Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Научно-методические основы структуры неирермвеого изучения информатики в средней общеобразовательной школе 13
1.1 Анализ основных закономерностей изменения содержания, курса информатики (1985 - 1998 гг.) 13
1.2 Цели и задачи обучения информатике на современном этапе 19
1.3 Регионализация и дифференциация обучения информатике в условиях сохранения единого образовательного пространства 23
1.4 Структура системы непрерывного изучения информатики ..34
Глава II. Отбор содержания системы непрерывного изучения информатики 53
2.1 Основные подходы к отбору содержания обучения информатике 53
2.1.1 Отбор содержания способствующего формированию научного мировоззрения учащихся
2.1.2 Отбор содерлсания, способствующего развитию личности учащегося....59
2.1.3 "Социальный заказ" общества как критерий отбора содержания 64
2.2 Содержание образовательных модулей по информатике на различных ступенях обучения 70
2.2.1 Пропедевтический курс информатики 70
2.2.2 Базовый курс информатики 15
2.2.3 Профильные и углубленные образовательные модули 78
2.3 Место информатики в базисном учебном плане 80
2.4Система непрерывного изучения информатики в Федеральном базисном учебном плане 84
Глава III. Реализация системы непрерывного изучения информатики в г. Москве 89
3.1 Специфика условий обучения информатике в московских школах . ...89
3.1.1 Уровень оснащенности школ г, Москвы компьютерами 89
3.1.2 Особенности системы повышения квалификации учителей информатики..., 92
3.1.3 Влияние системы высшего образования на содержание среднего образования по информатике , 96
3.2 Разработка и реализация системы непрерывного изучения информатики в учебных заведениях г.Москвы 99
3.3 Анализ эффективности разработанной системы непрерывного обучения информатике 106
3.3.1 Технология проведения диагностического среза в форме стандартного (бумажного) тестирования 107
3.3.2 Результаты стандартного тестирования I. 109
3.3.3 Технология и результаты компьютерного тестирования 115
3.3.4 Компьютерная система "Тестирование по информатике" 118
3.3.5 Обобщенный анализ результатов обучения... 119
Заключение 121
Библиографий ... 128
Приложение І 140
Приложение 2 151
- Анализ основных закономерностей изменения содержания, курса информатики (1985 - 1998 гг.)
- Основные подходы к отбору содержания обучения информатике
- Специфика условий обучения информатике в московских школах
Введение к работе
Необходимость в настоящее время разработки структуры и содержания системы непрерывного изучения информатики в средней общеобразовательной школе с учетом регионализации и дифференциации обучения вместо жестко детерминированного единого для всех учащихся курса ОИВТ, который был введен в середине 80 —ых, актуально по нескольким причинам.
Во — первых, в связи с демократизацией общества сменилась парадигма обучения в школе. В соответствии с традиционным подходом, принятым в советской системе образования (одна программа — один учебник — единый уровень требований к знаниям и умениям учащихся), содержание курса ОИВТ было инвариантно во всех школах всех регионов страны для всех учащихся 10—11 классов. Дифференциация образования реализовывалась лишь на уровне использования различных методик обучения,
В настоящее время, дифференциация обучения становится одним из важнейших направлений развития школьного образования, Это объясняется той ролью, которую играет дифференциация в реализации многообразия образовательных систем, развитии индивидуализации обучения, способностей, склонностей, познавательной активности школьников, нормализации учебной нагрузки учащихся и т.д.
В информатике как профильная, так и уровневая дифференциация содержания обучения реализуется в зависимости от типа и профиля учебного заведения или класса, интересов и возможностей учащихся, уровней оснащенности компьютерных классов, подготовленности учителя, используемых учебно — методических пособий и программного обеспечения и т.д.
Однако, проблема состоит в том, что процесс дифференциации
школьного образования вообще и информатики в частности носит во
многом стихийный характер, ие имеет достаточного дидактического и
психолого — педагогического обоснования, часто обусловлен
субъективными факторами. Положительная в целом тенденция дифференциации содержания информатики приводит иногда и к негативным результатам, существенной потере качества образования. Содержание даже базовой общеобразовательной подготовки по информатике может сильно различаться в отдельных регионах, учебных
заведениях, у разных учителей, все это приводит к разрушению единого
образовательного пространства, создает существенные трудности в
учебном процессе, как для учителей, так и для учащихся,
В последние 2 — 3 года ведутся интенсивные методологические и дидактические исследования путей решения этой проблемы. Важнейшей их частью является работа по разработке стандартов содержания
образования, которая ведется по заданию Министерства общего и
профессионального образования России, По всем предметам, и в
частности по информатике, был разработан обязательный минимум
содержания образования.
