Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЗАДАЧ В ПРОФИЛЬНОМ КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ 10
1. Анализ процесса формирования методической системы обучения информатике в средней общеобразовательной школ е 10
2. Роль и место системы задач в профильном курсе информатики. Модель и ее структура 31
3. Методы организационных форм обучения и программное обеспечение курса информатики гуманитарного циклапри использовании системы задач
52
ГЛАВА 2. РЕАЛИЗАЦИЯ ОБУЧЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ ЗАДАЧ В КЛАССАХ ГУМАНИТАРНОЙ ОРИЕНТАЦИИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ 88
1. Методика организации работы учащихся с задачами на уроках информатики 88
2. Организация педагогического эксперимента 108
3. Анализ результатов педагогического эксперимента 114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 120
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 124
- Анализ процесса формирования методической системы обучения информатике в средней общеобразовательной школ
- Роль и место системы задач в профильном курсе информатики. Модель и ее структура
- Методика организации работы учащихся с задачами на уроках информатики
Введение к работе
В результате деятельности педагогических коллективов, учебных заведений, 'психологов, методистов, содержание образования по информатике значительно приблизилось к современным требованиям, что явилось результатом переосмысления традиций теории и практики современной школы. Процесс информатизации общества, породивший необходимость массового обучения мол од елей основам информатики и вычислительной техники расширяется и углубляется. Различные аспекты проблемы информатизации образования и обучения являются предметом психолого-педагогических исследований С, А. Бешенкова,
Я.А. Ваграменко, С.Г. Григорьева, АЛ. Ершова, А.А. Кузнецова, Э.И. Кузнецова, А.Г. Кушниренко, М.П. Лапчика, В.Л. Матросова, В.М. Монахова, И.В. Роберт, А.Ю. Уварова.
Одной из тенденций развития современного курса информатики является постоянное расширение его предмехной обласхи за счет включения вопросов, так или иначе связанных с информатикой, информационными системами и информационными процессами. Это позволяет усилить общеобразовательный потенциал курса, раскрыть его связь с другими предметами.
Важность исследований этого направления подчеркивали B.C. Леднев, А.А. Кузнецов, С.А, Бешенков, С.Г. Григорьев, и другие. В этом направлении выполнены диссертации Е.В. Морозовой, Л.В. Овчиниковой, Н.В. Матвеевой, В.Ю. Лысковой, Е.А. Ракитиной, Ю.Ю. Власовой.
Следует отметить, что на необходимость такого развития было обращено внимание в Национальном докладе Российской Федерации "Политика в области образования и новые информационные технологии" на Конгрессе ЮНЕСКО по информатизации образования. Эха тенденция, естественно отражается и в содержании общеобразовательного курса информатики. В последние годы происходят значительные изменения в содержании обучения информатике в общеобразовательной школе. Если вначале он строился преимущественно как курс алгоритмизации, программирования и информационных технологий, то сегодня акцент все больше склоняется в сторону мировоззренческого аспекта информатики, ее интегративного начала по отношению к другим дисциплинам. Основной смысл этой интеграции сводится к изучению информационных систем различной природы. Это, в свою очередь, приводит к переориентации курса информатики из технологического в гуманитарный.
Осознание многосторонности образовательных задач в обучении информатике приводит к необходимости выделения этапов обучения этой дисциплине в школе: пропедевтического, базового, профильного. Такая тенденция отражена и в базисном учебном плане, утвержденном коллегией Министерства образования России в 1993 году. Базовая подготовка в области информатики на всех схупенях системы непрерывного образования сегодня является одной из точек кристаллизации процесса информатизации образования.
Одной из основных задач курса информатики на всех его этапах является формирование навыков решения задач. Вопросы применения учебных задач в процессе обучения, выявление их сущности, значение их использования для активизации учебной деятельности школьников рассматривались в трудах психологов и дидактов В.Е. Володарского, И.К. Журавлева, Н.М. Зверевой, З.И. Калмыковой, А.Н, Леонтьева, И.Я.
Лернера, P.M. Малафеева,, М,И. Махмутова, Н.А. Менчинской, Л.М. Фридмана и других.
