Теория и методика обучения информатике
статья по информатике и икт

Теория и методика обучения информатике

 «Основные цели и задачи изучения курса «Информатика»

в школе»

Абросимова Яна Валерьевна          

Оглавление

Введение        3

1.        Цели и задачи курса обучения информатике в средней школе и его адаптация                5

2.        Содержание курса ОИВТ        9

3.        Психолого-педагогические аспекты использования компьютера как технического средства обучения        13

4.        Развитие логического и алгоритмического мышления учащихся на уроках информатики        16

5.        Заключение        22

Список литературы        23

Введение

Технологический прогресс общества неизменно сказывается на структуре минимально необходимого образовательного уровня каждого человека. Развитие вычислительной техники и ее популяризация обусловило внедрение в базовый школьный курс такого предмета  как информатика.

Информатика в средней школе представлена с 1984/85 учебного года как отдельный предмет, обладающий собственной методикой изучения, имеющий свою структуру и содержание, неразрывно связанные с минимумом содержания науки информатики.

Анализируя методологическую и содержательную составляющие курса информатики в средней школе, можно выделить следующие основные этапы:

1984-1988 г.г. – апробация курса информатики в средней школе и преподавание ее на основе методики безмашинного варианта;

1988-1996 г.г. – разработка основного методического содержания курса информатики в средней школе и преподавание ее на основе КУВТ  отечественного производства;

1996-2000 г.г. – переход к новому техническому и программному обеспечению, отвечающему мировым стандартам и разработка новой методологической концепции преподавания информатики в средней школе;

2000 г. – по н.в. – интеграция информационных технологий в учебный общеобразовательный процесс, переход к использованию телекоммуникаций в учебном процессе.

Таким образом, четко прослеживается тенденция предмета «Информатика» от простой теоретической дисциплины, до обязательного основополагающего предмета среднего образования.

Эта тенденция является определяющей в разработке и исследовании различных методических и психолого-педагогических моментов преподавания информатики в курсе средней школы.

Тема настоящей методической работы – «Развитие логического и алгоритмического мышления учащихся на уроках информатики».

1. Цели и задачи курса обучения информатике в средней школе и его адаптация

Основной целью курса ОИВТ является обеспечение прочного и сознательного овладения учащимися основами знаний о процессах преобразования,  передачи и использования информации,  роли информационных процессов в формировании современной научной картины мира, привитие учащимся навыков сознательного и рационального использования ЭВМ в своей учебной,  а затем и в профессиональной деятельности.

Цели обучения информатике в школе: формирование у учащихся представлений о свойствах информации, способах работы с ней, в частности с использованием компьютера.

Задачи обучения информатике в школе:

• познакомить школьников с основными свойствами информации, научить приемам организации информации и планирования деятельности, в частности учебной, при решении поставленных задач;
• дать первоначальные представления о компьютере и современных информационных и коммуникационных технологиях;
• дать представления о современном информационном обществе, информационной безопасности личности и государства.

Содержание курса обучения регламентируется государственным образовательным стандартом по данному предмету.

Анализ государственного стандарта, а также базовых нормативных документов, в частности примерного календарного планирования по предмету, показал, что в своем первоначальном виде курс ОИВТ, предлагаемый школам содержит в себе множество недостатков и не адаптирован к условиям непрерывного развития информационных технологий.

Именно этот факт и послужил отправной точкой для разработки непрерывного  курса обучения ОИВТ в школе (2-11 классы), апробация которого ведется с 2003-2004 учебного года. В настоящее время учителя информатики гимназии работают по данной программе.

Программа в основном состоит из базового школьного курса ОИВТ и дополнена темами,  содержащимися в вопросах вступительных экзаменов (тестов) по информатике в высших учебных заведениях.

Преимуществом программы является ее четкая структурированность по основным разделам информатики и по годам обучения, что позволяет безболезненно варьировать содержание курса ОИВТ в зависимости от современного состояния развития информационных и телекоммуникационных технологий, и в то же время оставаясь в рамках требований госстандарта и нормативных методических положений. Структура программы показана на рисунке.

Цель программы достигается при решении следующих задач:

•        овладение языком информатики и умение использовать его для построения информационных моделей;

•        формирование умений использовать компьютер и программное обеспечение для решения практических задач.

