Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Информационная культура в структуре и содержании начального образования 8
1.1. Анализ становления и развития информатики как учебной дисциплины 8
1.2. Особейности формирования и развития учебной деятельности младших школьников 22
Глава 2. Методические рекомендации по формированию информационной культуры в процессе обучения математике в начальной школе 44
2.1. Работа с алгоритмами 44
2.2. Кодирование информации..... 68
2.3. Обучение математическому моделированию 80
2.4. Использование компьютера в качестве средства контроля и оценки знаний ....96
2.5. Педагогический эксперимент 105
Заключение 119
Список использованной литературы 121
Приложение 138
- Анализ становления и развития информатики как учебной дисциплины
- Особейности формирования и развития учебной деятельности младших школьников
- Работа с алгоритмами
Введение к работе
Отличительной чертой современного этапа развития общества является стремительное проникновение информационных технологий во все сферы общественной жизни, что вызывает необходимость оценки сложившихся подходов к обучению, а также разработки новых.
В этой связи, создание перспективной системы образования, способной подготовить население нашей планеты к жизни в информационно - технологическом обществе, - одна из наиболее важных и актуальных проблем.
Отличительными чертами перспективной системы образования, как отмечается в докладе II международного конгресса ЮНЕСКО «Образование и информатика», должны стать:
фундаментализация образования, которая позволит существенным образом повысить его качество;
опережающий характер всей системы образования, развитие творческих способностей человека;
- большая доступность системы образования для населения нашей
планеты за счет широкого использования методов дистанционного обучения
и самообразования на основе информационных и телекоммуникационных
технологий;
- формирование информационной культуры человека.
Одним из приоритетных направлений совершенствования образования становится процесс его информатизации, предполагающий использование возможностей новых информационных технологий для развития творческого и интеллектуального потенциала обучаемого. Для этого необходимо сформировать у учащихся умения и навыки поиска информации, ее анализа, распространения и представления, а также способности вырабатывать обоснованные мнения, позволяющие предсказывать, планировать и контролировать события и процессы с наибольшей быстротой и наиболее эффективным образом. Большая часть профессиональной и предпринимательской деятель-
ности, которая все более опирается на такую, основанную на приобретенных знаниях, интеллектуальную активность каждого работника, неуклонно возрастает. Это вызывает необходимость владения основами информационной культуры, как одной из составляющей общей культуры человека.
Михайлиди СВ. определяет информационную культуру как сформи-рованную в процессе информационной деятельности систему знаний, умений, навыков и ценностных ориентации, выступающих в качестве средства осмысления явлений и принятия решений в информационной сфере (общение с информацией). Рассматриваемое понятие охватывает сложный комплекс знаний, умений и навыков. Традиционно этими вопросами занималась информатика, систематическое изучение которой начиналось в старших классах общеобразовательной школы. Но в связи с тем, что в последние годы акцент целей все более смещается с овладения чисто практическими навыками использования компьютеров к более широкой трактовке - формирование основ информационной культуры, то данный процесс необходимо начинать уже на более ранних ступенях обучения. Это инициирует пересмотр существующих методов, форм и содержания обучения, а также предполагает необходимость изменения методики преподавания базовых предметов начальной школы.
Разработкой методики изучения информатики в средней школе занимались И.Н. Антипов, Я.А. Ваграменко, Э.И. Кузнецов, А.А. Кузнецов, А.В. Каймин, В.М. Монахов, А.И. Сенокосов и другие.
Проблемы формирования информационной культуры на разных ступенях обучения исследовали Т.Д. Андрианов, Г.Г. Воробьёв, Г.Л, Луканкин, СВ. Михайлиди, В.Ю. Милитарёв, Т.Ф. Сергеева, И.П. Суханов и другие.
Развитию алгоритмического мышления учащихся посвящены работы В.П. Дьяконова, В.Г. Житомирского, В.М. Заварыкина, М.П. Лапчика, В.Ф. Ляховича и других; принципы использования компьютеров и программного обеспечения рассматривались в трудах А.Г. Гейна, А.П. Ершова, А.И. Жига-рева, Н.В. Макаровой, М.А. Путинцевой и других.