Исследованию сущности процесса решения задач, а также вопроса совершенствования методики решения различных типов задач посвящены работы: В.Г. Болтянского, Н.Я. Виленкина, Г.В. Дорофеева, Ю.М. Колягина, В.И.Крупича, В.А.Крутецкого, А.В.Маркушевича, В.М.Монахова, Ф.Ф.Нагибина, Д.Пойа, В.Г.Разумовского, А.А.Столяра, В.В.Фирсова, С.И.Шварцбурда, В.ВЩенникова и других.
Многими исследователями (И.К. Барсуков, И.К. Журавлев, И.Я. Лернер, М.И. Махмутов, Б. Мирзоев и др.) достаточно убедительно показано, что задачи играют большую роль при изучении любого учебного предмета. Более того, подбор системы задач влияет на понимание учащимися изучаемого материала, а порядок их предъявления способствует выстраиванию системы знаний в данной предметной области.
Анализ приведенных и других исследований, изучение опыта работы школы показывают, что в настоящее время уровень сформированносхи умений учащихся решать задачи является неудовлетворительным, хотя недостатки и пухи совершенствования методики обучения школьников решению задач являются достаточно изученными.
Круг решаемых задач в школьном курсе информатики значительно изменился за последние 10-12 лет. Среди учителей информатики идет активное обсуждение, какие же задачи должны быть взяты за основу, но следует констатировать, что единого подхода к решению данной проблемы еще не выработано. Проблема не в том, что задач по информатике мало: в "коллекциях" некоторых учителей их по несколько тысяч. Но нет достаточного количества задачников для разных классов общеобразовательных школ, для классов, гимназий и лицеев профильной ориентации, с разделением задач по разделам, соответствующим основным содержательным линиям программы курса информатики. Вместе с тем, школьный курс информатики поддерживается учебниками разных авторов. Кроме того, разные учебники предполагают использование разных инструментальных средств, для изучения предлагают разные языки программирования, что во многом предопределяет системы задач в конкретном учебнике. Как правило, задачи предлагаются в математической постановке, не сгруппированы по уровню сложности, не снабжены ответами, не предполагают наличия общих подходов к решению задач одного класса и разных методов для решения одной и той же задачи. Например, в диссертационном исследовании Е.В. Морозовой разработана система задач для курса гуманитарной ориентации. Однако методика организации работы с задачами в классах гуманитарного направления к настоящему моменту еще не разработана.
Все выше сказанное определило проблему исследования, которая вытекает из противоречий между необходимостью методической поддержки курса информатики гуманитарной ориентации и недостаточностью исследований в этой области, касающихся, в частности использования разно уровневых задач.
Объектом исследования является процесс обучения информатике учащихся гуманитарных классов.
Предмет исследования. Методика организации работы учащихся с задачами на уроках информатики в классах гуманитарного направления.
Цель исследования - разработать частно-дидакхиские принципы организации работы учащихся с задачами на уроках информатики в классах гуманитарного направления и на ее основе разработать соответствующую методику,
В ходе исследования была выдвинута гипотеза: обучение, решению системы задач по курсу информатики гуманитарной, мировоззренческой ориентации, будет эффективным, если основными формами при организации работы с задачами на уроках информатики в классах гуманитарного направления будут фронтальная работа с классом и самостоятельная индивидуальная или групповая работа.
Рассмотренная проблема требует решения следующих задач исследования: выявление современных тенденций развития методической системы обучения информатике в средней общеобразовательной школе; » определение роли и места системы задач в профильном курсе информатики; определение методов, форм и средств обучения при использовании системы задач; в разработка методики организации работы учащихся с задачами на уроках информатики; экспериментальное подтверждение выдвинутых положений.
Для проверки выдвинутой гипотезы исследования и решения поставленной проблемы использовались методы: анализ научно-методической литературы по теме исследования; анализ программ и действующих учебников; наблюдение, анкетирование, беседы с учителями, работающими в классах гуманитарного направления и учащимися этих классов; разработка материалов и их экспериментальная проверка; - апробация диссертационных материалов на конференциях и семинарах.
Научная новизна исследования заключается в разработке принципов систематизации задач для курса информатики гуманитарного профиля и методики организации работы, учащихся с эхими задачами.
Теоретическая значимость исследования состоит в следующем: - научно обоснована роль и место системы задач на уроках информатики в классах гуманитарного направления; - разработаны частнодидактические принципы и методика организации работы учащихся с задачами.