В соответствии с программой и требованиями госстандарта

Учащиеся должны знать:

• что такое информация,  единицы количества информации;
• основные системы счисления;
• типы величин и формы их представления на компьютере;
• краткую историю развития ВТ;
• номенклатуру основных устройств ЭВМ,  их назначение и основные характеристики;
• назначение,  преимущества и общие принципы организации компьютерных сетей;
• правила работы и технику безопасности при работе на ПЭВМ;
• понятие алгоритма,  его основные свойства,  способы задания,  иллюстрировать их на конкретных примерах;
• способы организации данных;
• названия и назначение основных типов программного обеспечения;
• основные этапы решения задач на ЭВМ;
• основные операторы языка программирования;
• основные приемы отладки и тестирования программ;
• работу с массивами;
• основные типы моделирования,  что такое математическая модель;
• численные методы решения некоторых прикладных задач.

Учащиеся должны уметь:

• приводить примеры передачи,  хранения и обработки информации;
• переводить целые десятичные числа в другую систему счисления и обратно;
• оценить объем памяти,  необходимый для хранения некоторого текста при заданной системе кодировки;
• включить/выключить ПЭВМ,  осознанно работать с клавиатурой;
• работать с тренажерами и обучающими программами;
• писать программы на процедурном языке программирования для задач на уровне школьной программы;
• работать с готовыми программами (запускать, вводить данные в диалоге,  понимать смысл выводимых результатов);
• уметь строить информационные модели простейших систем.

При проведении урока информатики ученики каждого класса делятся на две группы,  занятия в которых по глубине изучения тем программы курса проводятся  дифференцировано согласно состава группы.

2. Содержание курса ОИВТ

Курс пользователя

Значимость “Курса пользователя ПЭВМ” с каждым годом всё возрастает в связи с компьютеризацией жизни общества.

Необходимость большого количества часов индивидуальной практической работы на ПЭВМ для более качественного усвоения материала привело к тому, что данный раздел информатики выделен из основной программы, как наиболее приоритетный.

Целью данного курса является - привить учащимся навыки сознательного и рационального использования ПЭВМ в своей учебной,  а затем и профессиональной деятельности.

Базовый курс ОИВТ

Задача данного раздела учебной дисциплины: формирование интереса, вооружение школьников навыками программирования на ПК. В содержании курса должна раскрываться социальная значимость предмета ”информатика”, формироваться информационная культура.

В старших классах планируется последовательное изучение отдельных, но логически взаимосвязанных тем, направленное на достижение следующих целей: развитие системного, логического и алгоритмического мышления учащихся, навыков и умений построения информационных, математических или физических моделей, технических навыков взаимодействия с компьютером, который выступает в роли технического средства обучения.

Особое внимание хочется обратить на курсовое проектирование и решение прикладных задач. Решение прикладных задач предполагает слияние двух дисциплин: информатики и математики (физики). Некоторые задачи из курса высшей математики с помощью информатики возможно рассмотреть уже в средней школе. Это позволяет достичь следующих целей:

• повысить интерес учащихся к обоим предметам;
• пробудить интерес к познавательной и исследовательской деятельности.

Этим же целям служит курсовое проектирование. Это новаторство в преподавании информатики. Методика курсового проектирования предусматривает решение учащимися задачи, формулируемой в какой-либо предметной области и связанной с формализацией и последующим решением с помощью ЭВМ. Такая задача, как правило, требует значительного времени для решения, системного подхода при разработке, имеет большой объем программирования. В процессе курсовой работы отрабатываются навыки программирования и отладки программ, учащиеся ощущают существенно новый социально-значимый уровень компетентности, развивают проф-определяющие качества личности, происходит ранняя социализация.

Таким образом, данная программа курса информатики способствует инициализации различных видов деятельности: познавательной, практической, эвристической, поисковой и личностно-ориентированной.

Курс информационных технологий

Обучение предполагает постепенное расширение и существенное углубление знаний, развитие умения и навыков учащихся, более глубокое изучение материала.

Умение использовать компьютер для решения задач основывается на глубоком понимании смысла звеньев основной технологической цепочки (объект - информационная модель - алгоритм - программа - результат - объект) и отношений между ними. При этом ключом к умению правильно и эффективно использовать компьютер является понимание метода информационного моделирования.

В данном курсе должен быть осуществлен перенос акцента со средства (компьютер и его программное обеспечение) на цель (решение конкретных задач), т.е. технологическая цепочка "объект - информационная модель - алгоритм - программа - результат - объект" должна изучаться во всей ее полноте с акцентом на ведущем звене "объект- информационная модель".

Цель курса: научить методу компьютерного моделирования и применения его в различных (выбранных) предметных областях.

Общей целью всей программы является выработка комплекса специалиста.
Под комплексом специалиста понимается:

• способность ученика к самостоятельному поиску идей;
• способность к принятию решений;
• необходимая система знаний и умений.
• Система знаний включает в себя как минимум следующее:
• владение языками программирования. (в школе имеется следующий языковый минимум: Basic);
• владение такими подходами к программированию как структурное и объектное программирование;
• владение математическим аппаратом;
• знание принципов разработки программ;
• знание принципов разработки алгоритмов;
• хорошее знание прикладных пользовательских программ.

