Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Теоретические основы формирования у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители»
1.1 Формирование у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители»: состояние и тенденции 15
1.2 Анализ методических подходов к формированию у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» 33
Выводы первой главы 63
Глава 2 Разработка и экспериментальная проверка методической системы формирования у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» с использованием экранных объектных сред
2.1 Целевой, содержательный и процессуальный компоненты методической системы использования экранных объектных сред для формирования у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» 66
2.2. Экспериментальная проверка методической системы использования экранных объектных сред для формирования у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» 97
Выводы второй главы 118
Заключение 119
Литература
- Формирование у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители»: состояние и тенденции
- Анализ методических подходов к формированию у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители»
- Целевой, содержательный и процессуальный компоненты методической системы использования экранных объектных сред для формирования у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители»
Введение к работе
Актуальность исследования. Отличительной чертой современного состояния информатики как учебного предмета является существенное изменение возрастных границ ее преподавания. В связи с внедрением этого предмета в начальную школу вопросы отбора содержания и методики пропедевтики информатики составляют одно из приоритетных направлений педагогических исследований и разработок1.
Основные задачи информатики как учебного предмета общеобразовательной школы — формирование информационной культуры учеников, развитие логического, алгоритмического и системного мышления, коммуника-тивных способностей — определены в нормативных документах , обоснованы в исследованиях Г.А. Бордовского, Я.А. Ваграменко, А.А. Кузнецова, В.М. Монахова, И.В. Роберт, В.В.Рубцова, В.Ф. Шолоховича и многих других отечественных ученых.
В последние годы широко исследовались вопросы теории и методики преподавания отдельных разделов информатики начальной школы (СВ. Ильченко, В.А. Самойлов и др.); были выявлены педагогические условия развития младших школьников в процессе обучения информатике (Н.Л. Королева и др.); анализировалось соотношение компьютерной и традиционной технологий обучения (А. Борк, А. Матюшкин-Герке и др.); рассматривались проблемы, связанные с использованием компьютеров в решении общих задач обучения, воспитания и развития учащихся (О.Ю. Бахтина, Р. Вильяме, К. Клейман, Ю.О. Овакимян и др.). Различные психологические аспекты использования информационных технологий на ранних этапах процесса формирования учебной деятельности, для организации ее индивиду альных и совместных форм исследовались в связи с проектированием и разработкой образовательных сред (Е. В. Высоцкая, А. Г. Крицкий, Н. И. Поливанова и др.).
В работах А. А. Кузнецова, С. А. Бешенкова, М. П. Лапчика и других исследователей отмечается, что курс информатики для начальной школы должен носить общеобразовательный, мировоззренческий характер. В связи с этим становится актуальным пересмотр как содержания, так и методики преподавания ставших традиционными курсов основ алгоритмизации и программирования, которые составляли существенную часть информатики старшей школы (А.П. Ершов, А.Г. Кушниренко), ориентированной в основном на предпрофессиональную подготовку учащихся выпускных классов.
Вместе с тем, ряд наработок в области преподавания информатики могут и должны быть сохранены и использованы при проектировании программ и отборе нового содержания. Ю.Н. Афанасьев, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер и другие авторы отмечают высокий мировоззренческий потенциал обучения созданию и использованию формальных исполнителей при формировании информационной культуры учащихся. Эти и ряд других важных элементов содержания после соответствующей переработки могут использоваться для преподавания информатики и в начальной школе.
К формированию понятий алгоритм и исполнитель в пропедевтическом курсе информатики на сегодняшний день определилось несколько методических подходов. Некоторые авторы (А.Л. Семёнов, А.В. Горячев, Е.Н. Челак и др.) предлагают решить эту задачу без использования вычислительной техники; другие разработчики (Г.А. Звенигородский, Ю.А. Первин и др.) уделяют особое внимание управлению формальными экранными исполнителями; третьи (С. Пейперт, Т. Виноград и др.) - делают упор на организацию учебных ситуаций конструирования исполнителей. Реализация данных подходов, с одной стороны, показывает их эффективность, с другой — делает очевидной необходимость их методической интеграции. Одним из средств такой интеграции могут являться экранные объектные среды, обес печивающие возможность создания учебных ситуаций как конструирования, так и управления формальными исполнителями на доступном младшему школьнику уровне.