Практическая значимость исследования состоит в том, что разработана методика организации работы учащихся с задачами на уроках информатики в классах гуманитарного направления. Результаты исследования могут быть использованы в практике работы учителей информатики для работы в классах гуманитарного направления, в работе курсов повышения квалификации работников образования, в преподавании курса информатики в гуманитарных вузах.
На защиту выносятся следующие положения:
1. Система задач курса информатики гуманитарной ориентации должна, быть построена с учетом всех компонент, методической системы обучения информатики, а именно:
1) целей; учебного содержания, на котором строится система задач; методов и форм организации использования системы задач; необходимых средств обучения (компьютеры и программное обеспечение).
2. Наиболее адекватной организацией работы учащихся с задачами на уроках информатики в классах гуманитарного профиля являются фронтальная работа с классом в сочетании с самостоятельной индивиуальной или групповой.
Апробация работы: основные результаты исследования докладывались и обсуждались на семинарах кафедры информатики и дискретной математики МПГУ. По теме исследования опубликовано четыре работы.
Анализ процесса формирования методической системы обучения информатике в средней общеобразовательной школ
Еще Б конце 50-х годов отечественная школа сделала первые шаги на пути к компьютеризации. В ряде специальных школ Москвы были введены занятия по программированию с использованием в преподавании вычислительной техники. Начиная с середины 60-х годов, факультативные курсы основ программирования стали нередким явлением в школах страны. Основные методические приемы, связанные с разработкой содержания и методов обучения элементам программирования, в рамках специальных факультативных курсов того времени нашли свое решение в работах В.М. Монахова [74,75], И.Н. Антипова [1], а также многих других методических разработках. Так, например, в Новосибирске группой энтузиастов под руководством академика А.П. Ершова была создана школа юных программистов на базе Вычислительного центра СО АН СССР. Справедливости ради надо сказать, что специальные факультативные курсы не получили сколько-нибудь широкого распространения. Это было связано с двумя главными причинами: неподготовленность преподавателей и необеспеченность вычислительной техникой. Сказалось также и затянувшееся идейное перевооружение литературы по программированию, унаследованное в области производства ЭВМ.
Активизация процесса информатизации образования пришлась на начало 80-х годов. В марте 1985 г. было принято правительственное решение политического уровня: о введении в школе нового предмета "Основы Информатики и Вычислительной Техники". Достаточно подобный анализ содержания обучения на данном этапе был дан в статье В.М.Монахова, А.А.Кузнецова, С.И.Шварцбурда [75] и книге Н.В. Апатовой [2] и других исследованиях. Содержание курса информатики во многом определялось понятием "компьютерной грамотности". Этот термин получил широкое распространение с середины 70-х годов, когда появились персональные ЭВМ и возникли объективные условия для широкого их применения. Необходимость специальной подготовки к использованию ЭВМ в различных областях человеческой деятельности стала очевидной. Возможности этого нового компьютера оказались столь велики, что сразу возникла идея использовать его в образовании. Весьма полное представление об этом дает статья В.М.Монахова, А.А.Кузнецова, Д.О.Смекалкина [74]. Первоначально эта идея повторяла традиционные подходы и методы, в частности ориентацию обучения информатике на изучение основ программирования и ЭВМ. Однако, скоро стало ясным, что этот подход, являясь излишне общим, не обеспечивает минимального набора представлений о современной информатике, так возникла задача обеспечения "компьютерной грамотности" как необходимого компонента общего образования.
Компьютерная грамотность в "узком", понимании предполагает совокупность умений пользоваться компьютером, включающих в себя умения: "читать" (знакомится с текстами, хранящимися на машинных носителях информации, банках данных и т.п.), "писать" (готовить и распространять тексты с помощью компьютера), "вычислять" (пользоваться электронными таблицами и т.п.).
В более широком смысле она включает: умение составлять алгоритм, организовать решение возникающих задач (формализовать условие, спланировать действия, расчленить на составляющие и выстроить в последовательность для достижения планируемого результата, интерпретировать полученные результаты), организовать совместную работу исполнителей; умение самостоятельно осваивать готовые программные средства компьютера, поддерживающие необходимые пользователю виды деятельности.