Принимая во внимание, что обучение в начальной школе должно проходить в условиях здравооберегающей среды, это накладывает ограничения на длительность использования компьютеров в учебно-воспитательном процессе. Поэтому необходимо осуществлять формирование информационной культуры младших школьников не только на занятиях информатикой, но и в процессе изучения-других предметов начальной школы.
Одним из возможных подходов является интеграция, которая позволяет в рамках разных предметных курсов осуществлять обучения способам деятельности, которые выступают компонентами информационной культуры, в частности, алгоритмированию, кодированию и моделированию. Математика как ни один другой предмет, имеет возможность для этого, так как в процессе её изучения ученики знакомятся с различными способами представления информации, изучают простейшие алгоритмы, учатся планировать действия при решении различного рода задач.
Таким образом, актуальность исследования процесса формирования информационной культуры учащихся младших классов на уроках математики обусловлена: ,
изменение парадигмы образования,
процессом информатизации образования,
распространением идей развивающего обучения.
Проблема исследования заключается в определении подходов к формированию информационной культуры на этапе начального образования.
Объектом исследования является процесс обучения математике в начальной школе.
Предмет исследования - методика формирования элементов информационной культуры у учащихся в процессе обучения математики в начальной школе.
Целью исследования является разработка теории и методики формирования информационной культуры у учащихся младших классов при обучении математике.
б Гипотеза исследования состоит в следующем: формирование информационной культуры младших школьников в процессе обучения будет с по-собствовать развитию их интеллектуальных способностей и повышению эффективности обучения математике.
Для достижения цели исследования и проверки сформулированной гипотезы потребовалось рассмотреть следующие задачи:
проанализировать психолого-педагогическую и методическую литературу по данной теме;
определить содержание и структуру понятия «информационная культура»;
изучить современное состояние информационной культуры учащихся;
4)разработать методику формирования элементов информационной культуры учащихся младших классов в процессе обучения математике.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы: изучение и анализ психологической, дидактической, методической и диссертационной литературы по проблеме исследования, программ, учебников, методических пособий по математике для начальной школы, обобщение опыта работы учителей начальных классов, анализ результатов обучения, педагогический эксперимент, качественный и количественный его анализ.
Научная новизна определяется тем, что в исследовании разработаны подходы к формированию информационной культуры в процессе обучения базовым курсам начальной школы.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что уточнена структура и содержание понятия «информационной культуры» на этапе начального образования, определены компоненты информационной культуры, формирование которых целесообразно осуществлять в процессе обучения математике в начальной школе.
Практическая значимость исследования заключается в разработке методических рекомендаций, позволяющих в рамках обучения математике младших школьников осуществить планомерное и целенаправленной формирование у них основ информационной культуры.
Методологической основой исследования являются основные положе-ния теории познания, психологии, логики, общей дидактики и труды ведущих отечественных и зарубежных,психологов, педагогов, математиков: Я.А. Вагра-менко, Н.Я. Виленкина, Л.С. Выготского, В.В. Давыдова, А.П. Ершова, Д.В. Занкова, Н.Б. Истоминой, В.А. Каймина, А.А. Кузнецова, МЛ. Лапчика, Г.Л.
Луканкина, В.М. Монахова и других.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:
Процесс распространения информационных технологий во все сферы общественной жизни инициирует пересмотр сложившейся системы образования на каждом её этапе.
Формирование информационной культуры должно стать неотъемлемой частью начального образования и может быть осуществлено в процессе обучения базовым курсам.
Процесс формирования информационной культуры охватывает сложный комплекс знаний и способов деятельности, способствует повышению эффективности предметного обучения, а так же позволяет создавать условия для интеллектуального развития учащихся.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения и результаты исследования докладывались и обсуждались на ежегодных научных конференциях Адыгейского государственного университета (1999, 2000,2001 2002 г.г., г. Майкоп) и на 4-ой международной научно-методической конференции в г. Сочи.
Результаты исследования используются в учебном процессе ряда школ г. Майкопа и республики Адыгея, г. Белореченска Краснодарского края, а также в процессе обучения студентов на педагогическом факультете Адыгейского государственного университета.
Анализ становления и развития информатики как учебной дисциплины
В течение последних десятилетий взгляды на то, как изучать информатику в школе, претерпевали изменения: от овладения "компьютерной гра-мотностью" учащихся к необходимости формирования "информационной культуры" школьника, расширения предметной области школьной информатики. Если раньше усилия разработчиков сводились только к созданию программ, учебников и учебно-методических пособий, то теперь уделяется внимание и процессу изменения средств и способов деятельности, перестройке методов и организационных форм обучения.