Таким образом, использование данной программы не только делает школьный курс информатики «реальным», т.е. отражающим современное состояние развития ИКТ, но и методически обоснованным для использования в учебном процессе средней школы.

3. Психолого-педагогические аспекты использования компьютера как технического средства обучения

Познавательные процессы: восприятие, внимание, воображение, память, мышление, речь – выступают как важнейшие компоненты любой человеческой деятельности. Для того, чтобы удовлетворить свои потребности, общаться, играть, учиться и трудиться, человек должен воспринимать мир, обращать внимание на те или иные моменты или компоненты деятельности, представлять то, что ему нужно делать, запоминать, обдумывать, высказывать суждения. Поэтому, без участия познавательных процессов человеческая деятельность невозможна, они выступают как ее неотъемлемые внутренние моменты. Они развиваются в деятельности, и сами представляют собой особые виды деятельности.

Развитие человеческих задатков, превращение их в способности – одна из задач обучения и воспитания, решить которую без знаний и развития познавательных процессов нельзя. По мере их развития, совершенствуются и сами способности, приобретая нужные качества. Знание психологической структуры познавательных процессов, законов их формирования необходимо для правильного выбора метода обучения и воспитания.

Чтобы успешно развивать познавательные процессы в учебной деятельности, необходимо, искать более современные средства и методы обучения. Использование компьютера с его огромными универсальными возможностями и будет являться одним из таких средств.

С развитием современной информационной технологии, система “человек и компьютер”  быстро превратилась в проблему, которая касается всех членов общества, а не только специалистов, поэтому воздействие человека с компьютером должно быть обеспечено школьным образованием. Чем раньше мы это начнем, те быстрее будет развиваться наше общество, так как современное общество информации требует знаний работы с компьютером.

Предмет исследования – процесс развития познавательных процессов школьников, а именно – логического и алгоритмического мышления на уроках информатики.

Доказано, что процесс обучения школьников может быть более эффективным, если при объяснении  определенных заданий будет использован компьютер, так как:

• его использование оптимизирует деятельность учителя;
• применение цвета, графики, звука, современных средств видеотехники позволяет моделировать различие ситуации и среды, развивая при этом творческие и познавательные способности учащихся;
• он позволяет усилить познавательные интересы ученика.

Компьютер естественно вписывается в жизнь школы и является еще одним эффективным техническим средством, при помощи которого можно значительно разнообразить процесс обучения. Каждое занятие вызывает у детей эмоциональный подъем, даже отстающие ученики охотно работают с компьютером, а неудачный ход урока вследствие  пробелов в знаниях побуждает часть из них обращаться за помощью к учителю или самостоятельно добиваться знаний.

С другой стороны, такой метод обучения очень привлекателен и для учителей: помогает им лучше оценить способности и знания ребенка, понять его, побуждает  искать новые, нетрадиционные формы и методы обучения. Это большая область для проявления творческих способностей для многих: учителей, методистов, психологов, всех, кто хочет и умеет работать, может понять сегодняшних детей, их запросы и интересы, кто их любит и отдает им себя.

Кроме того, компьютер позволяет полностью устранить одну из важнейших причин отрицательного отношения к учебе – неуспех, обусловленный непониманием, значительными пробелами в знаниях. Работая на компьютере, ученик получает возможность довести решение задачи до конца, опираясь на необходимую помощь. Одним из источников мотивации является занимательность. Возможности компьютера здесь неисчерпаемы, и очень важно, чтобы эта занимательность не стала превалирующим фактором, чтобы она не заслоняла учебные цели.

Компьютер позволяет качественно изменить контроль за деятельностью учащихся, обеспечивая при этом гибкость управления учебным процессом. Компьютер позволяет проверить все ответы, а во многих случаях он не только фиксирует ошибку, но довольно точно определяет ее характер, что помогает вовремя устранить причину, обуславливающую ее появление. Ученики более охотно отвечают компьютеру и если компьютер ставит им «двойку», то горят желанием как можно скорее ее исправить. Учителю не нужно призывать учащихся к порядку и вниманию. Ученик знает, что если он отвлечется, то не успеет решить пример или выполнить задание.

Компьютер способствует формированию у учащихся рефлексии  своей деятельности, позволяет учащимся наглядно представить результат своих действий.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод об оптимальности и необходимости использования компьютера в качестве технического средства обучения, причем не только на уроках информатики. Единственным ограничением в этом плане являются санитарно-гигиенические нормы использования ПК в учебном процессе.