Разрешение противоречия между тенденцией дифференциации содержания образования и необходимостью сохранения единого образовательного пространства лежит на пути разработки такой системы непрерывного изучения информатики, которая, с одной стороны, реализует уровневую и профильную дифференциацию, а также регионализацию содержания информатики, а, с другой стороны, содержит инвариантную, обязательную для изучения всеми учащимися часть курса.
Таким образом, в настоящее время возникла необходимость изменения структуры изучения информатики в средней общеобразовательной школе — вместо унифицированного курса ОИВТ должна возникнуть модульная система изучения информатики, имеющая в качестве основы инвариантный базовый курс информатики, а также включающая в себя профильные и углубленные образовательные модули.
Во —вторых, быстро развивается фундаментальная и прикладная (Computer Science) информатика, комплекс научных дисциплин, изучающих действительность через призму информационного подхода, т.е. изучения информационных процессов в живой природе, обществе,
технике. Этот фактор оказывают непосредственное влияние на
содержание школьного курса информатики.
Содержание любого школьного предмета, и школьная информатика
не является исключением, должно отражать на доступном для учащихся ; j общеобразовательном уровне содержание соответствующей области " | действительности. Из этого следует, что область действительности (или
: !
,' "образовательная область") может быть представлена в учебном предмете
основами не одной, а нескольких наук. Это в полной мере может быть
отнесено и к информатике, поскольку информационные процессы
'.-{получение, преобразование, передача, использование информации) в
г природе, обществе и технике изучаются в рамках целого комплекса наук.
.-^: Таким образом, школьная информатика в той или иной мере должна
,: "отражать" в. себе весь комплекс наук об информации и информационных
] процессах.
Какие разделы фундаментальной и прикладной информатики ;.' необходимо включить в перечень базовых: образовательных модулей, т.е. Щ обязательных для изучения; : всеми учащимися, а какие в перечень f углубленных образовательных модулей, изучаемых учащимися по выбору? j I Каково должно быть содержание этих модулей? Вот вопросы, которые .; > требуют методологического и дидактического обоснования.
Существенное влияние оказало развитие информатики на формирование научного мировоззрения, развитие мышления человека, что в свою очередь потребовало и пересмотра места информатики в системе школьного образования. Наконец, средства и методы информатики начали постепенно проникать во все школьные учебные предметы, начиная с начальных классов. Встал вопрос о целесообразности построения системы непрерывного обучения информатике.
В третьих, мир вступает в качественно новое "информационное общество", процесс информатизации общества за последние 10 лет довольно сильно изменил "социальный заказ" общества к уровню знаний и умений выпускников школы в области информатики. В середине 80 — ых годов такой "социальный заказ" был сформулирован одним из
основоположников курса ОИВТ А,П.Ершовым в виде лозунга: "Программирование — вторая грамотность"^ Основными целями курса были формирование у учащихся алгоритмического мышления, освоение ими основ программирования, а также получение основных представлений
V об устройстве и возможностях ЭВМ.
і. : ''Щ Повсеместное распространение персональных компьютеров, а также
г: стремительное развитие компьютерных телекоммуникаций, в частности,
г глобальной компьютерной сети Интернет привели к "тотальной"
f информатизации современного общества. Методы информатики и, прежде
у всего информационное моделирование, проникли практически во все
-\ сферы деятельности человека, возникли принципиально новые
j: J -Щ информационные-технологии: (World Wide Web, мультимедиа технологии и
1 др.)- Выпускник школы должен быть готов к жизни и деятельности в
і; . информационном обществе.
_:: В этой связи актуальной задачей является определение набора
:: - ; р профильных образовательных модулей по информационным технологиям,
: Л. :";f которые должны войти в систему: непрерывного изучения информатики,
м; Эти модули должны сформировать у учащихся системно —
:.;' информационный подход к анализу окружающего мира, а также позволить
им изучить новые информационные технологии и получить практические
знания и умения в области методов и средств получения, преобразования,
і і передачи, хранения и использования информации.
