Последовательное развитие ИКТ-компетентности на уроках информатики за счет привлечения дополнительных межпредметных знаний.
статья по информатике и икт (8, 9, 10, 11 класс) на тему

Последовательное развитие ИКТ-компетентности на уроках информатики за счет привлечения дополнительных межпредметных знаний.

Современный мир невозможно рассматривать без цифровых технологий. В последние десятилетия процессорные мощности электронных вычислительных машин росли бешеными темпами, что привело к проникновению технологий в самые неожиданные области человеческой деятельности. На данный момент ни один раздел науки не мыслит себя без компьютеризированной обработки информации.

Это приводит к тому, что современный человек должен не только уметь пользоваться прикладными программами, но и знать и понимать внутреннее устройство, структуры и принципы обработки данных.

Современная информатика не может более рассматриваться как самостоятельная дисциплина, но должна рассматриваться, как дисциплина метапредметная, то есть стоящая на стыке нескольких естественно-научных и математических дисциплин. Таким образом в процессе учебной деятельности необходимо учитывать эти особенности и соответствующим образом формировать у обучающихся компетентности более метапредметные, чем непосредственно ИКТ-компетентности.

В работе рассматривается вопрос обработки растровых графических изображений, как пример перехода от физических явлений из области оптики к цифровому представлению плоских проекций оптических изображений.

Актуальность работы обусловлена необходимостью формирования и развития у обучающихся компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий (ИКТ – компетентности) не только на базовом уровне использования широкого спектра информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), но и формирования осознанного и грамотного подхода к выбору и применению средств ИКТ.

ИКТ-компетентности являются частью метапредметных результатов освоения программы основного общего образования и необходимым компонентом программы формирования универсальных учебных действий.

На начальном этапе, в рамках основной образовательной программы формируется ИКТ-грамотность младших школьников. Именно на основе достижений младших школьников в области ИКТ и строится программа для основной школы. Таким образом необходимо определить основные понятия:

• ИКТ – представление информации в электронном виде, ее обработка и хранение, но не обязательно ее передача. Информационно-коммуникационная технология представляет собой объединение информационных и коммуникационных технологий;
• Грамотность – это динамичный инструмент (в самом широком смысле слова), позволяющий индивидууму постоянно учиться и расти;
• ИКТ-Грамотность - это использование цифровых технологий, инструментов коммуникации и/или сетей для получения доступа к информации, управления ею, ее интеграции, оценки и создания для функционирования в современном обществе

Функционирование в современном обществе отражает многообразие контекстов применения индивидуумом ИКТ-грамотности. ИКТ-грамотность предоставит индивидууму средства для успешной жизни и работы в экономически развитом или развивающемся обществе. Введенное понятие ИКТ-грамотности определяет, какими же навыками и умениями должен обладать человек, чтобы его можно было назвать грамотным в данном смысле. Перечень этих навыков и умений приведен ниже в порядке повышения сложности познавательных (когнитивных) действий, необходимых для их выполнения:

• определение информации – способность использовать инструменты ИКТ для идентификации и соответствующего представления необходимой информации;
• доступ к информации – умение собирать и/или извлекать информацию;
• управление информацией – умение применять существующую схему организации или классификации;
• интегрирование информации – умение интерпретировать и представлять информацию. Сюда входит обобщение, сравнение и противопоставление данных;
• оценивание информации – умение выносить суждение о качестве, важности, полезности или эффективности информации;
• создание информации – умение генерировать информацию, адаптируя, применяя, проектируя, изобретая или разрабатывая ее;
• передача информации – способность должным образом передавать информацию в среде ИКТ. Сюда входит способность направлять электронную информацию определенной аудитории и передавать знания в соответствующем направлении.

Переход от «знаньевоцентрического» подхода в обучении (знания ради знаний) к «компетентностному» обучению предполагает воспитание такого человека и гражданина, который будет приспособлен к постоянно меняющимся условиям жизни. За основу понятия компетентности взяты способность брать на себя ответственность, участвовать в демократических процедурах, общаться и обучаться на протяжении всей жизни, проявлять самостоятельность в постановке задач и их решении. В рамках работы используется следующее определение ИКТ-компетентности.