Анализ современного состояния проблемы разработки методики пропедевтики информатики позволяет усмотреть определенные противоречия. Среди них отметим противоречия между:
потребностью общества в гражданах, обладающих информационной культурой, и недостаточной методической обеспеченностью системы формирования основ этой культуры в начальной школе;
значительным познавательным и деятельностным потенциалом, заложенным в содержании темы «исполнитель», и отводимой этой теме вспомогательной роли при формировании понятия «алгоритм»;
потребностью современного образования в системной организации формирования у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» и разрозненностью частных методических подходов к ее преподаванию и использованию в этом процессе средств компьютерной поддержки.
Соответственно, проблему нашего исследования можно определить следующим образом: существующие методики обучения информатике в начальной школе в недостаточной степени обеспечивают пропедевтическое формирование системы основных понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители».
Необходима разработка методики обучения и обеспечение возможности поддержки ее компьютерными средствами, ориентированная на формирование у учащихся понятий, соответствующих современным требованиям к их качеству.
Объект исследования — формирование у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в курсе информатики начальной школы.
Предмет исследования — формирование понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» с использованием экранных объектных сред в курсе информатики начальной школы.
Цель исследования — разработать методическую систему формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» у младших школьников с использованием экранных объектных сред.
Гипотеза исследования — формирование понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в пропедевтическом курсе информатики будет более эффективным по сравнению со сложившейся практикой, если:
рассматривать принцип дополнительности системного, деятельностного и информационного подходов как ключевой при формировании понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители»;
в качестве ведущего средства формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в пропедевтическом курсе информатики использовать экранные объектные среды;
для формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» у младших школьников разработать методическую систему поддержки собственной деятельности детей в ситуациях конструирования и управления формальным исполнителем.
Для решения проблемы исследования, достижения его цели, подтверждения обозначенной гипотезы и в соответствии с предметом исследования определены следующие задачи исследования:
Выявить особенности формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» у младших школьников.
Определить возможности использования экранных объектных сред при формировании понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в начальной школе.
Разработать целевые, содержательные и процессуальные компоненты методической системы формирования понятий содержательной линии «Ал горитмы и исполнители» в курсе информатики начальной школы с использованием экранных объектных сред. 4. Экспериментально апробировать разработанную методическую систему формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в курсе информатики начальной школы с использованием экранных объектных сред и провести оценку ее эффективности. Методологическую основу исследования составили:
положения системного подхода к организации преподавания основ информатики (Г.А. Бордовский, ЯЛ. Ваграменко, Е.В. Данильчук, В.В. Лаптев, В.М. Монахов А.В. Петров, Т.К. Смыковская и др.);
положения деятельностного подхода к организации обучения (П.Я. Гальперин, В.В. Давыдов, А.Н. Леонтьев, В.В. Рубцов, Д.Б. Эльконин и др.);
идеи личностно-ориентированного образования (Н.А. Алексеев, Е.В. Бон-даревская, В.И. Данильчук, В.В. Сериков и др.);
концепция целостного педагогического процесса (B.C. Ильин, Н.К. Сергеев и др.);
концепция использования формальных исполнителей при обучении информатике (А.П. Ершов, Г.А. Звенигородский, Ю.А. Первин и др.);
концепция обучения с использованием микромиров, моделирующих объекты и отношения реального мира, воспроизводимые с той или иной степенью детализации самим ребенком (С. Пейперт, Т. Вино.град и др.).
Для достижения целей исследования, проверки гипотезы и решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: изучение и анализ психолого-педагогической и методической литературы по проблеме исследования, анализ учебных материалов по информатике; ретроспективный анализ собственного опыта преподавания информатики в начальной школе, анкетирование, интервьюирование, анализ самостоятельных работ учащихся; экспериментальная проверка основных положений диссертации в практике преподавания, статистическая обработка экспериментальных данных.
Достоверность полученных результатов обусловлена целостностью, обоснованностью и непротиворечивостью системы теоретических положений исследования, соответствием выбора методов поставленным задачам, корректной организацией опытно-экспериментальной работы по реализации основных положений исследования на практике, репрезентативностью экспериментальных данных, надежностью статистических методов обработки данных исследования.