Альтернативное развитие содержания курса информатики определяется фундаментальными основами базовой науки, группируемых вокруг ее главной категории - "информация". Это приводит к изменению профильного курса информатики с естественнонаучного на научно-гуманитарный. Такое изменение является следствием самого содержания науки информатики, которое во многом имеет интегративный характер. Методически этот путь практически не исследован. Между тем, в настоящее время, имеется ряд публикаций, например, [13, 115] и другие. Остановимся на важнейших из них. В определении содержания школьного предмета немалую роль сыграл сам термин "информатика". Некоторое время им обозначался род компьютерной деятельности, которая называлась еще "computer science". Слово "информатика" в современном его понимании, впервые появилось, в названии книги [5]. Это было существенно иное направление, чем развитие теоретических основ программирования и вычислительной техники.
Роль и место системы задач в профильном курсе информатики. Модель и ее структура
Задачи играют особую роль в обучении. Они выступают в качестве средства обучения. Первый аспект предполагает овладение учащимися приемами решения основных классов задач. Во втором аспекте имеется в виду так называемый метод обучения с помощью задач. Для него характерно самостоятельное установление учащимися сути изучаемых элементов в непосредственной активной и целенаправленной деятельности. Обучение, которое осуществляется с помощью задач, требует разработки специальной системы, В традиционной методике этот подход пока еще воплощают частично. Ему посвящены ряд психолого-педагогических и методических исследований, однако для данной работы интерес представляет последний аспект. Среди работ этого направления, на которое опирается данное исследование, наиболее значимыми являются труды В.А. Далингера [32], Ю.М. Колягина [53], К.С. Муравина[76], Г.И. Саранцева[97], СБ. Суворовой [101], В.А. Черкасова [108] и других. В исследованиях по системам задач рассмотрено место и функции задач в обучении, описываются методики составления задач в качестве критериев сформировалось умений, раскрываются некоторые методические требования к системам задач. Основное внимание, главным образом, уделяется частным аспектам использования задач в учебном процессе, в то время как вопрос построения системы задач в качестве средства обучения, не исследуется в полной мере. Отсюда нередко системы задач направлены на достижения узких целей, в частности на формирование отдельных компонентов учебного содержания, в отрыве от их
органической связи с другими, например, понятия без умений, умения -без знаний, ограниченный круг знаний или умений и так далее. В недостаточной мере при формировании системы задач учитывается связь между обучением, воспитанием и развитием.
В результате анализа литературы, сформировано понятие термина "система задач", как методически обоснованной совокупности задач, обеспечивающей достижение планируемых результатов обучения.
Каждая задача в системе несет определенную информацию связанную с изучаемым теоретическим материалом, имеет определенное место и назначение [44, 53, 55 и другие]. Задачи в системе упорядочиваются по принципу "от простого к сложному". Система задач должна обеспечивать все этапы усвоения: введение, закрепление, применение, и при этом охватить в оптимальном объеме все элементы учебного содержания. Задачи должны быть разнообразны по типам; способствовать формированию знаний и умений на различных уровнях. Другие требования к системе - это обеспечить работу в школе и дома, предусмотреть возможности для коллективной, индивидуальной, самостоятельной и дифференцированной работы, условия для рациональной обратной связи [100].
Далее рассмотрим понятия "задача" и "система".
Существуют различные взгляды на понятие "задача". Я.И.Пономарев, В.А.Черкасов, А.Ф. Эсаулов отличают необходимость совершения преобразований в задачи, как следствие преодоления противоречий [88, 108, 118]. Основным в характеристике задач, как отмечают многие авторы, является наличие противоречия между имеющейся (данной) информацией и требуемой, что выступает в качестве движущей силы. Под задачей мы будем подразумевать задание, которое содержит противоречие, требующее разрешения, путем преобразования заданных условий.
Задачи предоставляют богатые возможности для обучения, развития и воспитания. В целях обучения нашего исследования задачи направлены на достижение конечных результатов обучения профильного курса информатики в классах гуманитарного цикла: усвоение понятий, идей, факторов, принципов, методов, способов деятельности; раскрытие связей между ними; усвоение соответствующей терминологии и символики. Одновременно с этим, задачи могут влиять и на интеллектуальное развитие учащихся, по мере того, что в процессе решения задач применяются мыслительные операции: анализ и синтез, сравнение и аналогия, абстракция и конкретизация, обобщения и дифференциация, систематизация, В процессе решения задач развивается мышление. Подчеркивая важность задач для развития мышления школьника, Самарский А.А. писал: "Научиться мыслить можно только, решая задачи" [96,с.9].
