6. Сравнительный анализ традиционных методических систем обучения информатике и соответствующих учебников (Ершов – Кушниренко, Житомирский – Гейн, Каймин)

Андрей Петрович Ершов уделял большое внимание новым методам обучения и ОИ, которые долго не устаревают. В 83-84 г. появились его статьи о необходимости введения в ср. школу нового учебного предмета (к тому времени в шк. около 10 лет (Новосибирск) преподавалось программирование и ОИВТ) и благодаря его усилиям в 85г. вводится новый предмет. Разработал систему исполнителей, работал над снижением возрастной границы информатики. В 85г. появился первый учебник Ершова. В нем излагался новый язык, который назывался алгоритмическим языком ШАЯ или Е - язык. Вышла программная реализация языка для Ямахи. Программная поддержка языка на компьютере была разработана Кушниренко. Продолжатели: Кушниренко, Лебедев, Авербух, Гисина, (Первин, Гувалов, Гольцман - работают в переносе обучения в младшие классы). Основные положения МСО: явно цель обучения в учебнике Ершова не сформирована, но он отмечает, что основная цель школьного курса состоит в формировании представлений об основных правилах и методах реализации решения задач на ЭВМ и элементарным умениям пользования компьютером для решения задач. А также в ознакомлении учащихся с ролью ЭВМ и принципами работы с ЭВМ. Выделяются 3 важнейших комплекса вопросов, составляющих содержание компьютерной грамотности школьников, поскольку другая цель - это достижение компьютерной грамотности, ч/з достижения алгоритмической культуры, основным умением авторы считают умение алгоритмизации, понимаемое как необходимое и достаточное условие успешного общения человека и компьютера. Цель по Кушниренко: алг-ы стали существ частью окруж мира, без практич навыков «алгоритмирования» в современном обществе нельзя произвести многие операции на комп-ре. Сост-ть алг-м обдумать план некоторой буд деят-ти и зафиксировать его с помощью системы обознач-я. Вкачестве такого языка предложен алгоритмич язык. Задачи: 1) сформировать теорет представление об алгоритмах и способах их записи 2) обеспечить практич освоение алгоритм языка и навыков алгоритмизации. Содержание: 1. Понятие об алгоритме, его свойствах, средствах и методах описания алгоритмов (предпочтение при записях алгоритма отводится школьному алгоритмическому языку). А) Программа как форма представления алгоритма на ЭВМ. Б) основы программирования на одном из языков программирования (Бейсик, Рапира). В) практические навыки общения с ЭВМ. 2. Принципы действия, устройство ЭВМ и его основных элементов. Устройство изложено достаточно подробно, центр место занимает осн алгоритм работы процессора. 3. Применение и роль компьютера в производстве и других отраслях деятельности человека.4 в последнем варианте учебника рассматр ППО, но весьма незначительно. Вопросы прикладного программного обеспечения рассматриваются незначительно. Методы и формы проведения уроков традиционны, делаются попытки уроков-дискуссий, конференций, наблюдается разрыв теории и практики. Средства - только учебник. Попытка создать комплекс исполнителей. Основной недостаток учебников, чрезмерная математизация.

1) требование к уч-ку инф-ки: сделать учебник доступным реальной массовой школе, ориентируясь на др. уровень мат подготовки уч-ся.(простейшие знания из других предметов) 1 достоинство: после этого были сформированы 4 исполнителя: робот (работает на стеллаже с ячейками), чертежник (чертит на листе), измеритель (измеряет в определенной системе длин), черепашка(перемещается по полю из клеток) 2 дост-во: создание Е-языка – простота и доступность, похож на современные процедурные ЯП, легко осваиваемый преподавателями, исп-тся структурная независимость от комп-ра. Объективным достоинством является сама идея постепенности перехода от словесной записи алг-ма к программной. Объективный недостаток: может оказаться лишним звеном при изучении программирования

2) требование: сохранение в шк курсе ШАЯ. Недостаток: в 1-м учебном пособии излагались 3 языка: Е-язык, Бейсик, Рапира. Замечание учителей инф-ки: при изуч-ии инф-ки без ПК трудно понять разницу между м/у ними, и если имеется ПК непонятно зачем записывать алг-м на ШАЯ, а затем переводить на Бейсик.

