Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема представления информации в школьном курсе информатики основной школы и её развитие 15
1.1. Характеристика современных подходов к подаче и представлению информации с целью включения их в курс информатики 15
1.2. Анализ изучения вопросов представления информации для обоснования необходимости и возможности включения в них принципов подачи информации . 53
Глава 2. Элементы содержания обучения принципам подачи информации и основные направления разработки методики их преподавания 80
2.1. Элементы содержания и результаты обучения принципам подачи информации. Система ключевых задач, описание основных методов и педагогических приёмов для их введения в курс информатики 80
2.2. Опытно-экспериментальная проверка эффективности методики основных ключевых задач 114
Заключение 143
Библиографический список 145
- Характеристика современных подходов к подаче и представлению информации с целью включения их в курс информатики
- Анализ изучения вопросов представления информации для обоснования необходимости и возможности включения в них принципов подачи информации
- Элементы содержания и результаты обучения принципам подачи информации. Система ключевых задач, описание основных методов и педагогических приёмов для их введения в курс информатики
- Опытно-экспериментальная проверка эффективности методики основных ключевых задач
Введение к работе
Актуальность темы исследования
Одним из наиболее важных коммуникационных умений из числа присущих человеку является умение так преподнести и передать информацию, чтобы собеседникам были адекватно переданы смысл и содержание этой информации.
Информационные технологии преумножают информационные коммуникационные человеческие связи в десятки и сотни раз. В этих условиях становится необходимым при подготовке информации к передаче выбирать подходящие для данной конкретной ситуации формы представления, учесть особенности человеческого восприятия информации, использовать адекватные ситуации информационно-технологические средства.
В жизни современной школы более успешными и уверенными оказываются и чувствуют себя школьники, которые лучше других умеют представить себя и свои достижения в учёбе или какой-либо своей деятельности окружающим. Информационные технологии дают возможность донести информацию о себе, своей учёбе и другой своей деятельности большому количеству участников. Умение лучше представить (подать) свою информацию даёт шанс победить в каком-либо из конкурсов, которых сейчас множество. Не приходится говорить уже о том, что после окончания школы умения и навыки правильно подать свою информацию сразу же будут востребованы в жизни. В условиях информатизации актуализируется представление информации в части её подачи для последующего её восприятия большим количеством участников.
Однако ни один из современных школьных курсов не учит тому, как это правильно делать. Подчас и учителя задумываются над тем, как следует подать информацию, чтобы она могла быть адекватно воспринята. В курсе информатики такого обучения тоже не производится, хотя именно курс информатики обладает огромным общеобразовательным потенциалом, имея своим предметом информацию и информационные процессы любой природы и видов.
Целесообразность введения в школьный курс информатики изучения «гуманистических» аспектов информационной деятельности человека (в отличие от «технократических») была убедительно показана в диссертационном исследовании Ю.Ю. Власовой «Изучение процессов восприятия и переработки информации человеком в школьном курсе информатики» ещё в 1998 г. Именно гуманистический подход может дать ответы на множество вопросов, возникающих «…перед членом современного информационного общества: как говорить, чтобы тебя хотели слушать; как оказывать информационное влияние на людей, не травмируя их психику…». В своём исследовании Ю.Ю. Власова выразила точку зрения большого числа специалистов, что «из курса компьютерной грамотности информатика должна превратиться в общеобразовательный учебный предмет с широким спектром педагогических функций, связанных с формированием современного научного мировоззрения, развития их мышления, подготовки к жизни в информационном обществе». Нам близка эта позиция, мы тоже можем причислить себя к её сторонникам.
Итак, мы рассматриваем такую ситуацию, когда одна сторона, владея некоторой информацией, представляет её другой стороне с целью передать её смысл и содержание. Участниками процесса являются две стороны: представляющая сторона и воспринимающая сторона. Число участников каждой из сторон может быть разным, может включать школьников, учителей, родителей, администрацию и т.д.
В русском языке для подготовки информации с целью её последующей передачи и восприятия другими участниками чаще всего используется термин «представление информации». Однако в курсе информатики этот ранее уже задействованный термин несёт в себе более широкую смысловую нагрузку. В стандартах 2004 г. им озаглавлен целый раздел курса информатики основной школы. В нём зафиксировано следующее содержание: «…понятие информации. Язык, как способ представления и передачи информации: естественные и формальные языки, формализация, описание реальных объектов и процессов, моделирование объектов и процессов, дискретная форма представления информации, единицы измерения количества информации».
В настоящем исследовании, чтобы обозначить интересующий нас аспект, касающийся подготовки информации с целью её последующего восприятия целесообразно ввести специальный термин «подача информации».