В нашей стране предмет "Основы информатики и вычислительной техники" был введен в программу обучения старшеклассников сравнительно недавно, в 1985 году. Исходя из накопленного опыта преподавания, наблюдается тенденция к снижению возраста учащихся, начинающих изучать эту дисциплину. Сегодня все отчетливее осознается необходимость переноса курса информатики из средней школы в начальную. Большинство учителей и методистов склоняются к тому, что информатика как учебный предмет в старших классах "опаздывает" с формированием навыков использования компьютера, что многие формируемые в рамках этого предмета умения являются не узкопредметными, а общеобразовательными. Преподавание курса информатики в начальных классах позволит [130]:
- во-первых формировать операционный стиль мышления, который может рассматриваться в виде совокупности таких фундаментальных навыков и умений, как планирование структуры действий, поиск информации, построение информационных моделей, инструментирование деятельности;
- во-вторых, использовать приобретенные учащимися знания и умения на других учебных предметах (методы работы с информацией, способы проектирования решения задач, планирование проверки полученного реше-ния);
- в-третьих, активнее развивать познавательные способности учащихся, используя компьютер в качестве инструмента решения учебных задач;
- в-четвертых, закладывать у учащихся основы научного мировоззрения за счет более раннего, чем сейчас, привития им навыков работы с моделями явлений на компьютере;
- в-пятых, формировать конструкторские и исследовательские навыки активного творчества с использованием современных технологий, которые обеспечивает компьютер.
Если в начале массового обучения информатике основы алгоритмизации закладывались лишь в старшей школе, то сейчас становится ясно, что целенаправленную работу над формированием алгоритмического стиля мышления целесообразно вести уже в начальных классах, так как у подростков стиль мышления уже фактически сложился, новые формы они воспринимают с трудом. Об этом свидетельствует опыт как российских, так и зарубежных исследователей.
На коллегии Министерства образования Российской Федерации, состоявшейся 22 февраля 1995 года было принято решение о пересмотре целей обучения информатике, как полноценного общеобразовательного предмета. Курс информатики в школе должен развивать системное, логическое мышление, а также алгоритмический стиль мышления учеников и избегать жесткой профессиональной ориентации. Причем, одним из трех важнейших аспектов общеобразовательной значимости назван алгоритмический аспект, связанный в настоящее время уже в большей мере с развитием мышления школьников и в качестве возможных инвариантов были предложены программы по изучению начального курса информатики. При этом перенос курса требует не просто адаптации содержания предмета к возрастным особенностям школьников, а кардинального изменения, как содержания, так и методики преподавания. В этом направлении и ведется работа в настоящее время.
Научно-исследовательские и конструкторские работы по компьютеризации обучения на основе деятельностного подхода и психологической теории учебной деятельности развернуты пока очень слабо, и для этого есть свои веские причины. Они связаны, прежде всего, с тем, что этот подход предъявляет серьезные требования к действительному анализу содержания объектов усвоения и структуры учебных действий и учебных операций, поскольку именно на этой основе может осуществляться интеграция предметного материала и его реализация с помощью компьютерных учебных средств [94]. Пока еще сравнительно мало сведений об учебных действиях и операциях, об их взаимопревращениях, поэтому в настоящее время трудно реализовать стратегию создания новых технологий обучения, хотя эта стратегия является сейчас наиболее перспективной с точки зрения разработки новых методов и нового содержания образования, в том числе в начальных классах.