, ;к В —четвертых, необходимо более полно использовать потенциал
информатики для развития личности учащегося, его логического и
алгоритмического мышления, творческих способностей и информационной
культуры. Любой школьный предмет должен быть направлен на развитие
личности учащегося, т.е. развитие его мышления, формирование у него
творческих способностей, познавательной активности и т.д. Школьная
информатика занимает особое место в системе обучения, т.к. позволяет
формировать те черты личности учащегося, которые часто "выпадают" из
поля зрения других общеобразовательных предметов.
Развитие личности и мышления учащегося не может быть
реализовано в обособленном курсе информатики в старшей школе. Эта
цель может быть достигнута только в процессе непрерывного изучения
: информатики с 1 по 11 класс. Психологи считают, что начинать
;' формирование у учащихся операционального, логического мышления и
: ^творческих способностей необходимо уже в начальной школе. Таким
.; образом, в системе непрерывного изучения информатики обязательно
і должен присутствовать пропедевтический курс информатики.
Предметом психолого — педагогического рассмотрения должно стать
: обоснование основных этапов изучения информатики в средней
общеобразовательной школе. В работах большинства исследователей
:};'[;' |4 выделяется три основных этапа: начальная школа (вернее I — VI классы)
" . — пропедевтический курс, основная школа (вернее VTI — IX классы) —
і базовый курс и, наконец, старшая школа — профильные и углубленные
;; ; j образовательные модули. Важной задачей является дидактическое
Jv ''м обоснование распределения образовательных модулей (пропедевтических,
і : . !Vf j
н: !;ї. базовых, профильных и углубленных) по ступеням обучения в системе
'.]-';. непрерывного изучения информатики,
4 В —пятых, изменилась нормативная база системы образования. На
смену единому государственному учебному плану пришел Федеральный
базисный учебный план, включающий в себя на ряду с федеральным,
-:: ;, также региональный и школьный компоненты. Федеральный компонент
\ базисного учебного плана определяет лишь место базового курса
информатики, в рамках которого должно реализовываться изучение
обязательного минимума содержания образования. В рамках
регионального и школьного компонентов возможно и желательно
увеличение количества часов, отводимых на изучение информатики и
информационных технологий,
Актуальной задачей является определение места базовых, пропедевтических, профильных и углубленных образовательных модулей по информатике в структуре учебного плана, т.е. определения на каких
ступенях обучения и за счет часов каких образовательных областей возможно и целесообразно изучение этих модулей.
В настоящее время достаточно явно проявилась регионализация системы образования — в различных регионах России существуют различные концепции информатизации образования и, соответственно, 4- системы изучения информатики и ее места в Региональных базисных учебных планах. В процессе работы над Московским базисным региональном учебным планом и системой непрерывного изучения информатики использовался опыт разработки наиболее известных региональных концепций информатизации образования (Петербуржекая/ Пермская, Екатеринбуржская и Красноярская и др,).
Идея непрерывного обучения информатике в средней школе
.; высказывалась уже не раз и обсуждалась в целом ряде работ (Н.ВАпатова,
Е. А. Крылов а, А. В. Горячев, Ю .А. Первин, А А. Кузнецов, Т.А.Бороненко и
др.). Однако в этих работах рассматриваются в основном вопросы
я содержания и периодизации (этапы] обучения информатике: в школе, но
] не раскрываются условия и механизм реализации системы непрерывного ,
Г изучения этого предмета в условиях существующего учебного плана,
дефицита учебного времени, перегрузки школьников и т.д.
Таким образом, исходя из методологических, дидактических ^ и
психолого — педагогических соображений необходимо отметить, что
; современная. система изучения информатики в средней
U общеобразовательной школе должна быть непрерывной в период всего
школьного образования (с 1 по 11 класс). При этом система должна иметь
определенный механизм реализации — состоять из образовательных
модулей по информатике и информационным технологиям (базовых,
пропедевтических, профильных и углубленных) и быть четко привязанной
! к федеральному или Региональному базисному учебному плану, т.е.
должно быть четко определено на какой ступени обучения изучается тот
или иной образовательный модуль и за счет учебных часов какой
образовательной области.