Научная новизна результатов исследования состоит в том, что впервые при построении методической системы формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» у младших школьников произведен деятельностный анализ предметного содержания, на основе которого построена система понятий и определен порядок и логика их изучения, позволяющие формировать понятия алгоритм и исполнитель в их единстве.
Качественную новизну данного исследования определяет обоснование необходимости и возможности использования при освоении младшими школьниками понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» формальных исполнителей в специально разработанных практических ситуациях создания и управления ими в процессе постановки и решения учащимися учебных задач. Методическую новизну построенной системы формирования понятий линии «Алгоритмы и исполнители» составляют выделенные в исследовании этапы процесса обучения, целевые, содержательные и процессуальные характеристики каждого этапа, выявленные методические функции экранных объектных сред, поддерживающих моделирование формальных исполнителей и систем формальных исполнителей с заданными свойствами.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что выявленные теоретико-методические основания и построенная на их базе методическая система формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в курсе информатики начальной школы с использо ванием экранных объектных сред обеспечивают адекватное решение одной из актуальных задач теории и методики обучения информатике младших школьников.
В исследовании обоснована дополнительность выбранных оснований методики обучения младших школьников конструированию и управлению формальным исполнителем, что вносит существенный вклад в теорию и методику формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» и может быть использовано для развития общей методики информатики начальной школы.
Практическая значимость исследования заключается в том, что разработанные для поддержки предлагаемой методической системы дидактические материалы для учителя, тетради для учащихся на печатной основе, экранные объектные среды компьютерной поддержки ситуаций конструирования и управления формальным исполнителем позволяют обеспечить эффективное формирование понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в пропедевтическом курсе информатики.
Апробация результатов осуществлялась посредством публикации 14 научно-методических работ, выступлений на научно-практической конференции аспирантов Нижневартовского педагогического института (Нижневартовск, 2000 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Информатизация образования-2002» (Нижневартовск, 2002 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в высшей и средней школе» (Нижневартовск, 2003 г.), Всероссийской научно-практической конференции «Информатизация образования-2003» (Волгоград, 2003 г.), научно-методических семинарах Института педагогической информатики Волгоградского государственного педагогического университета; заседаниях лаборатории информационных технологий обучения Нижневартовского филиала окружного института повышения квалификации и развития регионального образования.
Внедрение результатов исследования: предложенная методическая система внедрена в практику обучения на экспериментальных площадках Нижневартовского филиала окружного института повышения квалификации и развития регионального образования, в муниципальных средних общеобразовательных школах № 9, 15, 31 г. Нижневартовска; № 4, 6 г. Мегиона.
На защиту выносятся следующие положения:
Формирование понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в курсе информатики начальной школы осуществляется с позиций принципа дополнительности системного, деятельностного и информационного подходов в образовании, в соответствии с которыми формирование понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» осуществляется на основе принципа деятельностного освоения понятий алгоритм, исполнитель в их единстве и взаимообусловленности.
Формирование понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в пропедевтическом курсе информатики обеспечивается следующими возможностями экранных объектных сред:
визуализация исполнителя делает процесс управления наглядным, доступным младшему школьнику, позволяет отсрочить изучение технических сторон работы компьютера, реализовать «допрограммный» период, в продолжении которого рассматриваются вопросы непосредственного пошагового управления формальными исполнителями;
наличие нескольких исполнителей позволяет организовать их сравнение, выбор исполнителя для решения задачи, реализацию алгоритма в системе команд нескольких исполнителей или «перевод» программы с языка одного исполнителя на язык другого;
возможность конструирования исполнителя учителем позволяет организовать ситуацию «функционального заказа»;
наличие сред с несколькими исполнителями позволяет рассматривать вопросы управления системой исполнителей;
наличие объектно-ориентированной учебной среды программирования делает доступным обучение младшего школьника созданию экранных объектных сред;
стандартизация и упрощение интерфейса сводят к минимуму необходимые для начала работы пользовательские навыки.