4. Развитие логического и алгоритмического мышления учащихся на уроках информатики

Предмет информатика очень легко реализует межпредметные связи, то есть при его изучении целесообразно практические задания по информатике наполнять различным предметным содержанием. Некоторые из примеров такой интеграции показаны в таблице.

Учебный процесс по информатике, направленный на формирование у учащихся навыков логического а вкупе с ним и алгоритмического мышления состоит из трёх этапов:

Первый этап - подготовительный - учащиеся знакомятся с некоторыми разделами точного знания, составляющими фундамент вышеупомянутого комплекса специалиста.

Второй этап - изучение техники работы - ученики овладевают методами и приёмами работы на ЭВМ, несколькими языками программирования и приобретают навык решения прикладных задач.

Третий этап - решение больших задач - ученик погружается в большую задачу, настолько сложную и трудоёмкую, что её можно считать задачей для профессионального программиста. Целью данного этапа является освоение методологии проектирования большой и логически сложной программы.

Основные методические принципы и идеи

1. Индивидуальный характер обучения - для каждого ученика строится индивидуальная программа.
2. Прикладной характер теории.

Это означает, что теория:

Даёт метод решения задачи.

Объясняет происходящие процессы и явления. (Данный пункт особенно важен, так как согласно ему, учащемуся, предлагается теоретическое знание не имеющее прямого применения к задаче, но необходимое для его развития.

3. Определение темпа обучения способностями обучаемого (технология дифференцированного обучения).

Для каждого вида работ, выполняемого учеником, существует некий минимум самостоятельности, который определяется в значительной степени интуитивно, из опыта работы с конкретным учащимся. Предполагается, что невыполнение данного минимума означает обыкновенную лень. Обязательный минимум имеет обыкновение повышаться в процессе обучения. Это разумно, - так как ученик в процессе обучения не просто овладевает суммой знаний, а развивает свои способности к обучению, к мышлению вообще. Иначе говоря, процесс обучения имеет не только скорость, но и ускорение.

4. Стержень учебного процесса - прикладные задачи.

Учащийся совершенствуется, идя от задачи к задаче. Каждая задача, - это его небольшой, но наглядный, практический успех, дающий заряд на дальнейшее движение. Трудная задача побуждает на получение недостающих знаний. Трудоёмкая задача побуждает на отработку своих трудовых навыков и умений организации интеллектуального труда. Большая задача развивает умение взаимодействовать с партнёрами по её разработке и т.д.

5. Языки программирования и прикладные программы играют роль инструмента и изучаются как инструменты.

В таких случаях возможны два варианта действий:

перед учащимся ставится задача, в решении которой главная проблема - использование языковых конструкций или специального метода (собственная же сложность задачи невелика);

учащийся продолжает заниматься как обычно, но задачи, которые он получает, настоятельно требуют нового метода.

6. Обязательным элементом решения почти каждой задачи, является аппарат (математический, физический и т.д.)

Возможно, это слишком громко сказано, но ведь у каждого свой уровень знаний, и исследованием можно заниматься и в области арифметики. Никто не гарантирует ученику, что он знает всё, необходимое для решения задачи. По большому счёту никто не гарантирует даже того, что эта задача решаема! Вполне может оказаться, что условие сформулировано, не вполне корректно, может случиться так, что потребуется специальное исследование, чтобы выяснения, что на самом деле делает программа. В конечном итоге ученик должен не просто решить задачу и проверить её парой - тройкой тестовых примеров - он должен быть способен защитить своё решение перед лицом любой критики.

7. Определённая свобода ученика в выборе решаемых проблем.

Никто не знает точно возможностей ученика. Ясно лишь то, что он должен стремится к наращиванию своей базы знаний. Видимо, учитель из своего опыта и знаний может предположить какой путь будет для ученика наиболее эффективным. Поэтому учитель определяет набор проблем, которыми ученик может заниматься, но этот набор достаточно широк, и учащийся имеет возможность выбирать (начало учебного процесса составляет исключение. Думается, что когда человек совершенно или почти совершенно не владеет предметом, он и не может иметь мнения (обоснованного) куда ему двигаться.).

8. Самоценность для развития мастерства - знание теории.

Параллельно с решением задач по разработке программ наиболее способные ученики стимулируются к изучению научных дисциплин. Такое изучение учеником ведётся полусамостоятельно, учитель играет роль консультанта.