Методическая система обучения информатике в средней школе
вступает в новый этап своего развития. Переход к новому пониманию
целей, задач и содержания обучения информатике в школе был
подготовлен работами С,А.Бешенковаг АГ.Гейна, А.В,Горячева,
;і: С.Г.Григорьева, АП.Ершова, Т.Б.Захаровой, А.А.Кузнецова,
J; А.Г.Кушниренко, В.С.Деднева, АС.Лесневского, С.Пейперта, Ю.А.Первииа,
:-] И.В.Роберт, А.Л.Семенова, и др. Одной из определяющих, черт нового
чї, этапа внедрения информатики в содержание общего среднего образования
-является обоснование необходимости изучения информатики в период
ч; всего школьного образования, т.е. осуществление перехода к
; непрерывному курсу информатики,
Цй; Проблема исследования заключается в отсутствии в настоящее
й время обоснованных научно — методических подходов и механизмов
4 реализации структуры и содержания непрерывного изучения
; ] информатики в условиях дифференциации и регионализации условий if обучения, ускорения процесса информатизации общества, изменения ?М нормативной базы системы образования.
;'"' Цель исследования состоит в построении модульной системы
^непрерывного изучения информатики с учетом необходимости, с одной
: стороны, достижения всеми учащимися усвоения минимального
.содержания образования и, с другой стороны, предоставления
возможности для удовлетворения их запросов, склонностей и
] способностей в условиях дифференциации и регионализации содержания
и условий обучения, ускорения процесса информатизации общества,
изменения нормативной базы системы образования.
Объектом исследования является структура и содержание обучения информатике в средней общеобразовательной школе.
Предмет исследования — предпосылки, условия и методические принципы построения системы непрерывного обучения (с I по ]ХГ классы) информатике в общеобразовательной школе в условиях дифференциации и регионализации образования.
Гипотеза исследования.
Методологические, дидактические и психолого — педагогические требования, а также постоянно возрастающий уровень "социального заказа" общества на подготовку учащихся по информатике в средней школе в условиях дифференциации содержания обучения и регионализации условий обучения будут выполнены, если:
будут разработаны структура и механизмы реализации системы непрерывного изучения информатики на основе образовательных модулей (базовых, пропедевтических, профильных и углубленных) с учетом педагогических функций отдельных этапов обучения и их места в Федеральном, Региональном и Школьном учебном плане;
обучение информатике в средней школе будет осуществляться непрерывно в течение всего школьного образования — в виде последовательных, преемственных между собой этапов, имеющих различные педагогические, функции.
Поставленная проблема, выявленные объект и предмет, а также высказанная гипотеза исследования определяют следующие его задачи:
в выявление основных '[ тенденций и перспектив изменения содержания обучения информатике в общеобразовательной школе, определение целей и задач курса информатики на современном этапе;
е обоснование необходимости перехода к системе непрерывного изучения информатики в средней общеобразовательной школе;
а определение содержания базовых, пропедевтических, профильных и углубленных образовательных модулей по информатике и их места в Базисном учебном плане на различных ступенях обучения с учетом специфики условий обучения информатике в учебных заведениях г.Москвы;
о экспериментальная проверка, апробация и оценка эффективности системы непрерывного изучения информатики.
Методы исследования:
методологический и дидактический анализ существующих
концепций изучения информатики в средней
общеобразовательной школе; в анализ практического опыта реализации системы непрерывного изучения информатики в учебных заведениях г.Москвы на основании изучения используемых в учебных заведениях программ и методик обучения, а также курсовых работ слушателей курсов повышения квалификации; педагогический эксперимент по внедрению системы непрерывного изучения информатики в учебный процесс в учебных заведениях г.Москвы; анализ результативности системы непрерывного изучения информатики на основе проведения массового диагностического среза знаний и умений учащихся по информатике. Новизна исследования сострит в создании модульной структуры непрерывного изучения информатики, реализующей, с одной стороны, возможность усвоения всеми -учащимися минимального содержания образования, а с другой стороны, создающей возможности для более глубокого и широкого изучения информатики в отдельных ^регионах и учебных заведениях, а также в группах учащихся с повышенной мотивацией.
Теоретическая значимость исследования состоит в
методологическом, дидактическом и психолого —педагогическом обосновании содержания и структуры системы непрерывного изучения информатики.