Под подачей информации будем понимать комплекс действий, направленных на подготовку информации для её последующего восприятия. В него войдут:
формулирование смыслового содержания представляемой информации, с выделением при необходимости содержательных элементов; выстраиванием логики этих элементов;
частичная или полная визуализация информации (данных и действий) с соблюдением правил, способов и приёмов информационного дизайна и инфографики, основывающихся на психологии восприятия информации человеком;
подбор образов для передачи смысла представляемой информации;
подготовка устного выступления, стиля выступающего (жесты, умение говорить внятно, слышно, уверенно, избегать большого количества междометий).
В каждом конкретном случае использовать все перечисленные действия не обязательно. Так, для словесного выступления не обязательно использовать визуализированную информацию, значит, третий пункт может быть выпущен. Если подаваемая информация предназначается для размещения на Интернет-сайте, то не используется четвертый пункт: подготовка устного выступления. Необязательно использовать для подачи информации образы, однако всем известно, что ёмкий, удачно подобранный образ лучше любого другого средства передаст смысл и надолго запомнится.
Главная идея подачи информации заключается в том, что форма подачи должна способствовать, а не мешать восприятию смыслового содержания информации.
Вопросы, связанные с подачей информации в общем образовании в России обсуждаются в педагогическом пространстве в связи с разработкой и использованием электронно-образовательных ресурсов и электронных учебников. Эти вопросы включают цветовые решения, размеры используемых шрифтов, расположение элементов на мобильных приложениях, оформление пространства экрана и т.п. Свою точку зрения на эти вопросы в научных работах высказывают Л. Л. Босова, А. Ю. Босова, Н. Е. Зубченок, С.М. Авдеева, М.Ю. Барышникова, С.В. Зенкина. Вопросам представления информации в курсе информатики основной школы посвящена кандидатская диссертация А.С. Захарова, аспект подачи информации в ней не затронут.
Существует когнитивная теория мультимедийного обучения, разработанная педагогом – психологом Ричардом Э. Мейером на основе исследований Аллана Паивио и Алана Бэддли. Эта теория основывается на нескольких принципах, которые будут важны для нашего исследования. Принцип модальности: вербальная и визуальная информация должны быть представлены одновременно. Принцип пространственной связи: слова и соответствующие им изображения должны быть представлены на странице или экране рядом, а не далеко друг от друга. Принцип избыточности: избыточные слова, изображения и звуки должны быть исключены из материала (эффективность обучения не становится выше, если обучаемые, например, одновременно видят и слышат один и тот же текст.
Существует много методов когнитивного обучения. Наиболее активно они разрабатываются в зарубежном профессиональном обучении (М. Сорей, К. Деланной, Пассганд). В отечественной науке особое внимание уделяется когнитивному обучению в преподавании иностранных языков – труды С.Ф. Шаталова, И.Н. Верещагиной, Д.И. Изаренкова. Методы когнитивного обучения в России в настоящее время активно разрабатываются Институтом психологии РАН (Т.В. Галкина, Л.Г. Алексеева, В. Дружинин, М.А. Холодная и др.).
Современным школьникам необходимо уметь использовать принципы, способы, приёмы, правила подачи информации, обеспечивающие адекватное её восприятие. Это должно усилить эффективность передачи и восприятия смысла и содержания представляемой информации в условиях активного использования средств ИКТ. Между тем, ни в одном из современных курсов информатики такое обучение школьников не предусматривается.
Важно отметить, что такого рода умения и навыки востребуются школьниками и в процессе изучения других предметов. Поэтому их обучение желательно проводить как можно раньше, уже в основной школе, осваивая действия, связанные с подачей информации в работе над разнообразной информацией всех школьных предметов. В пользу этого говорит и тот факт, что именно в основной школе (5 – 9 классы), ребенок активно формируется, как личность, «проходя» процесс осознания самого себя, как члена общества («Я – другие люди»). Школьнику необходимо осознать важность того, что представляемая им информация должна быть воспринята, что у этого процесса
есть свои принципы, правила, приёмы, способы. Понимание этих вопросов существенно для развития личности ребенка.
Выявленное противоречие между необходимостью овладения школьниками действий, связанных с подачей информации, и отсутствием обучения этому в школе определяет сущность проблемы настоящего диссертационного исследования. Необходимость разрешения указанного противоречия обусловливает актуальность темы исследования.
Проблема исследования заключается в том, что существует потребность практической деятельности школьников, связанной с подачей информации, а в педагогической теории не существует проработки этого вопроса.
Объект исследования: методика обучения информатике в общеобразовательной школе.
Предмет исследования: развитие методических подходов к обучению представлению информации в школьном курсе информатики основной школы в условиях информатизации.
Цель исследования: определить элементы содержания и разработать основные методические подходы к обучению школьников способам деятельности, связанным с подачей информации, в курсе информатики.