3) требование: в учебнике должен описыв-ся один алгоритмич язык.

4) требование: предварительная мотивация всех конструкций и понятий алг языка и предполагается этих конструкций по след схеме:наглядная задача, треб-я для решения новой конструкции, рпимер исп-я конструкции для решения этой задачи, общий вид конструкции, формальное описание.

Такой методический подход конструкции можно назвать осн-й методической идеей МСО по Ершову от частного к общему.

Примерное тематическое планирование курса по Ершову 102 часа(34(10кл)+ 68(11кл)); без ВТ 68ч(34(10)+34(11))

10 класс: 1-предмет инф-ки. Понятие алгоритма(4ч)

2-простые команды(понятие исполнителя, робот, чертежник, введение в Е-язык)(8ч)

3-вспомогательный алг-м(понятие величины, метод послед-го уточнения, решение задач)(12ч)

4-составные команды, цикл с известным числом повторений (арифмет выражения)(10ч)

11 класс: 5-команда повторения, цикл «пока» (6ч)

6-условия команды ветвления («если», «выбор»)(6ч)

7-алгоритмы с рез-ми и алгоритмы ф-ий(10), решаются задачи, сост-ся ф-ии пользования.

8- табличные величины, массивы(8)

9- символьные величины(10)

10-устройство и работа ЭВМ(6)

11-применение ЭВМ(теоретический уровень)(16)

12-обзор. Контрольные мероприятия.(6)

Можно выделить основные методические положения Ершова, Монаха, Кушнеренко: 1. Ведущая роль алгоритмизации 2.При изучении алгоритмов используется школьный алгоритмический язык. 3.Разработан существующий практикум и комплекс Кушнеренко. 4. Система исполнителей. Переход от математических задач к наглядным практическим. Индуктивный подход изложения алгоритмических конструкций. Преподавание ведется как на машинах, так и без них. ДОСТОИНСТВА МС:

• простота и ясность школьного алгоритмического языка.

• предварительная мотивация изучения алгоритмических конструкций.

• удачно реализован индуктивный подход.

• Изложение осн понятий инф-кии и осн конструкций языков программир с опорой на наглядн геометрич представления учеников.

• исполнители (особенно важно для без машинного варианта).

• тщательная детальная проработка уроков.

• первый учебник по информатике.

• практикум по алгоритмическому языку.

• развитие алгоритмического мышления.

• (этот подход был развит при создании роботландии Первин, Зайдельман и др создатели. В этом пакете семейство значительно расшир-ся и он предусмотрен для нач школы)

НЕДОСТАТКИ МС:

• замечания к идее алгоритмизации.

• цель достижения информационной культуры определяется достижением алгоритмической культуры. (Аргументы против такого подхода: применение ЭВМ не огранич составлением алгоритмов, полнота и четкость постановки прикладной задачи обеспеч допусками и упрощениями, само понятие умение алгоритмизации не определено)

• умение алгоритмизации объявляется необходимым и достаточным условием успешного взаимодействия человека и ЭВМ (такой подход ошибочен).

• серьезной критике подвергается школьный алгоритмический язык (язык оторван от ЭВМ, если рассматривать его как язык ориентированный на человека, то он формализован; если уровень формализации доступен для реализации на ЭВМ, то он теряет доступность, как язык программирования он беден и теряет свои преимущества).

• мало внимания уделено программным средствам (создание и исполнение), т.е подготовка пользователя ЭВМ почти не рассматривается; нет техники работы на ЭВМ. полностью исключена из рассмотрения логика.

• нет языка программирования у Кушнеренко.

Методическая система обучения информатике по В.А. Каймину: основные идеи, история

становления, содержание, средства и методы обучения.

