Метод проектов при изучении табличного процессора MS Excel.
методическая разработка по информатике и икт (8 класс) по теме

Концепция курса информатики в общеобразовательной школе разработана в контексте общей концепции современного образования, которая формулирует в качестве глобальной цели образования: всестороннее развитие личности на основе её внутреннего потенциала в соответствии с лучшими культурно-историческими и научно-технологическими достижениями человечества. Информационная революция является значимым компонентом этих достижений.

Современные информационные технологии не только пронизывают повседневную деятельность человека, но и превращают мир в единое информационное пространство. Информатика сегодня несёт в себе значительный мировоззренческий заряд. Тем самым содержание базового курса должно отражать три важнейших аспекта общеобразовательной значимости курса информатики:

1. мировоззренческий аспект, связанный с формированием представлений об общих закономерностях информационных процессов;
2. «пользовательский» аспект, связанный с подготовкой к практической деятельности в условиях широкого использования информационных компьютерных технологий;
3. алгоритмический аспект, связанный в первую очередь с развитием мышления учащихся.

Таким образом, обучение в современных условиях должно быть ориентировано на развитие интеллектуальных и творческих способностей, на умение анализировать и логически мыслить, на целенаправленное исследование явлений и объектов. Такая концепция дает возможность информатике определять интегрирующую роль среди всех школьных дисциплин. За счет организации связей между предметами появляется возможность на уроках закреплять и углублять знания, полученные по другим предметам.

 При этом наибольшее значение будет иметь уровень развития мышления, который определяет способность человека оперативно обрабатывать информацию и принимать на её основе обоснованные решения. Информатика позволяет аккумулировать знания из разных предметных областей, что дает реальную возможность развития системного мышления у каждого учащегося. Главный способ мыслительной обработки воспринимаемой человеком информации - это её модельное представление.

Применение моделирования и использование различных информационных моделей при изучении информатики реализует взаимосвязь между многими областями знаний, что в свою очередь формирует у учащихся представление об общих закономерностях окружающего мира.

В своей работе я хочу  показать важность и  возможность развития  алгоритмического и творческого  стиля мышления учащихся  на примере использования  табличного процессора MS Excel, так как преподавание школьной информатики  часто затруднено в  классах гуманитарного профиля, а также в классах с недостаточной математической подготовкой. Нередко учителя увеличивают долю «пользовательского» направления в изучении предмета.

Применение табличного процессора MS Excel позволяет решать задачи всех алгоритмических конструкций различного уровня сложности и служит для развития  внимания, трудолюбия, настойчивости, творчества у учащихся.

Табличный процессор MS Excel может послужить для изменения методов преподавания математики, так как учебный материал, поддержанный компьютерной программой, позволяет повысить интерес к предмету и уровень усвоения материала.

Я, как учитель математики, считаю такое сочетание предметов очень продуктивным  в своей работе.

Работе с электронными таблицами  в курсе информатики в средней школе отводится 8- 12 часов. За это время можно успеть познакомить учащихся с  наиболее важными  элементами  приложения MS Excel ,отработать основные технологические приемы работы в среде табличного процессора, а также исследовать различные ситуации и решить некоторые практические задачи. Для рассмотрения применения ЭТ в других предметных областях (математике, физике, экономике и др.) отведенного программой времени я думаю не достаточно.

Общая структура освоения учащимися электронных таблиц в целом не отличается от структуры освоения текстового редактора. Но есть принципиальное отличие. Оно состоит в том, что учащимся требуется так формализовать связь между исходными данными задачи и требуемыми результатами, чтобы она стала реализуемой средствами электронной таблицы. По существу, это пропедевтика таких важных положений информатики, как необходимость при постановке задачи осуществлять формализацию связей между исходными данными и результатами, а также учитывать особенности используемых информационных технологий при формализации задачи в целом. При этом рассматриваются все аспекты курса информатики: пользовательский, алгоритмический, эвристический.