9. Использование для закрепления материала метода проектов

Основные требования к использованию метода проектов заключаются в следующем:

1. Наличие значимой в исследовательском, творческом плане проблем или задач, требующих интегрированного знания, исследовательского поиска для ее решения. В этом плане задачи по информатике как нельзя лучше подходят для реализации этого положения, что еще раз подтверждает правильность выбора направления курса;
2. Практическая, теоретическая, познавательная значимость предполагаемых результатов;
3. Самостоятельная (индивидуальная, парная, групповая) деятельность учащихся.

К темам занятий можно применить следующие определения. Во-первых, соблюдена типичность, т.е. предполагается освоение методов решения наиболее типовых задач. Во-вторых, обеспечена содержательность заданий, и, в-третьих, реализована нетривиальность, т.к. курс содержит минимум похожих задач, решаемых по одному алгоритму.

Общую же схему изучения материала можно представить в виде такой схемы:

Т.о., используя весь арсенал доступных форм и методов работы с учащимися, основываясь на технологии дифференцированного обучения, и применяя широкую интеграцию с предметами школьного цикла, можно получить значительные результаты в развитии мышления школьников, что не сможет не сказаться на общих результатах успеваемости и качества знаний.

Конечно, пока рано говорить еще о каких-то конкретных результатах, поскольку работа по авторской программе идет только третий год, но можно с уверенностью сказать уже сегодня, что такая комплексная реализация методики преподавания спецпредмета, вкупе с информационными технологиями и подобной интеграцией способна дать определенные результаты.

5. Заключение

Можно сделать вывод, что при развитии логического и алгоритмического мышления учащихся появляются новые возможности для развития:

социальной и познавательной активности детей: имеется в виду уровень субъективного контроля ученика, интеллектуальная инициатива;

компетентности школьника как ученика: имеется в виду его самостоятельность, информационная грамотность, уверенность в себе, проявляющиеся в способности принять решение, а также ориентация на задачу и конечный результат, ответственность, социальная независимость;

способности ребенка к самореализации: в частности, стремление к реализации знаний в программных продуктах, в познавательной внеучебной деятельности, успешность реализации, удовлетворенность результатами деятельности;

Гармоничная  индивидуальность, соотношение практического и вербального интеллекта, эмоциональная стабильность, соотношение гуманитарных интересов и информационных потребностей, активности ребенка и его компетентности. НИТ детерминирует специальную педагогическую деятельность, обеспечивающую создание условий для развития интеллектуальной активности детей, гибкого открытого мышления, способности к коллективной деятельности, для воспитания ответственности за принимаемые решения.

И задача педагогов-исследователей, искать, апробировать и внедрять новые формы и методы работы, приводящие к таким результатам.

Список литературы

Агапова Р. О трех поколениях компьютерных технологий обучения в школе. //Информатика и образование. –1999. -№2.

Видинеев Н.В. Природа интеллектуальных способностей человека. –М., 1996.

Гершунский Б.С. Компьютеризация в среде образования. –М., - 1997.

Гончаров В.С. Типы мышления и учебная деятельность: Пособие по спецкурсу. –Свердловск, 1998.

Гребенев И.В. Методические проблемы компьютеризации  обучения в школе. //Педагогика – 1994. - №5.

Заничковский Е.Ю. Проблемы информатики – проблемы интеллектуального развития общества. // Информатика и образование. – 1994. - №2.

Калмыкова З.Н. Продуктивное мышление как основа обучаемости. –М., 1987.

Кубичев Е.А. ЭВМ в школе. –М.: Педагогика, 1986.

Лапчик М. Информатика и технология: компоненты педагогического образования. // Информатика и образование. – 1991. -№6.

Матюшкин А.М. Проблемные ситуации в мышлении и обучении. –Н.; Педагогика, 1982

Машбиц Е.И. Психолого-педагогические проблемы компьютеризации обучения. –М.: Педагогика, 1988.

Сутирин Б., Житомирский В. Компьютер в школе сегодня и завтра. //Народное образование, -1996. - №3. – С 21-23.

Щукина Г.И. Педагогические проблемы формирования познавательных интересов учащихся. – М., Педагогика, 1988.

Общая психология. –М., 1986.

Простое и сложное в программировании. / Авт. предисл. Е.П. Великов. –М.: Наука, 1988.

Развитие личности школьника в условиях новых информационных технологий. –М., 2001.

Развитие творческой  активности школьников. –М., 2003.

Некоторые сокращения и обозначения

КУВТ – комплекс учебной вычислительной техники

ВТ – вычислительная техника

ОИВТ – основы информатики и вычислительной техники

ЭВМ – электронно-вычислительная машина

ПЭВМ – персональная электронно-вычислительная машина

ПК – персональный компьютер

ИКТ – информационные и коммуникационные технологии