Чем сложнее стоящая перед человеком задача, тем как правило, выше вероятность несовпадения некоторых ее условий с условиями аналогичной задачи, решенной в прошлом. Внесение коррективов требует творчества, то есть отхода от привычных схем и шаблонов. В этом и заключается суть мыслительной деятельности по решению задач.
Методика организации работы учащихся с задачами на уроках информатики
Основной формой организации учебных занятий по информатике в школе является урок, и качество знаний учащихся по предмету зависит, прежде всего, от научно-методического уровня каждого урока и всей системы уроков в целом. По сравнению с другими учебными школьными предметами уроки по информатике проходят не только в аудиториях, но и в лабораториях, где ученики могут практически знакомиться с информационными технологиями. В ходе изучения информатики учащиеся должны овладеть не только системой знаний, но и совокупностью практических умений и навыков.
Формирование знаний, умений и навыков по информатики происходит у учащихся в основном в ходе решения (выполнения) задач. Это накладывает определенную специфику на организационные формы учебной работы по информатике. Чтобы направлять познавательную деятельность учащихся, используются различные формы ее организации; фронтальная работа с классом и самостоятельная индивидуальная или групповая.
Формы организации учебной деятельности учащихся можно представить в виде следующей схемы:
Фронтальная работа Самостоятельная работа Групповая
Индивидуальная Организация фронтальной работы на уроках опирается на формулу: "учитель - коллектив учащихся". На уроке учитель играет центральную роль, во многом определяет результат урока.
Он знакомит учащихся с новыми теоретическими сведениями, оказывает образы решения новых задач, добивается усвоения учащимися новых знаний, углубляет и развивает знания учащихся и так далее.
От учителя зависит насколько потенциальные возможности для активизации учебной деятельности учащихся, заложенные в системе задач, будут реализованы на практике. Для организации фронтальной работы с задачамрі учитель может:
- показывать учащимся образцы решения задач;
- организовывать коллективное обсуждение плана решения задач;
- знакомить учащихся с новыми решениями задач;
- давать необходимые комментарии при выполнении задач;
- проверять понимание учащимися хода решения задач;
- исправлять допущенные ошибки;
- организовывать обсуждение результатов, возможности обобщения способов задачи и т.д.
Для того, чтобы активизировать учебную деятельность учащихся, при подготовке к уроку учитель должен продумать какие рассуждения и вопросы следует использовать на уроке. Об этом говорит, в частности, М.И. Махмутов, "При фронтальной работе учитель с помощью вспомогательных вопросов мобилизует мысль учащегося, направляет ее в нужное русло. Преимущество фронтальной работы состоит в том, что в ходе ее ученики знакомятся с новыми, ранее неизвестными им способами решения задач, быстро и своевременно исправляют допущенные ошибки, получают образцы рассуждений, образцы оформления записей решения и т.д. От учителя зависит, насколько интенсивной будет мыслительная деятельность учащихся во время фронтальной работы. Постоянное привлечение класса к обсуждению хода решения, обращение к учащимся с контрольными вопросами, поощрение попыток найти рациональный путь решения -все это активизирует работу учащихся на уроке и предотвращает механическое списывание с доски" [69, с. 42].
Для того, чтобы активизировать учебную деятельность учащихся, учителю при подготовке к уроку следует продумывать вопросы, позволяющие направлять мысль учащегося в нужное русло, сделать их активными участниками в открытии новых связей и закономерностей, в овладении новыми алгоритмами, в усвоении новых понятий и свойств.
Для организации фронтальной работы с задачами можно рекомендовать следующие формы работы учителя на уроках:
- беседа с ориентирующими вопросами учителя;
- вопросно-ответная форма;
- повествовательная форма;
- письменная форма (краткая запись, обоснование ответов, рисунков, блок-схемы, таблицы).
Эти формы отличаются определенной долей самостоятельности в процессе решения задачи. Если в беседе главная инициатива принадлежит учителю, то в других способах познавательная деятельность целиком осуществляется учеником, а учителю принадлежит оценочно корректирующая роль.