Исходя из того, что на уроках информатики стандартный класс (25 человек) делится пополам, то для удобства учеников и учителя, одна из групп оказывается более сильной и подготовленной  не только по информатике, но и по другим предметам. С этими учащимися  есть необходимость заниматься более продуктивно, так как для развития человека приобретают значимость умение собирать необходимую информацию, умение выдвигать гипотезу, делать выводы и умозаключения, использовать новые информационные технологии. Решить эти задачи можно проектным методом. В этом случае реализуется проблемное обучение, активизирующее и углубляющее процесс познания. Учащиеся обучаются самостоятельному мышлению и деятельности, системному подходу в самоорганизации, обучаются групповому взаимодействию. Если есть возможность, то было бы великолепно вести параллельно элективный курс по применению электронных таблиц в других предметных областях. Например, в экономике. Не берусь утверждать, что более слабым учащимся все это не нужно. Считаю даже, что все выше перечисленные навыки им пригодятся в большей степени, чем другим и послужат для их социальной адаптации. Но, исходя из имеющегося резерва учебного времени и из поставленных учебных и воспитательных задач, думаю, что на этой группе учащихся лучше реализовать пользовательский и частично алгоритмический аспекты обучения информатике более стандартными методами обучения. Предлагаю рассмотреть оба варианта.

Глава 2

Базовая программа темы «Табличный процессор»

Предлагаю следующий вариант планирования при изучении данной темы.

Так как в разных программах данная тема предлагается к изучению и в 8-х, и в 9-х, и в 10х классах, и количество отводимых уроков варьируется от 6 до 12,  то предлагаемый вариант может устроить разные программы.

Дано примерное почасовое планирование темы «Табличный процессор» на12 часов. Из них 10 учебных часов (5 часов теории и 5 часов практики) и 2 часа на зачетную работу. Один урок соответствует 2 учебным часам.

Для большей наглядности планирование представлено в виде опорных конспектов к урокам. Опорные конспекты могут быть использованы как учителем, так и учениками. В них указаны темы уроков, основные вопросы теории, темы практических, проверочных и лабораторных работ, даны указания к их выполнению, разобраны самые трудные моменты. Для учащихся, успевающих выполнить обязательную работу правильно и быстро, есть приложение с дополнительными задачами.

Метод проектов при изучении табличного процессора  MS Excel.

Самым продуктивным и оптимальным для решения учебных, педагогических и воспитательных задач урока является использование активных методов обучения.

Активные методы обучения построены на создании интеллектуально напряженной (проблемной) ситуации, характеризующейся наличием противоречия и неполноты предоставляемой информации. Истинная проблема всегда порождает ряд гипотез, на основе и для проверки которых будет сформулирован исследовательский вопрос. Итак, создание подобной ситуации побуждает учащихся пути решения проблемы для достижения заданной цели и тем самым активизирует мышление. А это, в свою очередь, порождает познавательную активность учащихся, стимулирует их исследовательскую деятельность.

Первым этапом работы над проектом должна выступать мотивация. Мотивация- это побудительная сила, запускающая начало какой- то деятельности. В качестве мотивации, запускающей процесс мышления и активизирующей познавательную активность учащихся, выступает потребность в решении проблемы.

Какой должна быть мотивация:

1. привлекательной: затрагивать эмоции и интерес;
2. изначально дающей представление о проекте в целом;
3. активизирующей на поиск путей решения;
4. соответствующей возможностям учащихся;
5. позволяющей реализовать свои способности;
6. кратковременной.

Для создания мотивации пользуются вопросами открытыми: Объясните почему…? На что похоже…? В чем различие? Как это происходит? и заданиями, направленными на создание ситуации выбора. Задания должны быть направлены на решение задач разными способами, на обобщение, обоснование, конкретизацию, логику рассуждения и т.д.

Проекты бывают:

1. исследовательские - требующие продуманных целей, актуальности, социальной значимости, исследовательских методов, в том числе экспериментальных работ, имеющие структуру, приближенную к научному исследованию;
2. творческие – не имеющие детально проработанной структуры;
3. ролевые;
4. прикладные или практико-ориентированные – отличающиеся наличием определенного результата деятельности участников проекта. Результатом работы над таким проектом может стать документ, программа действий, рекомендации, справочный материал, учебное пособие и др.;
5. информационные. Деятельность по данному типу проектов включает работу с источниками информации через их анализ, обобщение и сопоставление с известными фактами, а их результатом может стать написание статьи, аннотации, реферата, доклада и др.