3. Методическая система формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» у младших школьников с использованием экранных объектных сред строится в соответствии со следующими положениями:
— процесс формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» у младших школьников с использованием экранных объектных сред представлен следующими этапами: исследовательским (исследование предлагаемых учителем экранных исполнителей и использование их свойств при решении задач); этапами выбора (выбор экранного исполнителя, необходимого для решения задачи, из числа объектов, функции которых освоены на предшествующем этапе); проектирования (проектирование изменений функций и- свойств исполнителя; реализации (подготовка к решению задачи с использованием исполнителя);
целевые, содержательные и процессуальные характеристики каждого этапа рассматриваются как необходимые для формирования структуры пропедевтического курса начальной общеобразовательной школы;
формирование понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» должно быть обеспечено комплексом средств создания учебных ситуаций управления формальным исполнителем и его конструирования;
собственная активность учащихся поддерживается организацией их учебной деятельности в специально созданном комплексе экранных объектных сред;
методическими функциями экранных объектных сред является обеспечение создания ситуаций изучения свойств исполнителя; выбора из ряда из вестных исполнителей; модернизации исполнителя; решения задач с использованием исполнителя.
4. Разработанная методическая система формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в курсе информатики начальной школы эффективна как при обучении проектированию исполнителя, так и при обучении решению задач с использованием формального исполнителя.
Созданные для поддержки предлагаемой методической системы тематические материалы для учителя, тетради на печатной основе для учащихся, экранные объектные среды компьютерной поддержки ситуаций управления формальным исполнителем и его конструирования обеспечивают эффективное формирование понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в-пропедевтическом курсе информатики.
Базу исследования составляет совокупность наблюдений, анализ опыта преподавания в ряде муниципальных средних общеобразовательных школ № 9, 15, 31 г. Нижневартовска; №4, 6 г. Мегиона (всего около 230 учащихся 2-х классов); анализ результатов педагогических экспериментов, проведенных на базе Нижневартовского филиала окружного института повышения квалификации и развития регионального образования. Этапы исследования:
1997—2000 гг. — этап констатирующего эксперимента и изучения проблем методики формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители». В ходе обучения учеников начальной школы по программам различных авторов выявлялся положительный опыт и противоречия методик формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» у младших школьников.
Были выявлены противоречия между целями, заявленными разработчиками программ для начальной школы, и содержанием материала, предлагаемого к изучению, а также несоответствие компьютерных средств, используемых при реализации этих целей, с одной стороны - современному уровню развития информационных технологий, с другой - возрастным особенностям младшего школьника.
2000—2001 гг. — этап теоретического анализа научной литературы по проблеме исследования и поискового эксперимента. Вскрыты закономерности освоения учащимися действий с использованием формальных исполнителей, изучены методические возможности экранных объектных сред.
2001—2002 гг. — этап разработки методической системы формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в начальной школе. Проводились систематизация данных эксперимента, теоретический анализ существующих подходов и синтез концептуальных положений, проектирование методики обучения младших школьников информатике с использованием экранных объектных сред, на основе чего разработана методическая система формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители». Спланирован формирующий эксперимент, описаны отслеживаемые критерии и методика их оценки.
2002—2004 гг. — этап формирующего эксперимента. Проводились уточнение и экспериментальная проверка методической системы (на экспериментальных площадках Института педагогической информатики Волгоградского педагогического университета и Нижневартовского филиала окружного института повышения квалификации и развития регионального образования, в муниципальных средних школах № 9,15, 31 г.Нижневартовска, № 4,6 г,Мегиона), разработка и апробация методических материалов.
Диссертация состоит из введения (12 с), двух глав (51 и 53 с), библиографии (184 источника, из них 3 иностранных), двух приложений, содержит 9 рисунков и 3 таблицы.
Во введении описаны методологические и теоретические аспекты проблемы реализации содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» пропедевтического курса информатики, обоснованы актуальность темы, объект, предмет и методы исследования.
В первой главе анализируется теория и практика обучения младших школьников информатике. Вскрываются образовательные цели изучения информатики в начальной школе. Обосновывается необходимость деятель-ностной организации обучения и детального анализа предметного и операционального состава учебных действий, обеспечивающих учащемуся младшего школьного возраста усвоение содержания предмета. Анализируются существующие подходы к формированию понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители». Обосновывается использование экранных объектных сред при формировании понятий данной содержательной линии Во второй главе формулируются принципы проектирования экранных объектных сред учебного назначения для пропедевтического курса информатики, выделяются два типа ситуаций, связанных с конструированием исполнителя и включением его в решение задачи. Выявляются и описываются в форме задач разработки объектных сред основные компоненты содержания линии «Алгоритмы и исполнители». Описывается организация и результаты формирующего эксперимента.