Некоторые данные дают основание полагать, что компьютеры крайне необходимы при выполнении учащимися двух учебных действий - при прослеживании самого процесса происхождения определенных знаний и при моделировании выделяемого исходного отношения, задающего эти знания [80]. Уже давно и многократно были описаны внешние особенности первого учебного действия (например, при изложении особенностей знаменитого сократовского или эвристического метода обучения). Однако долго не было технических средств, позволяющих учащимся "своими руками" предмет-но (а не в словесном плане) реконструировать внутреннее содержание процесса происхождения тех или иных понятий. Этими средствами могут стать компьютеры, правильно "вписанные" в целостную учебную деятельность. Отдельные моменты учебного моделирования также хорошо известны и используются при построении различных графических схем, но в них выражаются внешние особенности усваиваемых знаний. Их внутреннее освоение может быть смоделировано в особых компьютерных системах, причем
само их функционирование может стать моделью учебных действий. Таким образом, одна из главных психологических проблем компьютеризации обучения, в том числе и информатики в начальной школе, связана с анализом содержания объектов усвоения и определением тех учебных операций в некоторых учебных действиях, которые наиболее эффективно могут осуществляться человеком с помощью компьютера. Результаты таких разработок могут стать действительной основой достаточно развернутой теории компьютерного обучения [14],
Особейности формирования и развития учебной деятельности младших школьников
Начальный период школьной жизни занимает возрастной диапазон от 6—7 до 10—11 лет (I—IV классы школы). Хронологически социально-психологические границы этого возраста в жизни ребенка нельзя считать неизменными. Они зависят от готовности ребенка к обучению в школе, а также от того, с какого времени начинается и как идет обучение в соответствующем возрасте.
В младшем школьном возрасте дети располагают значительными резервами развития. Их выявление и эффективное использование — одна из главных задач возрастной и педагогической психологии. Но прежде чем использовать имеющиеся резервы, необходимо подтянуть детей до нужного уровня готовности к обучению [10].
С поступлением ребенка в школу под влиянием обучения начинается перестройка всех его познавательных процессов, приобретение ими качеств, свойственных взрослым людям. Это связано с тем, что дети включаются в новые для них виды деятельности и системы межличностных отношений, требующие от них наличия новых психологических качеств. Общими характеристиками всех познавательных процессов ребенка должны стать их про извольность, продуктивность и устойчивость. Ребёнку на уроках с первых дней обучения необходимо в течение длительного времени сохранять повышенное внимание, быть достаточно усидчивым, воспринимать и хорошо запоминать все то, о чем говорит учитель.
Психологами доказано, что обычные дети в младших классах школы вполне способны, если только их правильно обучать, усваивать и более сложный материал, чем тот, который дается по действующей программе обучения. Однако для того чтобы умело использовать имеющиеся у ребенка резервы, необходимо решить предварительно две важные задачи. Первая из них состоит в том, чтобы как можно быстрее адаптировать детей к работе в школе и дома, научить их учиться, не тратя лишних физических усилий, быть внимательными, усидчивыми. В этой связи учебная программа должна быть составлена таким образом, чтобы вызывать и поддерживать постоянный интерес у учащихся [138].
Вторая задача возникает в связи с тем, что многие дети приходят в школу не только не подготовленными к новой для них социально-психологической роли, но и со значительными индивидуальными различиями в мотивации, знаниях, умениях и навыках, что делает учение для одних слишком легким, неинтересным делом, для других чрезвычайно трудным (и вследствие этого также неинтересным) и только для третьих, которые не всегда составляют большинство, соответствующим их способностям. Возникает необходимость психологического выравнивания детей с точки зрения их готовности к обучению за счет подтягивания отстающих к хорошо успевающим.
Еще одна проблема состоит в том, что углубленная и продуктивная умственная работа требует от детей усидчивости, сдерживания эмоций и регуляции естественной двигательной активности, сосредоточения и поддержания внимания на учебных задачах, а это в начальных классах умеют делать далеко не все дети. Многие из них быстро утомляются, устают.
Особую трудность для детей 6—7-летнего возраста, начинающих обучаться в школе, представляет саморегуляция поведения. Ребенок должен сидеть на месте во время урока, не разговаривать, не ходить по классу, не бегать по школе во время перемен. В других ситуациях, напротив, от него требуется проявление необычной, довольно сложной и тонкой двигательной активности, как, например, при обучении рисованию и письму [145]. Многим первоклассникам явно не хватает силы воли для того, чтобы постоянно удерживать себя в определенном состоянии, управлять собой в течение длительного периода времени.
На занятиях учитель задает детям вопросы, заставляет их думать, а дома то же самое от ребенка требуют родители при выполнении домашних заданий. Напряженная умственная работа в начале обучения детей в школе утомляет их, но это часто происходит не потому, что ребенок устает именно от умственной работы, а по причине его неспособности к физической саморегуляции.