Преимущество проектного обучения – проектное обучение обладает рядом преимуществ, так как позволяет ученику самостоятельно (при консультативной поддержке учителя) добывать знания, работая с многочисленными источниками информации, приборами и лабораторным оборудованием, в деловом общении со сверстниками. Развиваются коммуникативные умения и навыки. Учащиеся приобретают умение работать в группе, исполнять различные социальные роли, отстаивать свою позицию, брать ответственность за выбор решения, проявлять взаимоуважение, оказывать взаимопомощь, решать спорные вопросы. При работе над проектом учащиеся  получают возможность выбора различных видов деятельности и свободу их осуществления.

Проектное обучение учит методологии научного поиска, формирует новую роль учащегося в процессе обучения – от познания существующих зависимостей к моделированию процессов.

Этапы проектной деятельности:

1. постановка задачи
2. составление плана решения задачи
3. решение задачи
4. проверка правильности решения задачи
5. обобщение
6. оформление результатов и их практическое применение.

Из всех школьных предметов информатика наиболее тесно связана с математикой. Компьютер способствует выявлению учебных способностей к быстрому и успешному усвоению школьного курса математики, творческих способностей к научной математической деятельности. Компьютер является связующим звеном профессионального взаимодействия специалистов в системе «школа – наука – вуз». Компьютер не только средство решения и вычисления в математике, но и средство формирования новых умений, эстетического вкуса, получения новых зависимостей на основе обобщения различных частных случаев, развития математических способностей.

Можно предложить учащимся принять участие в проектной деятельности при изучении темы «Электронные таблицы». В нашей школе экологического образования для учеников старшей школы ведутся элективные курсы по экологии, биологии, химии, физике, математике. Учащиеся занимаются научно – исследовательской и экспериментальной работой, пишут исследовательские работы, доклады, участвуют в районных, городских, всероссийских предметных олимпиадах. При написании работ практически всегда требуется  табличная обработка произведенных расчетов, оформление графиков и диаграмм.

Одной группе учащихся, назовем их «логики», предлагается провести в электронных таблицах исследование решения логических задач, второй группе «графиков» - исследовать графические возможности MS EXCEL, третьей группе «экологов» - оформить результаты своих исследовательских работ с использованием электронных таблиц. Все выполненные проекты предлагается представить друг другу и на итоговой конференции школьного научного общества.

  Проект «логики»:

Особый интерес могут представлять для решения в электронных таблицах логические задачи. Их можно решать средствами алгебры логики или составить программу на языке Паскаль или решить в Excel.

Решим задачу: четверо друзей – А, В, С и Д решили пойти в поход. Но Д в последний момент отказался и высказал следующие предположения:

1. А не пойдет в поход, но В обязательно пойдет.
2. Не верно, что пойдут А или С.
3. В пойдет в поход,  или не пойдет С.
4. Если пойдет В, то пойдет в поход и С.

Если предположить, что все высказывания Д оказались истинными, то кто пошел в поход?

Рассмотрим все возможные комбинации исходных логических высказываний и определим истинность итогового выражения F.

Будем считать, что значение 1 –истина, а 0 – ложь.

Наша задача соответствует логическим выражениям:

1. =И (НЕ (А); В)
2. =И (НЕ (А); НЕ (С))
3. =ИЛИ (В; НЕ (С))
4. =ИЛИ (НЕ (В); С)
5. =И ( А; В; С; Д)

Из таблицы следует, что никто не пошел в поход.

Задача №2

Один из 4 мальчиков сломал часы. На вопрос отца дети дали следующие ответы:

1. Первый: «Испортил Миша или Коля»
2. Второй: «Испортил Витя или Вася»
3. Третий: «Не виноваты ни Коля, ни Миша»
4. Четвертый: «Часы сломал Витя или Миша»

Отец знает, что три ответа правдивы. Кто испортил часы?

Задача №3

Принцип действия четырехкнопочного кодового замка отвечает следующим условиям: «Замок открывается, если выполняются следующие четыре условия:

1. если не нажата кнопка 3, то нужно нажать кнопку 1 и не нажимать кнопку 4;
2. если нажать кнопку 4, то нужно нажать кнопку 3 и не нажимать кнопку 2;
3. не верно, что нужно нажать кнопку 2 или не нажимать кнопку 3, и все это притом, что не нажата кнопка 4:
4. не нажимая кнопку 4, нажать кнопку 1 и кнопку 3.