Приложения содержат список научно-методических публикаций автора, описание экранных объектных сред компьютерной поддержки и методики их использования, некоторые методические материалы, подготовленные в ходе педагогического эксперимента.
Формирование у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители»: состояние и тенденции
Среди педагогических задач, появившихся в связи с использованием компьютеров в общеобразовательной школе, проблема поиска методик эффективного применения информационных технологий приобрела особую актуальность. Широкое распространение разного рода и качества учебных и развлекательных программ увеличило количество возможных вариантов организации обучения с использованием компьютеров, но проблема эта не утратила своей значимости, особенно для начальной школы.
По мере разработки программ учебного назначения надежды на то, что компьютер сам по себе сделает обучение принципиально другим, не оправдались; применение информационных технологий в контексте традиционно построенного обучения оказалось малоэффективным, если не отвлекающим. Но не сбылись и «худшие предсказания». Опыт школ, активно внедряющих информационные технологии в обучение, показал, что это направление имеет высокий развивающий потенциал. Он реализуется в должной мере, если использование компьютеров сопровождается созданием новых методов обучения, ориентированных на методические возможности современных технологий, развитие самостоятельности, креативности, ответственности и других интеллектуальных и личностных качеств ученика (А.П. Ершов, 1995 А.А. Кузнецов, 2004). Опыт успешной реализации данных принципов в преподавании информатики (в средних общеобразовательных школах №№ 1,2, 11, 14 г. Коломны Московской области) описан в диссертационном исследовании Е. В. Кировой (1999).
Задачи внедрения компьютерных и информационных технологий в образовательный процесс были определены рядом нормативных документов Министерства образования РФ. (Письмо Министерства образования Российской Федерации № 957/13-13, 2001).
Начиная с 2002 года, в общеобразовательных школах России проводится эксперимент по разработке структуры и содержания информатики, как новой составляющей начального образования. С 2002/2003 учебного года «Информатика» изучается в начальной школе во II — IV классах как отдельный предмет, обладающий собственной методикой и содержанием, неразрывно связанными с минимумом содержания "Информатики и информационных технологий" основной школы.
Инструктивные документы Министерства образования РФ (Письма Министерства образования Российской Федерации, 2001, 2002, 2003) определяют требования к знаниям и умениям, формируемым в рамках этого предмета и минимум содержания, которым должен владеть ученик по окончании курса. Перед специалистами - научными сотрудниками исследовательских лабораторий, кафедр ВУЗов, авторами учебных программ и учителями школ поставлена задача разработки предметного содержания, поиска эффективных методов создания требуемых новообразований.
Целевые установки изучения информатики, ориентирующие не только на обучение «компьютерной грамотности», но и на формирование основ информационной культуры (Е.В. Данильчук, 2003), заставляют разработчиков учебных программ пересматривать основания дидактико-методического оснащения курса. Перенос начала изучения информатики в начальную школу также предполагает смену образовательных задач, пересмотр сложившихся методик обучения.
На необходимость такого пересмотра указывает и отмечаемое некоторыми исследователями в области теории и методики информатики несоответствие между потребностью современного образования в целостной системе методического обеспечения информатики начальной школы и имею 17 щимися дидактическими средствами (Ю.А. Первин, 2003). Автор программы «Информационная культура» для начальной школы А.В. Могилев о современном состоянии этого предмета пишет следующее: «...К своему официальному 20-летию школьная информатика идет по-прежнему без четкого места в учебном плане школы, стабильной образовательной программы и учебно-методического обеспечения, а также в значительной мере не обеспеченной в кадровом и техническом отношении. Видимо, для становления методической системы учебного предмета объективно требуются существенно большие промежутки времени» («Программно-методическое обеспечение...», 2002).
Одной из актуальных направлений разработки методического обеспечения информатики начальной школы является отбор содержания учебного предмета. «Традиционно в школу приходит то, что давно уже стало бесспорным в науке, но информатика, как школьный предмет, развивается параллельно с наукой, это определяет проблему выбора и структурирования учебного материала из огромного и постоянно обновляемого научного арсенала современной информатики и поиска методов обучения, адекватных этому содержанию» (А.А.Кузнецов, С.А.Бешенков, Е.А. Ракитина, 2004, С.2-9.)