В 1987г министерство просвещения СССР- конкурс учебников по инф-ке. 1 место - никому, 2 место - учебник Кушниренко. В Москве в большинстве школ предост выбор учителям инф-ки м/у уч-ами Ершова и Каймина 31 из 33 выбрали учебник Каймина.

ЦЕЛИ: 1) компьютерная грамотность. 2) логическое мышление. 3) информационная культура (задачей минимума - овладение всеми учащимися компьютерной грамотностью, а максимум - формирование у них информационной культуры. Понятие комп грамотности связ-ся с понятием грамотности вообще. Компьютерная грамотность - это умение читать, писать, считать, искать информацию, применять для этого ЭВМ. Понятие информационной культуры связывается тесно с предметом информатики, как научной дисциплины, изучающей законы и методы пополнения и обработки информации на ЭВМ, т.е. под информационной культурой понимается работа на ЭВМ, общаться друг с другом, передавать информацию людям. В работе с ЭВМ информационная культура раскрывается в умениях решать задачи с помощью ЭВМ. Это предполагает умение ставить задачу, записывать алгоритмы, проводить отладку, создавать математическую модель. Не менее важной составляющей в информационной культуре является гуманитарная часть – выслушать чужую точку зрения и с уважением отнестись к ней, умение излагать и доказывать свою точку зрения, умение находить общее решение, составлять программу с в совместн деят-ти.) перечисленные умения предполагают необходимость определения логической культуры - это умение рассуждать, ставить вопросы, подбирать факты, доказывать и обосновывать выводы опираясь на логику.

Методика преподавания по данному учебнику машинно независима(годится для любого вида техники). Это на тот момент обеспечивало достижение единого уровня З и У, для учителей - обмен опытом. Опыт преподавания по Каймину обусловил внесение изменений в программу курса. Уточненная программа курса предполагает некоторую перекомпоновку существующей программы с добавлением логики, языка пролога и методов правильности алгоритмов. Курс рассчитан на 102 часа, рекомендован в 9-10 классах. Рекомендуется делить весь курс на 4, относительно самостоятельных блока. 9-ый класс: компьютерная грамотность и начало программирования. Стержнем служит лабораторная работа с клавиатурным тренажером, текстовым и графическим редакторами, БД, ЭТ. Главной задачей является приобретение учащимися устойчивых знаний и навыков в работе с информацией на ЭВМ; усвоение основной системы понятий информатики и формирование минимального уровня логической культуры; отладка на ЭВМ. Составление простых программ, умение составлять алгоритмы с методической точки зрения является обязательным. Ученики должны под руководством и контролем учителя составлять алгоритмы и сценарии программ. Это позволяет выявить ошибки перед их вводом в компьютер. Важно, что элементы языка программирования вводятся последовательно в процессе кодирования в ее более сложных алгоритмов.

10 -ый класс: решение задач на ЭВМ, возможности применения ЭВМ. задачи: (1п/г)представление о постановке задачи, подборе заданий и методов решений, опыт проведения вычислит экспериментов на ЭВМ. (2п/г)знание структуры и принципов работы вычислительных машин, знание возможностей применения ЭВМ.

1 - введение в предмет(инф-я, эл-ты и з-ны логики, постановка задачи)

2 - персональный ЭВМ, осн возможности, редактирование текстов, выполнение рисунков и чертежей, поиск инф-ии, организация базы знаний, эл-ты языка пролог, численные вопросы.

3 - основы алгоритмизации

4 - начало программирования (основа бейсик)

5 - решение задач на ЭВМ.

6 - основание инф-ки, понятие правильности алг-ов и программ, анализ правильности линейных, разветвленных, циклич алг-ов, понятие и виды моделей, инф-логич модели и задачи, законы инф-ки.

7 - основы выч техники.

8 - ЭВМ в развитии общества.

2 вида практикумов: 1) по овладению комп грамотностью и изуч применения ЭВМ, 2) по составлению алгоритмов и программ (исп языка пограммир-я). Для поддержки практикумов изготовлены методич пособие и задачник.

