы организационного обеспечения школьной ин-
форматики.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]