Трудности в определении основного содержания пропедевтики информатики отчасти определяются тем, что массовое внедрение информационных технологий в настоящее время все чаще ориентируется на поддержку «обычной» деятельности пользователей, имитируя техническими средствами ее способы и средства (Г. Хоппер). Это приводит к тому, что в современных условиях в связи с необходимостью использования компьютерных технологий все реже требуется "переводить" возникающие проблемы на специальные "информационные" или "алгоритмические" языки, освоение которых в свое время было одной из ведущих задач школьной информатики. Принципиально изменившиеся компьютерные технологии сужают круг людей, занимающихся "программированием" как таковым, делая это занятие и его учебные аспекты узко профессиональными. Подбор в учебных целях «доступных» для решения ребенком «программистских» или «производственных» задач, изучение конкретного устройства электронной техники (постоянно совершенствуемой) вряд ли будет актуальным, поскольку их разнообразие не позволяет организовать системное представление учебного материала.
Реализация образовательных задач учебного курса также может оказаться неполной, если превратить пропедевтическую информатику во вспомогательную дисциплину, выполняющую обслуживающие, технические функции по обеспечению использования компьютеров или элементов программирования при изучении других дисциплин.
Образовательная цель изучения информатики в школе, отвечающая современным требованиям к учебному предмету, в самом общем виде может быть определена как овладение информационными инструментами в целях продуктивного использования их для решения собственных познавательных, технических и творческих задач (А.А. Кузнецов, 2004, «Стандарт основного общего образования по информатике и информационным технологиям», 2004, с.7-10). При таком понимании предмета информатики в центре внимания оказывается не только овладение информационными технологиями, но и осознание роли и возможностей данных технологий в исследовании и преобразовании окружающего мира (Н.В.Макарова, 2000, Е.В. Данильчук «Информационные технологии в образовании», 2002, с. 52).
Анализ методических подходов к формированию у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители»
«Алгоритмы и исполнители» - одна из основных содержательных линий школьного курса "информатика". Не существует, ни одного учебника, ни одной программы школьных курсов, в которой бы эта линия отсутствовала. Министерство, образования в документе, регламентирующем распределение учебной нагрузки, этой теме отводит наибольшее количество часов («Примерная программа...», 2004). Однако цели, возрастная категория учащихся, содержание и методы обучения за последние два десятилетия существенно изменялись. Первые школьные курсы были направлены на обучение основам алгоритмизации и программирования: для использования компьютера при решении той или иной предметной задачи основным было умение составить программу в форме последовательности машинных команд, отладить ее и запустить на исполнение. Понятия исполнитель, объект в тот период не были для учащихся актуальными: единственным исполнителем был компьютер, объектами, с которым взаимодействовала компьютерная программа, являлись данные. С появлением большого количества прикладных программ, разработанных профессиональными коллективами, отпала необходимость в обучении каждого пользователя созданию собственных программ. Однако помимо прикладных аспектов, деятельность с использованием формального исполнителя имеет высокий развивающий потенциал (формирование алгоритмического и системного мышления, умения разложить действие на составляющие его операции, описание действия фиксированным набором команд, отладка и оптимизация программы и др.).
С переходом к объектно-ориентированному программированию, где уже само написание программы необходимо означает создание собственно среды для решения определенного класса задач, понятие «программы» трансформируется из пошагового описания порядка действий компьютера в описание этой среды, а использование компьютера вместо выполнения инструкции программы предполагает решение конкретной задачи средствами среды. Это сближает пользовательское направление с алгоритмическим, давая возможность взаимосвязанного их рассмотрения.
К настоящему времени в практике начальной информатики используются весьма разнообразные программные продукты. Получившие широкое распространение компьютерные среды, рассчитанные на освоение младшими школьниками (С.Пейперт), в основном рассчитаны на обеспечение самостоятельного доступа ученика к объектам среды и решение им самостоятельно поставленных задач.
Отечественные разработчики исходят из того, что процесс обучения начальной информатике должен быть управляемым и активно работают над созданием различного рода методик. Для преподавания пропедевтического курса разработан ряд учебных программ. Некоторые из них рекомендованы Министерством образования РФ (А.В. Горячев, А.Л. Семенов), другие имеют статус экспериментальных (А.В. Могилев, Ю.А. Первин, Е.Н.Челак).