С поступлением в школу изменяется положение ребенка в семье, у него появляются первые серьезные обязанности по дому, связанные с учением и трудом. К нему взрослые люди начинают предъявлять повышенные требования. Все это вместе взятое образует проблемы, которые ребенку необходимо решать с помощью взрослых на начальном этапе обучения в школе.
С точки зрения психологии можно отметить определенно: способности и интересы детей, поступающих в начальную школу, достаточно подготовлены для наглядного изучения предметов со стороны формы и величины. Богатство, точность и полнота представлений достигаются только в процессе воспитания и обучения, причем результаты в сильнейшей степени зависят от педагога [164].
Работа с алгоритмами
Умение планировать свои действия активно формируется у младших школьников в процессе школьного обучения, учеба побуждает детей вначале прослеживать план решения задачи, а только потом приступать к ее практическому решению. Поэтому, уже в начальных классах можно вести речь о формировании и развитии определённого стиля мышления - алгоритмиче-ского.
Основной элемент алгоритмического мышления — алгоритм. Алгоритмическое мышление является мышлением четкой формализованной логики последовательных рассуждений. Когда учащийся правильно описывает физический процесс на языке алгоритма, можно утверждать, что он сформулировал описание физического процесса абсолютно логично и последовательно [110].
Перед тем как перейти к методике формирования алгоритмического мышления у учащихся начальных классов сформулируем некоторые базовые понятия.
Рассмотрим простую жизненную ситуацию: что следует сделать, если нужно привлечь к решению задачи человека, незнакомого с её решением? Обычно поступают следующим образом:
- выбирают способ (метод, порядок) решения задачи и изучают его во всех подробностях;
- сообщают исполнителю выбранный метод в абсолютно понятном для него виде;
- исполнитель решает задачу строго в соответствии с выбранным методом.
Рассмотрим подробнее каждый из этапов.
Первый этап, обычно, не вызывает затруднений, так как для большинства встречающихся задач метод их решения либо известен из практики, либо подсказывается здравым смыслом, либо описан в литературе. Часто, главная трудность - из нескольких методов выбрать такой, который в наибольшей степени отвечал бы некоторым требованиям, например, минимальная трудоёмкость, максимальная эффективность.
Второй этап значительно сложнее. Дело в том, что если способ (метод) решения задачи описан произвольно, нет гарантии, что он будет верно понятен исполнителям. Поэтому описание метода следует выполнять в соответствии с определёнными правилами, а именно:
- выделить величины, являющиеся исходными для задачи;
- разбить процесс решения задачи на такие этапы, которые известны исполнителю и которые он может выполнить однозначно, без всяких пояснений; - указать порядок выполнения этапов;
- указать признак окончания процесса решения задачи;
- указать во всех случаях, что является результатом решения задачи.
Описание метода, выполненное в соответствии с этими правилами, называется алгоритмом решения задачи.
Составить такое описание обычно нелегко, но следуя ему, механически выполняя все указанные в нём этапы в требуемом порядке, исполнитель может всегда правильно решить задачу.
Более строго понятие алгоритма можно определить так: алгоритм - это метод (способ) решения задачи, записанный по определённым правилам, обеспечивающий однозначность его понимания и механического исполнения при всех значениях исходных данных (из некоторого множества значений) [ПО].
Общепринятое определение этого понятия звучит так: алгоритм - точное предписание, определяющее вычислительный про цесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результаy.[80]
Примером алгоритма может служить кулинарный рецепт приготовления блюда.
Рассмотрим простейший алгоритм — алгоритм заварки чая:
1. Подготовить исходные величины — чай, воду, чайник, стакан, ложку.
2. Налить в чайник воду.
3. Довести воду до кипения и снять с огня.
4. Всыпать в чайник чай.
5. Довести воду до кипения (но не кипятить), снять с огня.
6. Чай готов, процесс прекратить.
Таким образом, рассмотренная трактовка понятия «алгоритм» показывает, что алгоритм - это не что-то отвлечённое, а неотъемлемая часть повседневной жизни,
В частности, любые инструкции, любые распоряжения руководства должны быть сформулированы в виде алгоритма, чтобы они были однозначно понятны подчинённым.
Курс «Основы информатики» занимает особое положение в ряду прочих предметов, так как он учит работать с алгоритмами, что имеет важное значения в жизни.