Методич особенности: 1)согласованное изложение теории и практики с опережением практич опытов, 2)рекомендуется распределение времени м/у лекционной, семинарской, лабораторной формами в соотношении 1:1:1 3) зачетная форма контроля.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МС Каймина:

1. расширение представления об информатике, введение раздела основ информатики и включение логики.

2. компьютерная грамотность заменяется 1) компьютерная грамотность в узком смысле слова (пользование готовыми программами) 2) информационной культурой, которая включает не только самостоятельное создание новых готовых продуктов, но и умение общаться друг с другом.

3. перенос в начало курса наработки навыков –оправдан, введен раздел «основание инф-ки», введение его представляется спорным, т к по времени занимает очень много.

4. решение задач на ЭВМ начинается от постановки задачи и заканчивается анализом результатов.

5. уделяется внимание развитию логического мышления а) рассматриваются элементы математической логики (понятия, суждения, высказывания); б) использование элементов языка ПРОЛОГ; в) работа с базами знаний; г) рассматривание принципов работы электронных логических элементов.

6. зачетная форма контроля: должна быть ориентирована на умение пользоваться в процессе решения задач источниками информации, а в перспективе - умение пользовать современными информационными технологиями.

ДОСТОИНСТВА:

- введение в курс информатики формальной логики и ее использование в курсе задач

- знакомство с современными программными продуктами

- красочно оформленный, хорошо иллюстрированный учебник

- включение в этапы решения задач составление сценария диалога

- введение в школьный курс сведений о логическом программировании

- ориентация на новые информационные технологии

- изложение элементов доказательного программирования

НЕДОСТАТКИ:

- низкий научный уровень содержания раздела основания информатики

- неоправданное расширение предмета школьной информатики (включение в информационную культуру З и Н по общению людей друг с другом и передача информации людям)

- методический просчет. Основная методическая задача - обучение технологии решению задач, основанной на технике построения алгоритмов с одновременным доказательством их правильности. Стремление писать без ошибок - технологический просчет

- недостаточный научный уровень при раскрытии содержания о логике.

- избыточный объем материала (пример: истина либо суждение, либо его отрицание)

Методическая система обучения информатике по В.Г. Житомирскому: основные идеи, история становления, содержание, средства и методы обучения.

Жит-й начал заниматься вопросами компьютеризации образования в сер 60-х. Его группа до сих пор работает в Екатеринбуржском университете, в 76 возглавил кафедру инф-ки и ВТ. Первый учебник для ср школ вышел в 1989. Под его руководством в Екатеринбурге был создан целостн программно-методический комплекс

Цель курса: подготовка шк-ков к жизни в информац-ном обществе, для чего их нужно научить основным принципами технологии решения задач на ЭВМ (рассказать об основных классах задач, решаемых на ЭВМ, основные этапы решения задач, суть информационных технологий ). По мнению авторов, курс обучения должен строится на 3-х основных базовых технологиях: составление моделей задач, составление алгоритмов решения задач, использование программного обеспечения.

Структура курса: в курсе 4 раздела: 1.знакомство с ЭВМ, первонач-е знак-ство с базовым ПО 2.первоначальные сведения о том, как поставить задачу, что такое модель решения задачи и каковы этапы решения задач на ЭВМ. 3.алгоритмизация- изучение технологии построения алгоритмов. 4.далее знакомится с базовым программным обеспечением, включая изучение основ языка программирования и осн. принципов строения ЭВМ. Курс разбит на 3 полугодия по 34 урока в каждом.

Главы в учебнике:

1. знакомство с ЭВМ

2. алг-м и его свойства

3. ветвление в алгоритме

4. цикл в алг-ме

5. вспомогат алг-мы

6. организация данных

7. язык программир-я данных

8. символьные переменные

9. информатика, как отрасль производства (ППО)

10. ЭВМ: устройство и сферы применения.