Гипотеза исследования состоит в том, что обучение школьников способам деятельности с целью подачи информации, станет эффективным (приведёт к планируемым результатам), если:
построить его на базе обучения элементам содержания, разработанным на принципах, сформулированных в исследовании, наиболее систематично и полно охватывающих современные подходы к проблеме подачи информации;
за основу обучения новым элементам содержания взять системно-деятельностный подход как наиболее эффективный для освоения учениками системы разноуровневых действий;
выполнение практических заданий и решение задач (задачный подход) использовать для выработки умений выполнения действий с использованием правил, приёмов, способов подачи информации в рамках системно-деятельностного подхода в курсе информатики основной школы.
Для решения сформулированной проблемы, исходя из объекта, предмета, гипотезы и достижения намеченной цели определены следующие задачи:
-
Проанализировать состояние обучения представлению информации в курсе информатики основной школы;
-
Определить и охарактеризовать принципы подачи информации на основе: семантики, правил и приёмов визуализации представляемой информации с учётом психологии её восприятия;
-
Выявить и определить новые элементы содержания и результаты обучения принципам подачи информации для включения в раздел «Представление информации» курса информатики основной школы;
-
Сформулировать основные направления разработки методики преподавания нового содержания, опираясь на системно-деятельностный подход, задачный подход и проектную деятельность;
5. Разработать методики использования ключевых задач по новым элементам содержания и осуществить опытно-экспериментальную проверку эффективности их внедрения.
Методологической основой исследования являются современные психолого-педагогические и дидактические концепции:
системно-деятельностный подход (Л.С. Выготский, В.В. Давыдов А.Н. Леонтьев, Д.Б. Эльконин, П.Я. Гальперин, Г.П. Щедровицкий, Б.Г. Ананьев, Б.Ф. Ломов, Л.В. Занков);
задачный подход (Ж. Пиаже, Д. Пойа, Г.А. Балл, Б.Е. Бершадский, В.И. Крупич, Б. Блум, В.В. Гузеев, Д. Толлингерова);
метод проектов (Т.Д. Новикова, Пахомова Н.Ю., Е.С. Полат, И.Д. Чечель);
теория структуры и содержания образования (А.А. Кузнецов, В.С. Леднев, И.Я. Лернер, М.Н. Скаткин и др.);
концепция содержания образовательной области «Информатика» (А.А. Кузнецов, С.А. Бешенков, Семёнов А.Л., С.Г. Григорьев, В.В. Гриншкун, О.Ю. Заславская К.К. Колин, Е.А. Ракитина, Н.И. Рыжова, Е.К. Хеннер, и др.).
Научная новизна и теоретическая значимость результатов выполненного исследования:
-
Обоснована необходимость введения в курс информатики основной школы обучения принципам подачи информации (с целью повышения восприятия информации);
-
Разработаны и предложены новые элементы содержания и соответствующие результаты обучения принципам подачи информации для включения в раздел «Представление информации» курса информатики основной школы;
-
Предложена эффективная организация учебной деятельности школьников по освоению новых элементов содержания обучению принципам подачи информации, основанная на использовании системно-деятельностного подхода, задачного подхода и проектной деятельности.
Практическая значимость исследования заключается в следующем:
Предложено включить в практику преподавания курса информатики основной школы новые элементы содержания обучения принципам подачи информации. В рамках курса информатики разработана система ключевых задач, на базе которой каждому новому элементу содержания предлагается необходимая комплексная задача, которая обеспечивает должный уровень необходимой полноты знаний и умений школьников. В соответствии с предложенным примерным составом тем в рамках нового содержания реализуется проектная деятельность в рамках школьных предметов индивидуального или группового характера (конкурсы, выставки, игры и т.д.), которая обеспечивает отработку навыков подачи информации.
Источниками исследования являются официальные документы и материалы, регламентирующие преподавание информатики в средней школе, такие, как: Федеральный государственный образовательный стандарт основного
образования 2004 г., Федеральный государственный образовательный стандарт основного образования 2010 г., контрольно-измерительные материалы к государственной итоговой аттестации школьников основной школы за 2009 -2014 г. г., включающие кодификатор, спецификации и демонстрационные версии ГИА, УМК федерального перечня 2014 - 2015 учебного года, и др., научные труды по педагогике, сайты учителей информатики, работы по представлению информации таких авторов, как Э. Тафти, Д. Туки, Д. Желязны, У. Дж. Боумен, М.С. Кухта, Р.Э. Мейера и др.