ИКТ-компетентность – это способность учащихся использовать информационные и коммуникационные технологии для доступа к информации, для ее поиска, организации, обработки, оценки, а также для продуцирования и передачи/распространения, которая достаточна для того, чтобы успешно жить и трудиться в условиях становящегося информационного общества.

Таким образом концепция ИКТ-компетентности предполагает, что учащиеся должны освоить не только основные принципы и навыки работы с цифровыми технологиями, но также получить знания о том, каким образом производится обработка информации и ее получение. В первую очередь такой подход предполагает, что по завершении обучения учащиеся смогут самостоятельно осваивать новые цифровые технологии.

Согласно данным выше определениям, необходимо включать в уроки не только предметные составляющие, но также и межпредметные для формирования как ИКТ-грамотности, так и ИКТ-компетентности.

В данном случае принципы ИКТ-компетентности и метапредметных навыков формируются путем развития канвы урока от исторической справки об опыте человечества в фиксации изображений окружающего мира, через физические принципы формирования и обработки оптических сигналов, к непосредственно принципам формирования дискретных сигналов из непрерывных с последующим кодированием сигнала в цифровой форме.

Принципы ИКТ-грамотности формируются посредством решения задач на определение количества получаемой информации в результате кодирования дискретизированного сигнала изображения.

В первую очередь такой подход призвен сформировать у обучающегося понимания метапредметной сущности рассматриваемого явления. Связь этого явления с реально существующими явлениями окружающего мира и взаимосвязь между теоретическими знаниями о материале с реально существующими объектами и процессами. Основой для выявления необходимости включения данного этапа является тот факт, что основное среднее образование в большей степени ориентировано на формирование у обучающегося знаний об окружающей действительности на основе объектов и явлений, которые можно увидеть невооруженным взглядом или ощутить. В этом смысле точные науки математического цикла вынуждены применять для объяснения сложных абстрактных математических понятий простые примеры из раздела дисциплин естественно-научного цикла с целью продемонстрировать обучающимся тот факт, что абстрактные понятия имеют непосредственное приложение к окружающему миру или могут объяснить какие-то очевидные процессы.

Таки образом, применительно к теме кодирования графической информации, у обучающего формируется понимание проблематики фиксации изображения в цифровом виде, для последующей передачи или обработки средствами цифровых технологий.

В дальнейшем у обучающегося формируется понимание основной проблематики перехода от аналоговых технологий (обработки непрерывных сигналов) к цифровым технологиям (обработки цифровых сигналов). В рамках рассмотрения этой проблематики, обучающийся закрепляет знания об основных принципах и идеях процесса дискретизации непрерывных сигналов. Получает основной терминологический аппарат для дальнейшей работы. Также у обучающегося формируется набор тезисов для дальнейшего обсуждения.

Ученикам предлагается рассмотреть непрерывный сигнал, как бесконечный набор отсчетов и сформулировать самостоятельно основную проблему хранения графической информации – бесконечность необходимого хранилища.

Ученикам предлагается самостоятельно предложить способы ограничения количества описываемых точек изображения и предложить методику дискретизации.

Таким образом могут быть сформулированы следующие цели:

• Мотивация к самостоятельной разработке сложного математического принципа дискретизации изображения
• Достигнуть понимания принципа перехода от непрерывного сигнала к дискретному
• Получить алгоритм дискретизации изображений

В продолжении обучающимся предлагается самостоятельно применить полученный алгоритм дискретизации изображения, путем представления несложной графической картинки в виде кода.

В результате анализа, полученного восстановлением из кода изображения обучающиеся должны прийти к следующим выводам:

• Дискретизация предполагает потерю информации.
• Дискретизация предполагает возможность создания кода для изображения.
• Дискретизация не позволяет восстановить изображение идеально.

Основными целями данного этапа являются:

• Сформулировать алгоритмический аппарат для дискретизации изображений.
• Сформулировать принцип потери информации при дискретном преобразовании непрерывных сигналов.
• Получить представление о количестве информации, получаемой при дискретизации непрерывного сигнала и динамике изменения значения количества информации при изменении параметров дискретизации.

Описанный выше подход позволяет расширить рамки простого урока информатики, где преподаватель указывает обучающимся только отдельные аспекты рассматриваемой проблемы, до качественно нового уровня, предполагающего привлечение дополнительных сведений из смежных дисциплин. Такой подход позволяет развивать в обучающихся способности к началам алгоритмического и математического анализа физических явлений.