Авторы предоставили целостный прогр.-методический комплекс: учебник, книга для учителя, программное обеспечение, реализация для Ямахи, Корвета. Всего в учебнике более 500 задач и разбиты на 4 уровня сложности (на всех; на большинство; на хорошистов; на сильных). Основные типы задач: 1) решение вручную по алгоритму; 2) нахождение ошибок в готовых алгоритмах; 3) самостоятельное составление для задачи математической модели, алгоритма, программы; 4) работа на ЭВМ по решению задач. В книге для учителя все задачи разбиты по уровням сложности, указаны их типы, методология решения, основные ошибки при решении. Задачи разбиты по блокам, соответствующим достижению определенных дидактических целей: закрепление знаний, отработка навыков. Отмечены задачи для обязательного решения: А) основная цель курса: научить школьника решать задачи с помощью ЭВМ, для задач определенных классов предусмотрены исполнители со своим набором доступных действий; Б) знакомство с исполнителем как сочетанием инструмента и устройства управления, встречаемого и в других программных устройствах; В) показать широкое применение ЭВМ.

Авторы предлагают схему метод разработки любой темы курса:

1 пункт: разработка методической структуры темы, которая включает вычленение ядра (основных понятий, правил, У и Н); выделение дополнительного материала по этой теме;

2 пункт: подробный разбор решений задач (решение в ходе диалога учитель - ученик);

3 пункт: подбор и классификация задач по сложности, типу и дидактической насыщенности.

Программное обеспечение курса: исполнитель-Чертежник (прост, объясняет организацию данных в алгоритмах); исполнитель-Робот, Вычислитель (для отработки числовой информации, при составлении алгоритмов для реальных задач). Каждый из них работает в 4-х режимах: 1)ученик пишет программу, отлаживает. 2) режим трассировки, подробное комментирование готовых программ (для текущего контроля). 3) ученик может восстановить программу учителя по результатам ее работы. 4) учитель может создавать демонстрационные программы.

Учебное программное изучение: информ поиск системы, ЭТ, ТР,ГР, и учебный пакет «Симплекс метод», имеется микроЭВМ «Кроха» для изучения принципов работы ЭВМ.

Методические особенности: 3 составные части курса: 1) методически структурируют тему (ядро, основные понятия.); подробно разбирают процесс решения задач в ходе диалога: учитель-ученик; подбор задач по сложности, типу, дидактическим целям. 2) мотивационное обеспечение каждой темы: общая мотивация создается упором на решение жизненных задач, на применение ЭВМ в жизни. 3) авторы рекомендуют начать курс с изучения этапов решения задач. Демонстрируется универсальный подход к решению задач: модель, алгоритм, программа, результат, анализ решения. Например, в жизненных задачах нечеткая формулировка, поэтому построение матем-кой модели необходимо начинать с четкой постановки задачи: выделение осн-ых св-в объекта и т.д. Составление алгоритма - второй этап решения задачи, авторы учат сначала составлять алгоритм, а потом их записывать. Отказываются от ШАЯ, сторонники словесной записи алгоритма. Третий этап - программа. Четвертый - сопоставление результатов с моделью.

Осн идеи: 1) обучение решения задач проходя все этапы на ЭВМ, 2) внимание к разделу алгоритмизации как средству развития мышления 3) разведение во времени изучения методов орг-ии и ср-ми их формального языка. 4) на 1этапе записать алг-м на естеств языке 5) активное использование исполнителей.

Достоинства: вводят в мир инф-ки легко, увлекательно, доступно; практикум позволяет многое проверить на деле; курс очень полезен для среднего звена - носит ознакомительный характер; авторы впервые предложили цикл л/р (в котором используется прикладная матем-ка, элементы статистики, и др. Предложен новый прогр-ый продукт - прикладная программа “Оптима”; Конспекты глав; много задач.

Недостатки: низкий научный уровень при рассмотрении понятия алгоритм, исполнитель алгоритма. Нет физических принципов работы логических элементов, очень мало о прикладном программном обеспечении, нет графического редактора.