Для реализации цели и задач исследования использовались следующие
методы исследования:
изучение и анализ научной, психолого-педагогической, методической и специальной литературы по проблематике исследования;
анализ государственного стандарта образовательной области «Информатика», учебных программ, учебников и методических пособий по информатике;
изучение и обобщение опыта обучения информатике;
эмпирические - тестирование, индивидуальные и групповые беседы, наблюдение, методы математической статистики: частотный дескриптивный анализ, сравнение зависимых выборок (непараметрический тест Уилкоксона);
педагогический эксперимент, количественные и качественные оценки полученных результатов (компьютерная обработка данных, их оформление в виде таблиц, диаграмм и т.д.).
Положения, выносимые на защиту:
-
Представление информации в широком смысле - это моделирование окружающей действительности, её отображение в виде информационных объектов: словесных описаний, текстов, рисунков, таблиц, схем, чертежей, формул и т. д. В условиях информатизации актуализируется и интенсифицируется такой аспект представления информации, как процесс подачи информации для восприятия большим количеством участников. Исходя из этого, необходимо ввести в курс информатики основной школы обучение принципам подачи информации.
-
С целью обучения принципам подачи информации разработанные в рамках исследования новые элементы содержания следует включить в школьный курс информатики с учетом:
смысла и выстраивания логики содержания представляемой информации;
психологических аспектов восприятия информации;
дизайнерских законов, правил, способов, приёмов представления
визуализируемой информации.
3. Элементы нового содержания обучения школьников принципам подачи
информации целесообразно включить в содержательный раздел курса
информатики основной школы «Представление информации», а также можно
провести по темам курса «сквозной линией», согласно сформулированному
В. С. Ледневым принципу «двойного вхождения» базисных компонентов в
систему образования.
-
В основе обучения принципам подачи информации должен лежать системно-деятельностный подход как наиболее эффективный для формирования совокупности действий, который позволяет определить изучаемый материал через систему ключевых задач. Для организации учебной деятельности, ориентированной на эффективное обучение принципам подачи информации, целесообразно использовать систему специально разработанных в исследовании ключевых задач (задачный подход).
-
С целью более эффективного обучения рационально осуществлять работу над индивидуальными и групповыми проектами для овладения совокупностью универсальных действий, связанных с подачей информации разного вида и природы.
Основные этапы исследования
Исследование проводилось с 2011 по 2015 год и проходило в три этапа.
На первом этапе (2011-2012) осуществлялся анализ литературы, посвященной различным аспектам данной проблемы, определены теоретические аспекты представления информации, выделен аспект, касающийся подачи информации.
На втором этапе (2012-2014) определены принципы подачи информации, выявлены и определены новые элементы содержания, выявлены педагогические подходы, методы и приёмы, с помощью которых должны быть реализованы цели обучения.
На третьем этапе (2014-2015) на основе разработанных методик ключевых задач был проведен формирующий этап эксперимента, осуществлена обработка, анализ и обобщение его результатов, оформлена диссертационная работа.
Апробация и внедрение результатов исследования
Основные результаты исследования внедрены в практику работы в ГБОУ Школа № 967 г. Москвы и в ГБОУ СОШ № 929 г. Москвы.
Теоретические и практические положения диссертации докладывались и
обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции
«Информационные технологии в науке и образовании» (Чебоксары, 2013), на
Международной научной конференции «Актуальные проблемы обучения
математике и информатике в школе и вузе» (Москва, 2014), на Международной
научно-практической конференции «Новые технологии как инструмент
реализации стратегии развития и модернизации в экономике, управлении
проектами, педагогике, праве, культурологии, языкознании,
природопользовании, биологии, зоологии, химии, политологии, психологии, медицине, филологии, философии, социологии, математики, технике, физике, информатике, градостроительстве» (Санкт-Петербург, 2014).
Основные положения и результаты исследования отражены в восьми публикациях автора, в том числе, в четырех журналах, включенных в перечень ВАК при Министерстве образования и науки РФ.
Структура диссертации: диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, библиографии.
Характеристика современных подходов к подаче и представлению информации с целью включения их в курс информатики
Эдвард Тафти, автор почти десятка книг. Тираж его книг достигает не менее 1,5 миллиона экземпляров, а его лекции прослушали более 160 000 человек. Среди читателей и слушателей Тафти – не только дизайнеры, но и студенты, и представители нетворческих профессий: на своих лекциях он демонстрирует простые способы улучшения тех или иных графиков, схем и таблиц. Э. Тафти принимает участие в усовершенствовании инфографики, консультирует десятки других государственных и частных компаний. Единомышленники и последователи Эдварда Тафти убеждены в том, что умение правильно видеть и обобщать информацию помогает понять окружающий мир.