Как открыть замок?

«Логики» могут рассмотреть также и решение задач на  построение информационных моделей в среде электронных таблиц.

Рассмотрим следующую задачу: Вы написали книгу, состоящую из 170 страниц, издали ее и хотите продавать  в одном из книжных магазинов города. По какой цене будет продаваться книга в магазине, если торговая наценка составляет 25%, налог с продаж -3%, а вы, как автор, хотите получать по 100 рублей за экземпляр?

Для решения задачи учащимся надо построить ее информационную модель. Для этого из имеющейся информации нужно отобрать существенную с точки зрения цели моделирования. Учащиеся должны выбрать цену автора, наценку и налог с продаж. В качестве представления модели удобно использовать таблицу. Ученики могут предложить несколько вариантов информационных моделей этой задачи. В итоге должна появиться модель, наиболее удобная для редактирования данных в случае изменения условия задачи.

Задачу усложним. Пусть у автора были  подготовлены для реализации несколько книг по разной цене. Как использовать данную модель?

1. ввести в таблицу название книг
2. использовать абсолютную адресацию ячеек

Этой же группе учащихся можно предложить решение оптимизационных задач  в среде электронных таблиц.

Пусть требуется решить задачу:

В колхозе надо распределить площадь между двумя культурами в соответствии со следующими данными:

Кроме того, заданы ресурсы производства:

Земли – 1800 га, человеко- дней -8000.

Величины x и  y являются неизвестными и подлежат определению.

Построение математической модели задачи включает в себя:

1. задание целевой функции;
2. задание системы ограничений;
3. требование неотрицательных переменных.

Решим задачу по максимуму прибыли.

Ограничения имеют следующий вид:

1. по площади: x + y <= 1800
2. по человеко-дням: 2x + 10y <=8000, откуда  x + 5y <= 4000
3. x >=0, y >=0
4. для прибыли имеем формулу

P=6*10x +8*15y -50x -80y = 10(x+4y)

Учтя все условия задачи, приходим к ее математической модели: среди неотрицательных, целочисленных решений системы

x + y <= 1800 и x + y <= 4000 найти такое, которое соответствует максимуму функции F = 10( x + 4y )

Заполним расчетную форму в табличном процессоре Exsel

Решим задачу.

Таким образом, x = 1250(га), y = 550(га)- искомый оптимальный вариант распределения площади пашни между двумя культурами, при котором достигается максимальная прибыль, и выполняются все условия задачи.

Задачу можно решить графически.

Y1(x) = 1800 – x

Y1(x) = (4000 – x)/5

Еще одна задача на оптимизацию:

Предположим, что мы решили производить несколько видов конфет: «А», «В» и «С». Известно, что реализация 10  килограммов конфет «А» дает прибыль 9 у. е., «В» -10 у. е., «С» - 16 у. е.. Конфеты можно производить в любых количествах, но запасы сырья ограничены. Необходимо определить, каких конфет и сколько десятков килограммов необходимо произвести, чтобы общая прибыль от реализации была максимальной.

Нормы расхода приведены в таблице:

Составим и заполним таблицу:

Опишем ограничения:

Изменяются ячейки $B$3:$B$5

Из решения видно, что оптимальный план выпуска предусматривает изготовление 80 кг конфет «В» и 20 кг конфет «С». Конфеты «А»  производить не стоит. Полученная прибыль составит 400 у. е.

Эта же группа учащихся может рассмотреть вопрос о решении задач с использованием логических выражений.

Предложим им разработать таблицу для зачетного урока по теме. Задача ставиться следующим образом:

Ученики сдают зачет, который предусматривает систему оценивания «зачет» или «незачет». Оценка «зачет» ставится, если из 10 вопросов верно отвечено больше чем на половину вопросов, т. е. на 6 и больше, в противном случае ставится оценка «незачет».

Требуется продумать какие данные надо занести в таблицу, какие задать формулы, создать саму таблицу.