В настоящее время можно говорить о нескольких подходах к формированию понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в начальной школе, имеющих между собой много общего и, вместе с тем, существенно различающихся. Все они базируются на признании высокого развивающего потенциала информатики как фундаментальной дисциплины школьного образования.
Критерием выбора для анализа в данном параграфе программ, является их массовость и типичность для компьютерного и «безмашинного» направлений преподавания информатики. Основная цель анализа - выявление тем рассматриваемой содержательной линии, оснований построения учебного материала в предлагаемом авторами порядке, сопоставления заявленных ими целей с предлагаемыми методическими средствами их реализации.
Анализ методики формирования понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители» в учебных материалах, составляющих курс «Развивающей информатики» (Б.Н. Челак, Н.К. Конопатова, 2001).
Курс разработан для преподавания в начальных классах общеобразовательной школы без применения вычислительной техники. Особенностью подхода, принятого в анализируемом курсе, является полидисциплинарное (модульное) представление материала: авторы не отделяют изучение информатики от изучения других предметов, развивающих речь, мышление, память, включая в курс задания из смежных областей.
Задача изучения информатики ставится здесь как формирование системного и объектно-ориентированного мышления младших школьников, представлений о системно-информационной картине мира, введение материала, содержащего сведения об информации, информационных процессах в природе и обществе, компьютерных технологиях в общий контекст обучения, развивающего потребности познания и восприятия информации в процессе учебной деятельности.
Организовав обучение концентрически, авторы предлагают возвращаться к рассмотрению основных понятий на каждом году обучения. Общую логику построения содержания тем можно представить следующим образом:
1. Объект, признаки объекта, действия над объектами;
2. Действие, порядок действий, алгоритм, программа;
3. Исполнитель, команда, система команд исполнителя, поведение исполнителя.
С целью анализа состава учебно-методических материалов, последовательности и средств формирования у учащихся основных понятий интересующей нас содержательной линии рассмотрим материал тетрадей на печатной основе и методического сопровождения этапов формирования данных понятий в течение всего пропедевтического курса. 1. Объект, признаки объекта, действия над объектами.
Понятие объекта и термин объект вводятся без специального определения. Впервые термин объект появляется в формулировке задания урока №17 раібочей тетради для 1 класса (Е.Н. Челак, Н.К. Конопатова, 2000) (тема «Звук, знак, нота»): «Рассмотри рисунки двух объектов (изображены барабан и флейта). Сравни их. Запиши, что между ними общего». Анализ предполагаемой деятельности ученика при выполнении этого и других заданий темы показал, что в основном это - классификация предметов по определенным учителем признакам, либо самостоятельное выделение признаков классификации. Например, задание урока №19 (тема «Знаки и символы») выглядит следующим образом: «Опиши объекты на рисунке (изображены монитор компьютера, системный блок и др., а также мальчик).
Целевой, содержательный и процессуальный компоненты методической системы использования экранных объектных сред для формирования у младших школьников понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители»
Место данного исследования, согласно выделяемым в школьной информатике этапам обучения (пропедевтический (1-6 классы), основной, или базовый (7-9 классы) и профильный (10-11 классы) (Программы общеобразовательных учреждений. Информатика, 2002) относится к разработке методического обеспечения пропедевтического этапа.
Анализ подходов к формированию понятий содержательной линии «Алгоритмы и исполнители», проведенный в 1 главе, привел нас к выделению деятельностной линии пропедевтики понятий как наиболее перспективной. Возможность реализации такого подхода для других предметов начальной школы обоснована в ряде работ (В.В. Давыдов, 2000, А.Б. Воронцов, 1998 и др.). Особенностью этих курсов является организация деятель-ностного «погружения» ребенка в предметную ситуацию, при котором осуществляется практическое освоение специфики постановки и решения задач, характерных для данной области знаний, вводятся (в доступной для детей данного возраста форме) необходимые средства (орудия) действия. Здесь организуется деятельность по достижению специфически-предметных результатов и фиксация их в необходимых для дальнейшего продвижения в предмете знаках, схемах, моделях и терминах.
Деятельность ребенка с предметным материалом, в которой исследуются средства и общие способы решения задач данного учебного предмета, является основой организации учебной ситуации.