Наиболее важная для нашего исследования работа Э. Тафти называется «Представление информации» [162]. В ряде переводов её название звучит, как «Подача информации». Мы заимствуем второй термин у Э. Тафти, т.к. полагаем, что термин «подача информации» в наибольшей степени соответствует составу и содержанию действий, освоением которых мы предлагаем дополнить курс информатики. В книге «Подача информации» [162] автор на конкретных примерах объясняет фундаментальные принципы подачи информации.
Схожими проблемами занимается Джин Желязны, директор по визуальным коммуникациям фирмы McKinsey. В книге «Говори на языке диаграмм» [44] Джин Желязны описывает основные принципы и базовые законы составления диаграмм для презентаций, годовых отчетов.
Ладислав Сутнар – создатель языка визуальной коммуникации. Один из первых представителей европейско-американского авангарда. В 1960 г. он основал частную фирму «Sunar Office» (реклама, маркетинг и экология). Сутнар – один из самых выдающихся передовых дизайнеров чешского происхождения, издал несколько трудов (например, «Visual Design in Action» (Визуальный дизайн в действии), 1961) [160]. Этим же проблемам посвящена работа Боумен У. Дж. «Графическое представление информации» [20], исследовательские работы, такие как «Методология моделирования восприятия визуальной информации» [72] Кухта М.С. и др.
Ричард Саул Вурман американский графический дизайнер, основатель информационной архитектуры. В 1962 году, опубликовал свою первую книгу «Cities: A Comparison of Form and Scale» (Города: сравнение форм и масштабов) [167]. Он ставит перед своими исследованиями цель, как сделать информацию понятной для себя и для других. С тех пор им было написано и выпущено в печать более 80 книг. Кроме публикаций Вурмен активно использовал формат конференций, чтобы тщательно исследовать и расширять свои идеи.
Идеи правильного соотношения и размещения вербальной и визуальной информации в процессе обучения, исследовались и разрабатывались в рамках когнитивной теории мультимедийного обучения [155], педагогом-психологом Ричардом Э. Мейером на основе работ Алана Паивио [156] и Алана Бэддли [21, 22]. Эта теория основывается на нескольких принципах. Принцип модальности: вербальная и визуальная информация должны быть представлены одновременно. Принцип пространственной связи: слова и соответствующие им изображения должны быть представлены на странице или экране рядом, а не далеко друг от друга. Принцип избыточности: избыточные слова, изображения и звуки должны быть исключены из материала (эффективность обучения не становится выше, а часто снижается, если обучаемые, например, одновременно видят и слышат один и тот же текст).
В ряде работ [89, 90, 145], наиболее интересной в прикладном значении из которых на наш взгляд является работа Барбары Минто «Золотые правила Гарварда и McKinsey. Правила магической пирамиды для делового письма» [90] предлагаются правила структурирования, выстраивания логики и организация изложения идей деловых документов.
Итак, в условиях мощной интенсификации информационных процессов существенно возрастает актуальность проблемы оптимизации подачи и восприятия информации. Речь идет о взаимодействии между двумя сторонами: подающей и воспринимающей информацию. То есть, об обеспечении качества подаваемой информации и адекватного восприятия ее смысла и содержания принимающей стороной. С учётом психологических особенностей восприятия этой информации человеком.
Основные принципы, на основе которых по мнению автора исследования имеет смысл разработать новое содержание и включить его в курс информатики основной школы были сформулированы на основе результатов научных исследований Э. Тафти, Уильяма С. Кливленда, Жака Бертина, Бена Шнайдермэна, Боумена У. Дж., Ритчарда Э. Мейера, Кухта М.С., Стюарта К. Карда и др. [20, 72, 150, 151, 152, 155, 159, 162]. Именно в этих работах обобщён и сконцентрирован опыт, связанный с подачей информации, который накоплен в различных сферах человеческой деятельности. Кроме этого, в этих работах расставлены акценты, которые важны для освоения детьми способов деятельности, связанных с подачей информацией.
Первый принцип касается того, что представляемая информация должна быть организована и логически выстроена.
Вот что пишет Э. Тафти по этому поводу: «Хаотичность и путаность – это не свойство информации, это провал представляющего её. Не надо пенять на сложность данных, надо искать такие приемы и методы, которые помогут четко и ясно эти данные представить» [133]. По мнению Э Тафти, упрекать в недопонимании получателя представляемой информации ни в коем случае нельзя. Ученикам можно предложить критерии для организации информации: алфавитный порядок, географическое положение, хронология, категория и иерархия. Если представляемая информация связана с такими объектами, как реки, страны, дороги и т.п., то удобно организовать её группировку по географическому положению.