Решение логических и оптимизационных задач поможет расширить сферы  интересов учащихся, поможет познакомиться с тематикой других наук, послужит для воспитания работоспособности, гибкости мышления, научит методике подготовки исследовательской работы и ее защиты, послужит для обучения исследовательской деятельности.

Вторую группу учащихся, которых мы назвали «графики», попросим заняться  исследованием графических возможностей табличного процессора MS Excel.

Им предлагается рассмотреть построение графиков функций. Начать можно с более простых примеров.

Задача 1. Построить графики следующих функций:

Y1(x) =x- 1

Y2(x) = x+ 1

Y3(x) = 10 * Y1(x) / Y2(x)

Диапазон изменения аргумента -  с шагом 0,2

Задача 2

Решить систему уравнений:

     Y =  +

      Y =  -

Выберем шаг по оси  ОХ  -  0,2 и диапазон по оси ОУ   от -6 до +6

Составим таблицу

Решением системы будет отрезок

Участники этой группы могут рассмотреть различные задачи, связанные с работой с «Мастером диаграмм».

Группа может провести опрос учащихся класса, например, на тему их интересов,

как пользователей Интернет и представить результаты в виде диаграммы.

Задача №3

Задача №4

Построить диаграмму успеваемости класса в 1 триместре:

В классе 30 человек.

Задача№5

Найти все корни уравнения :

  x +2x+ 5x+ 8x- 7x – 3 = 0

Найдем значения функции на промежутке от -10 до 10 с шагом 1.

Определим по результатам вычислений, что функция меняет знак на промежутке от -3 до 1 и можно сделать вывод, что уравнение имеет три действительных корня. На этом промежутке осуществим более точное табулирование функции с шагом 0,1.

Результаты  табулирования функции дают 3 изменения знака от -3 до 1, что свидетельствует о наличии корней. Построим график для табулированной функции.

С помощью команд  СЕРВИС \ ПОДБОР ПАРАМЕТРА  определим корни уравнения.

Группа «графиков»  может выполнять задания различной сложности в зависимости от того, как сами учащиеся определят свои задачи и возможности.

Главное, чтобы работа в проекте стимулировала интерес учащихся к определенным проблемам, предполагающим владение некоторой суммой знаний для решения одной или целого ряда проблем,  и дала возможность применить полученные знания на практике.

Третья группа учащихся, которую мы назвали «экологи», может применить работу в  табличном процессоре для  выполнения и оформления своих исследовательских работ в области экологии, биологии и химии.

В нашей школе уже на протяжении 10 лет ведется экспериментальная научно- исследовательская работа по многим дисциплинам: биологии, химии, экологии и др. Работает школьная Малая Академия Наук. Учащиеся работают с учителями нашей школы, а также с преподавателями ЛГУ, РГПУ им. Герцена, гидрометеорологического института. Они ведут исследовательскую работу, пишут рефераты, выступают на районных, городских, всесоюзных олимпиадах.

Эта работа требует умения оформлять результаты проведенных исследований.

Очень часто требуется умение работать в табличном процессоре.

Видовое разнообразие древесной растительности парка ТЮЗ:

Стоимость профилактических работ по уходу за здоровым деревом – 500 рублей

Стоимость лечения больного дерева – 1200 рублей

Работы проводятся по различной тематике:

1. экологическое состояние рек  Санкт - Петербурга
2. Утилизация отходов города
3. Причины загазованности атмосферы микрорайона
4. Состояние растительности микрорайона и Центрального района
5. Влияние кислородного коктейля на здоровье учеников школы и др.

Я постаралась показать, что метод проектов позволяет организовать творческую и исследовательскую работу учащихся, а также дает возможность каждому получить необходимое и доступное количество знаний.

Результаты выполненных проектов оформлены и представлены либо на обобщающих занятиях по теме, либо на итоговой школьной конференции, либо на районных и городских олимпиадах. Но каждый ученик старших классов (9-11) нашей школы имеет возможность показать результаты своей внеучебной деятельности другим.  

Таким образом, можно сделать вывод, что компьютерные технологии в школе оказывают влияние и на формы организации учебного процесса и на содержание учебного материала.

Информационные технологии позволяют по-новому взглянуть на школьные предметы, дают необходимый научно-методический аппарат для их анализа и обновления, являются одним из факторов развития содержания образования.