Практическая значимость исследования состоит в разработке и внедрении в учебный процесс в средних общеобразовательных учебных заведениях г.Москвы модульной системы непрерывного изучения информатики, создании программ, учебных и методических пособий, обеспечивающих реализацию указанной системы в практике обучения.
Анализ основных закономерностей изменения содержания, курса информатики (1985 - 1998 гг.)
В настоящий момент курс информатики в школе переживает серьезную трансформацию, как в содержании, так и в методологии, более того меняется сама концепция целей и места информатики в содержании общего среднего образования. Для того чтобы обоснованно прогнозировать будущее необходимо проанализировать прошлое, а также понять объективные и субъективные предпосылки изменении-Цели и задачи курса информатики и, соответственно, его содержание изменялись под воздействием различных факторов. На содержание курса существенное влияние оказало развитие информатики как науки, признание научным сообществом того, что понятие "информация" столь же фундаментально, как понятия материя" и "энергия", Р.Ф.Абдеев пишет: "Информация является атрибутом всей материи ... Информация — такая же основная категория как пространство, время, материя, энергия" [1, с.14]. Таким образом, информацию можно рассматривать в качестве атрибута всей материи и строить информационную картину мира, которая будет наглядно и целостно представлять всеобщие связи и взаимообусловленность явлений в их развитии.
Стремительное развитие процесса информатизации меняло "социальный заказ" общества к системе образования. Проникновение информационных технологий во все большее количество сфер деятельности человека, а также возникновение принципиально новых информационных технологий сделало необходимым включение в состав курса специального раздела, посвященного изучению информационных технологий.
Изменение самой системы образования, переход от единого содержания образования для всех учащихся к уровневой и профильной дифференциации привело к необходимости трансформации единого предмета "Основы информатики и вычислительной техники" в систему учебных модулей по информатике и информационным технологиям.
В национальном докладе Российской Федерации на II - Международном конгрессе ЮНЕСКО "Образование и информатика" [94] выделяется три периода становления курса информатики: до 1985 г., 1985 — 1990 гг. и с 1991 по настоящее время.
На первом этапе до 1985 года школьного курса информатики практически не существовало, информатика сводилась к факультативным :Г_. курсам по основам программирования, которые изучались в отдельных лДфизико — математических школах в первых центрах информатизации ; ц школьного образования (Москва, Новосибирск, Екатеринбург, Санкт-Петербург), а также к одному из направлений трудовой подготовки старшеклассников в Учебно — производственных комбинатах.
В 1985 году начался второй период, в государственный учебный план в качестве обязательного был введен предмет "Основы информатики и : вычислительной техники". В начале этого периода (для различных регионов по разному, но в среднем 1985 — 1987 годы} в основном преподавался безмашинный вариант курса по программе и учебнику А.П.Ершова [79], девизом которых было "Программирование — вторая грамотность", а целью курса и его основным содержанием было формирование и развитие у учащихся алгоритмического мышления, также получение ими первоначальных представлений об устройстве и возможностях ЭВМ и назначении программного обеспечения.
Основные подходы к отбору содержания обучения информатике
Говоря о мировоззренческом значении изучения информатики А.АКузнецов отмечает, что информатика открыла для систематического научного исследования одну из важнейших областей действительности — область информационных процессов в живой природе, обществе, технике. Она развивает единый подход к изучению этих процессов, который вносит существенный вклад в формирование современного научного представления о мире. Значительное расширение информатикой "... сферы научного познания, формирование нового подхода к изучению действительности, имеет огромное мировоззренческое значение, которое необходимо в полной мере использовать в школьном образовании" [54, с.7].
Содержание любого школьного предмета, и школьная информатика не является исключением, должно отражать на доступном для учащихся общеобразовательном уровне содержание соответствующей науки. У большинства общеобразовательных предметов существует в качестве основы одна фундаментальная наука (физика, химия, биология и т.д.). Ситуация со школьной информатикой объективно сложнее, т.к. информатика — это очень широкая область знаний, возникшая на стыке нескольких фундаментальных и прикладных дисциплин.