Анализ изучения вопросов представления информации для обоснования необходимости и возможности включения в них принципов подачи информации
В.С. Леднев [79] обосновал принципы определения предметной структуры содержания образования для разных его отраслей и типов. Один из этих принципов получил название «двойного вхождения» базисных компонентов в систему образования. В нем В.С. Леднев сформулировал важное положение о том, что базисные компоненты могут входить в указанную систему, как в качестве отдельного самостоятельного раздела, так и в качестве «сквозной» линии по отношению ко всему содержанию курса информатики.
А.С. Захаров, рассматривая вопросы представления информации как важную часть содержания современного школьного курса информатики [49], отметил, что так же двояко в курсе информатики должна присутствовать и такая содержательная линия, как представление информации. То есть, оно, подобно сформулированному В.С. Ледневым принципу может включаться в содержание обучения информатике и в качестве отдельного самостоятельного раздела, и в качестве «сквозной» линии по отношению ко всему содержанию этого курса.
Некоторые идеи научно-методических исследований, касающиеся с формирования умений и навыков представления информации, нашли отражение в школьном курсе информатики при введении этой дисциплины в 1985 г. в число школьных дисциплин [48]. Изучение вопросов представления информации в тот период было ограничено построением математических моделей и описанием их на алгоритмическом языке (использовались при этом также блок-схемы, языки программирования), а именно составлением несложных учебных программ для ЭВМ. В первых школьных учебниках [25, 53, 73, 97] из всех видов информационных процессов целенаправленно изучался только один: обработка информации на основе алгоритмов [48].
В 90-х гг. вопросы представления информации в школьных учебниках ушли на второй план, и стали рассматриваться в тесной связи с выбором конкретных средств информационных технологий и особенностями их использования [57, 91, 137, 138, 142, 144 и др.].
Со времени введения первого стандарта образования в 2004 г. вопросы представления информации рассматриваются в школьном курсе в соответствии со стандартом. С этого времени в курсе информатики существует самостоятельный раздел «Представление информации».
Сквозная линия представления информации содержит конкретные, знания, методы и средства, соответствующие специфическим особенностям деятельности в рамках любого из отдельных разделов информатики и ИКТ.
Академик А.А. Кузнецов [69], ориентирует учителей на привлечении в качестве предметов изучения и преподавания информатики таких понятий, как информационный процесс, информационная модель, информационная основа управления и освоение конкретного программного продукта. В рамках этой основополагающей позиции, в соответствии с высказанной выше академиком рекомендацией должны рассматриваться и подходы к освоению знаний, овладению умениями и навыками, и всеми соответствующими видами деятельности, связанными с представлением информации. Соответственно основными компонентами курса преподавания информатики и информационных технологий, которые определяют его системный характер, является триада: «Информационные процессы», «Информационные модели» – «Информационные основы управления». Каждый из этих компонент несет в себе как содержательную, так и деятельностную составляющую. По аналогии с этими структурными позициями, правомерно оценивать место и значение представления информации в школьном курсе информатики и ИКТ [69]. Представление информации есть вполне самостоятельный процесс, достаточно значимый и самодостаточный, как по своей актуальности, так и по сложности, занимаемому месту и масштабам деятельности, связанной с его реализацией. «Прагматизм информатики» – отмечает академик А.А. Кузнецов [69], – «обусловлен тем, что предметом ее исследования являются также методы, средства и технологии, способствующие эффективной организации информационных процессов и их автоматизированному выполнению». Особо важная роль и место принадлежат здесь составляющей, связанной с представлением информации.
По мнению А.А. Кузнецова [69] специфика информатики заключается в том, что она использует для представления не только (и даже не столько) математические модели, но и модели всевозможных форм и видов (текст, таблица, рисунок, алгоритм, программа и т.д.). Именно понимание роли и значения информационной модели, а также её использования по назначению придают курсу информатики и информационных технологий тот широкий спектр межпредметных связей, формирование которых является одной из основных задач этого курса в основной школе. Сама же деятельность, которая состоит в построении информационных моделей – информационное моделирование, является обобщенным видом деятельности, который характеризует место и значение представления информации в информатике.
Анализ практики преподавания представления информации в рамках курса информатики основной школы
С целью анализа того, как, по каким аспектам проводится обучение школьников представлению информации в рамках курса информатики основной школы на практике, был выполнен совокупный анализ документов, регламентирующих преподавание информатики в основной школе, а также материалов сайтов отдельных школ и учителей информатики, размещенные в сети Интернет. В число документов вошли материалы стандартов образования 2004 г, контрольно-измерительные материалы к государственной итоговой аттестации школьников основной школы за 2009 – 2016 г. г, материалы стандартов основного образования 2010 г., УМК федерального перечня 2015 – 2016 учебного года.