Необходимость и важность применения средств, специфичных для этого предмета, должна быть понята самими учениками из анализа возможных решений проблемной ситуации, организуемой на уроке. Именно исследование ситуации на предмет обнаружения или создания новых возможностей действия и их опробование составляет содержание учебной работы при такой организации процесса обучения.
Учебную задачу рассматриваемых нами фрагментов курса информатики в рабочем порядке можно определить как задачу освоения учащимся общих способов внешнего представления данных, средств и процессов, используемых при решении собственных содержательно-практических задач. Ранее проблема адекватного внешнего представления информационных элементов деятельности человека анализировалась в контексте сбора, формальной обработки, хранения, передачи информации. В современных условиях она возникает и становится все более актуальной в связи с необходимостью использования внешних устройств не только для оформления результатов, но и для поддержки самого процесса решения задач, поскольку включение этих устройств существенно расширяет выбор путей решения.
С такой трансформацией предмета информатики мы связываем усиление необходимости освоения ее содержания уже на ранних этапах школьного обучения. Эта трансформация касается всей системы содержательно взаимосвязанных познавательных задач, освоение способов решения которых должен обеспечивать начальный (пропедевтический) раздел информатики.
Это изменение представления задач обучения информатике связано в основном с процессами ее содержательной переработки и предполагает особое (двуплановое) рассмотрение ее предмета и методики преподавания.
В «содержательном» плане (в плане содержательно-предметного представления задачи) постановка, решение и результаты решения любой частной задачи рассматриваются по отношению к общим целям и способам осуществления человеческой деятельности; в «информационном» плане компоненты задачи, чаще всего, связанные с процессом и средствами решения, должны быть рассмотрены по отношению к возможностям и способам функционирования внешних (как правило, технических) устройств, подключаемых к процессу решения задачи в его исполнительной части.
Освоение обобщенного способа такого рассмотрения процесса и способов решения задач, представленное как развернутая и материализованная форма выполнения заданных действий в экранных объектных средах, мы считаем основной учебной задачей предлагаемых фрагментов пропедевтического курса информатики.
Материализованное выполнение соответствующих действий может обеспечиваться развертыванием учебной ситуации в специальных экранных объектных средах. Общей и существенной частью таких сред является наличие в них «исполнителя», которому приписывается определенный (ограниченный) набор операций и условий их выполнения, необходимость работы с которым поддерживает «опредмечивание» и развертывание всех компонентов внешнего представления способа действия ребенка, решающего в этих средах поставленные задачи. Тем самым в экранных объектных средах «информационные» компоненты выполняемых действий адресуются «исполнителю» и должны быть представлены в форме адекватной его исполнительным функциям.
Соответственно, можно выделить два типа ситуаций включения в решение задачи «исполнителя»: одни из них требуют трансформации способа решения под свойства исполнителя (исполнитель предлагается готовым), другие опосредуют изменение (или создание) исполнителя для реализации с его использованием известного способа действия.
В первом случае центром анализа становится содержание задачи, во втором - функции исполнителя. Строение учебной ситуации, опосредующей изменение способа решения задачи при передаче части процесса решения исполнителю, выглядит тогда следующим образом:
- уяснение детьми задачи, сформулированной «на языке» предметной ситуации, развернутой на экране;
- анализ попыток применить некоторый известный способ решения (эти попытки делаются детьми или о них сообщает учитель), констатирующий его непригодность;
- уяснение (на ранних этапах) невозможности «самостоятельного» решения задачи исполнителем;
- выяснение системы команд исполнителя в процессе опробования; выяснение особенностей выполнения исполнителем команд;
- анализ и обсуждение версий решения такой задачи «с позиции исполнителя»; - построение «плана» действий исполнителя («алгоритма») и подбор последовательности команд, позволяющих его осуществить («программы»);
- проверка версий решения в практическом опробовании специально созданного исполнителя (для этого исполнитель может быть выбран из числа имеющихся, «создан» учащимися, или, в сложных для них случаях, «заказан» учителю), анализ неудачных попыток, поиск и коррекция ошибок;
- опробование исправленной версии и т.д.;
- обсуждение результата и фиксация обнаруженных «законов», опробованных «правил», «приемов» и других форм информативного для работы с данным исполнителем представления элементов решения задачи;
- составление и решение задач в предметной ситуации, представленной в среде, с целью отработки и закрепления формируемых понятий, умений и навыков.