Здесь следует исходить из современных дидактических представлений (В.С.Леднев и др.) о структуре общего образования, в соответствии с которыми в школьном образовании изучаются, строго говоря, не "основы наук", а определенные области окружающей действительности. Конечно, изучаются через изучение основ наук, т.к. именно в науке систематизированы знания об этих областях. Однако принцип изучения в учебных предметах именно областей действительности, а не непосредственно соответствующих отраслей науки имеет важное значение при построении содержания образования в целом и отдельных предметов, в частности.
Из этого, в частности, следует, что область действительности, а „следовательно и "образовательная область" в учебном плане может быть представлена основами не одной, а нескольких наук. Это положение особенно характерно для курса информатики, т.к. соответствующая этому курсу образовательная область включает в себя информационные процессы в природе, технике и обществе, которые изучаются в рамках целого ряда фундаментальных и прикладных наук. Таким образом, школьная информатика должна "отражать" в себе целый комплекс наук об информации и информационных процессах.
Академик О.М.Белоцерковский пишет: "... самым примечательным моментом была констатация факта отсутствия единого понимания того, что представляет собой информатика. Мы предложили вариант "рабочего" определения понятия "информатика". Информатика представляет собой единство (объединение) трех составляющих: hardware, software, brainware" [7, с.З],
В свою очередь, академик А.П.Ершов, основоположник школьной информатики, определял науку информатику "... как становящуюся фундаментальную естественную дисциплину, изучающую законы и методы накопления, обработки и передачи информации в природных, технических и социальных системах. Эта наука опирается на философское учение об информации в процессах отражения и состоит из таких конкретных областей, как теоретические основы вычислительной и коммуникационной техники, алгоритмика, программирование, искусственный интеллект, теория когнитивных процессов, включая вычислительный эксперимент, информология или учение об информационных процессах в обществе" [33, с.7].
Таким образом, теоретическая основа информатики — это группа наук, которую в равной степени можно отнести и к математике, и к кибернетике: теория информации, математическая логика, комбинаторный анализ, формальная грамматика, дискретная математика и т.д. Информатика имеет и собственные разделы: операционные системы, архитектура ЭВМ, теоретическое и доказательное программирование, теория баз данных, искусственный интеллект и экспертные системы и др.
Формирование научного мировоззрения тесно связано с научной картиной мира. В. А. Извозчиков подчеркивает, что "информационная картина мира — это совокупность информационных систем, связей, знаков, символов, информационная сфера, кроме вклада в нее результатов жизнедеятельности людей, есть объективное условие появление и развития жизни, развития языка, сознания ." [37, с.50].
С момента зарождения школьного курса информатики важнейшую роль в нем играет линия на формализацию и моделирование, на построения информационно —логических моделей окружающего мира,
Специфика условий обучения информатике в московских школах
В 1994 году Постановлением правительства Москвы была утверждена программа "Столичное образование" [75], в которой большое внимание было уделено проблеме информатизации образования. В рамках этой программы были приняты управленческие решения по оснащению учебных заведений г. Москвы современной компьютерной техникой, -программным обеспечением и учебно — методическими комплексами. Уровень оснащенности школ г. Москвы компьютерами.
Необходимым условием эффективной информатизации образования :и внедрения системы непрерывного изучения информатики является .соответствующий уровень оснащенности учебных заведений компьютерами. В учебных заведениях г.Москвы компьютерные классы Оснащены самой разнообразной техникой, начиная с морально и технически устаревших КУВТ—86, УКНЦ, Агат и др. и, кончая : современными компьютерными классами, оснащенными компьютерами iPentium. По разнообразию технических параметров можно выделить около 20 различных типов школьных компьютерных классов, причем такое : разнообразие стало затруднять принятие управленческих решений по развитию материальной базы информатизации.
Автор диссертации предложил провести анализ- уровня ; оснащенности учебных заведений компьютерами не с точки зрения их } технических характеристик, а с точки зрения их педагогических : .возможностей. Впервые такая классификация, была произведена в 1995 году в информационно — методическом письме Московского комитета образования "Информатика и информационные технологии в базисном учебном плане" [38]. В основу такой классификации были положены рекомендации Министерства образования по требованиям к средствам вычислительной техники и оборудованию кабинетов информатики, разработанные творческим коллективом под руководством И.В. Роберт [116], [66].
Все разновидности технических характеристик компьютерных классов были сведены к четырем уровням оснащенности, различающимися своими возможностями по реализации системы непрерывного изучения информатики,