В обязательном минимуме содержания основных образовательных программ стандарта основного общего образования по информатике 2004 г. в разделе «Информационные процессы» содержится подраздел «Представление информации», который включает следующее содержание. «Информация, информационные объекты различных видов. Язык как способ представления информации: естественные и формальные языки. Формализация описания реальных объектов и процессов, примеры моделирования объектов и процессов, в том числе – компьютерного. Информационные процессы: хранение, передача и обработка информации. Дискретная форма представления информации. Единицы измерения информации. Управление, обратная связь. Основные этапы развития средств информационных технологий1.» [140, с. 124]
Элементы содержания и результаты обучения принципам подачи информации. Система ключевых задач, описание основных методов и педагогических приёмов для их введения в курс информатики
Опытно-экспериментальная работа проводилась в ГБОУ СОШ 967 г. Москвы в период с 2011 – 2012 учебного года по 2014 – 2015 учебный год.
В рамках основных направлений методики преподавания нового содержания обучения подачи информации были разработаны методики преподавания ключевых задач в соответствии принципами её подачи. По этим методикам было проведено обучение и осуществлена проверка их эффективности. При этом использовались такие методы, как анализ результатов обучения, наблюдение за учебной деятельностью учащихся, беседы с ними, учителями и родителями.
В эксперименте участвовали 101 учащийся: 51 человек в экспериментальной группе и 50 человек в контрольной группе, изучающие информатику по традиционной методике, к концу эксперимента – 107 человек. Экспериментальная группа была сформирована в 2011 – 2012 учебном году из учеников 5 «А» и 6 «Б» классов, контрольная группа – из учеников 5 «Б» и 6 «А» классов. Классы с индексом «А» в школе были сформированы как классы с естественно-научной направленностью обучения, классы с индексом «Б» – с гуманитарной направленностью. Таким образом, в контрольную и экспериментальную группу были включены дети относительно равного уровня развития и мотивации к учёбе.
Обучению экспериментальной группы предшествовало выполнение самостоятельных работ. Их результаты по экспериментальной и контрольной группе сравнивались. Потом проводилось обучение экспериментальной группы и опять проводились самостоятельные работы. Результаты сравнивались по группам. Кроме этого анализировалась динамика результатов каждой группы.
По первому, второму и третьему принципам (элемент содержания о выстроенности информации, о визуализации части информации и о соотношении вербальной и визуальной информации в процессе представления соответственно) было сформировано одно комплексное задание. В его рамках был предложен небольшой текст и набор изображений соответствующей тематики. Ученикам нужно было сделать мини-доклад, не более, чем на 5 минут, сопровождая его показом презентации, состоящей не более, чем из пяти слайдов, чтобы донести основное содержание текста до слушателей – одноклассников. Презентации можно было делать в среде ЛогоМиры или PowerPoint. Для презентации можно было подобрать необходимые изображения из предложенных или найти в сети Интернет.
Смысл задания оценить умение передать основное содержание текста, логику выстраивания изображений, правильность отбора изображений с целью презентации, а так же соотношение вербальной и визуальной форм представления. Содержание текста можно было условно разделить на несколько элементов, каждый из которых оценивался в процентах. Если элемент содержания присутствовал в сообщении или презентации – процент засчитывался. Предполагалось, что умение передать основное содержание сформировано, если ученик сумел передать не менее 70% содержания.
Для определения умений выстраивать логику представления на том же наборе изображений были предложены несколько вопросов и заданий по выстраиванию этих изображений по таким критериям, как алфавит, география, хронология, различным категориям, иерархии. Если ученик набирал не менее 70% правильных ответов и выполненных заданий, умение считалось сформированным.
Отбор изображений для визуализации. Если для компьютерной презентации ученик отбирал изображение в соответствии с правилами (в соответствии с принципом 2) – соответствующий процент начислялся. При отступлении от правил – не начислялся. Допустим, ученик отобрал 10 изображений. Четыре из них были отобраны в соответствии с правилами, а 6 не по правилам. Тогда задание считалось выполненным на 40%. Умение по визуализации считалось сформированным, если ученик набирал не менее 70%.
Соотношение вербальной и визуальной информации при подаче. Важно сформировать умение у школьников сопровождать устное выступление одновременным показом специально подобранных по содержанию изображений: схем, рисунков, фотографий и т.п. Поэтому, если устное сообщение ученика сопровождалось одновременным показом соответствующих по смыслу сообщения изображений и при этом не дублировалось текстом на слайдах, умение соблюдать правильное соотношение вербальной и визуальной форм представления считалось сформированным. Если хотя бы одно из двух условий не соблюдалось, то умение считалось не сформированным.
Результаты до обучения экспериментальной группы у обеих групп оказались примерно одинаковыми, о чём свидетельствуют показатели результатов по группам, представленные в таблице 2.2.1.
Опытно-экспериментальная проверка эффективности методики основных ключевых задач
Переменная Kn1 относится к переменным порядкового типа (эмпирическая значимость у этих переменных не зависит от разницы между соседними численными значениями). Такие переменные допускают частотный анализ и вычисление таких статистических характеристик, как медиана и два квартиля, при небольшом числе категорий можно использовать более точный вариант для концентрированных данных.
Оценку 1 получили 4 ученика (частота 4), оценку 2 – 21 (частота 21), оценку 3 – 23 ученика (частота 23), оценку 4 - 2 ученика (частота 2), оценки 0 и 5 не получил никто из учеников.
Первый квартиль (Q1) – это точка на шкале измеренных значений, ниже которой расположены 25% измеренных значений, соответствует 2 баллу, 1,84 балла по расчётам для концентрированных данных.
Второй квартиль (Q2) – это точка, ниже которой расположены 50% измеренных значений соответствует 2,5 баллам по традиционным расчётам и 2.48 балла по сгруппированным данным для концентрированных данных. Это и есть значение медианы.
Третий квартиль (Q3) – это точка, ниже которой расположены 75% измеренных значений соответствует 3 баллам по традиционным расчётам и 3.08 балла по сгруппированным данным для концентрированных данных. a. Вычислено по сгруппированным данным b. Процентили вычисляются по сгруппированным данным. Был сделан дескриптивный анализ статистической переменной Kn2, которая содержит значения оценок контрольной группы после обучения в рамках формирующего эксперимента.
Переменная Kn2 держит оценку в баллах (от 0 до 5) за выполнение заданий формирующего эксперимента (после обучения учеников экспериментальной группы) учениками контрольной группы. Всего наблюдений 50, пропущенных нет.
Первый квартиль (Q1) – это точка на шкале измеренных значений, ниже которой расположены 25% измеренных значений соответствует 2 баллам, по расчётам для концентрированных данных – 1,88.
Второй квартиль (Q2) – это точка, ниже которой расположены 50% измеренных значений соответствует 2,5 баллам по традиционным расчётам и 2.51 балла по сгруппированным данным для концентрированных данных. Это и есть значение медианы.
Третий квартиль (Q3) – это точка, ниже которой расположены 75% измеренных значений соответствует 3 баллам по традиционным расчётам и 3.16 балла по сгруппированным данным для концентрированных данных.
Таким образом, мы установили, что результаты самостоятельной работы по 10 принципу после обучения немного выросли.
Теперь мы хотим проверить, является ли этот рост закономерным или он случаен с помощью средств математической статистики. Будем для этого использовать тест Уилкоксона - этот тест является традиционным непараметрическим тестом для сравнения двух зависимых выборок. Он основан на построении ранговой последовательности абсолютных разностей пар значений.
Полученная величина р = 0,405 0,05 свидетельствует о не значимой разнице, которая может находиться в пределах случайных отклонений. Таким образом, можно сделать вывод, что разница значений переменной Kn1 и Kn2 может быть случайной. Вычисления выполнялись с помощью одного из самых распространенных статистических пакетов для социальных наук SPSS (IBMSPSS). Выбор был сделан в пользу этого пакета, т.к. в нём широкий охват статистических методов сочетается с большим количеством средств визуализации результатов обработки данных. SPSS предоставляет широкие возможности в сфере анализа данных в области психологии, социологии, медицины, маркетинговых исследований и управления качеством продукции. По одиннадцатому принципу, включающему описания приемов, позволяющих ликвидировать информационные шумы в представляемой информации, возникающие вследствие взаимодействия визуальных объектов с фоном или взаимодействия нескольких визуальных объектов между собой, было предложено несколько заданий. Задание включало анализ конкретных изображений. Вопросы по изображениям были на анализ того, что мешает воспринимать информацию на них с точки зрения взаимодействия визуальных объектов, расположенных на изображении или взаимодействии объектов и фона, что в изображении необходимо изменить, чтобы улучшить восприятие информации на изображении. Основные ошибки в изображениях касались действия принципа «1+1=3 и », слишком контрастирующих цветов фона и объектов, наличия или отсутствия контуров тех или иных визуальных объектов.
Задания констатирующего эксперимента включали 5 вопросов по четырём изображениям. Каждый правильный ответ оценивался одним баллом. В сумме можно было набрать 5 баллов. Если ученик набирал 3 балла (60% правильных ответов) и более, то умение считалось сформированным. Задания были такого уровня сложности, что на интуитивном уровне можно было ответить правильно на все вопросы. Однако результаты выполнения заданий оказались не очень высокими.
Эксперимент проводился в 7 и 8 классах в экспериментальной и контрольной группах. В экспериментальной группе 6 учеников из 52 набрали по 3 балла. В контрольной группе 2 ученика набрали 3 балла, а 3 ученика – 4 балла.