Информатика и образование, № 8-2002, с.2-8

Н. В. Макарова,

доктор пед. наук, профессор, проректор по информатизации, зав. кафедрой информационных систем и технологий Международного банковского института, академик МЛН ВШ и ЛИО

СИСТЕМНО-ИНФОРМАЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ КУРСА ШКОЛЬНОЙ ИНФОРМАТИКИ

Концепция учебно-методического комплекта

Одним из важнейших видов деятельнос­ти человека в современном обществе стано­вится оперативная и качественная работа с информацией на базе компьютерных техно­логий. Квалифицированная работа с инфор­мацией требует и соответствующего уровня информационной культуры человека, фун­дамент которой должен закладываться в шко­ле. Проблема формирования должного уров­ня информационной культуры приводит к не­обходимости расширения границ целевых ус­тановок школьной образовательной систе­мы, а также разработки соответствующей методической системы обучения.

Представляется, что наиболее полно ре­ализовать поставленную цель по формирова­нию необходимого уровня информационной культуры призвана образовательная область «Информатика». Она аккумулирует в себе ог­ромный потенциал знаний, сформирован­ный под воздействием бурно развивающейся компьютерной индустрии.

Позиция автора состоит в том, что для школьной информатики надо отобрать такой учебный материал и разработать такие мето­дики, которые бы способствовали развитию интеллектуального и творческого потенциа­ла ребенка, созданию фундамента информа­ционной культуры. Методическая система обучения информатике должна базироваться на идеях педагогики развивающего обучения.

В предлагаемой концепции преподава­ния информатики выделены те направления информатики, которые послужат развитию учащихся, будут способствовать формирова­нию их системного мировоззрения, позво­лят им овладеть современными информационными технологиями и применять их в ре­альных задачах из конкретных предметных областей.

Предлагаемая концепция школьного кур­са информатики названа системно-информа­ционной. Она базируется на идеях системно­го анализа, реализуемых на базе компьютер­ных технологий. Целью является не изуче­ние всевозможных компьютерных техноло­гий, а освоение базовых с целью их даль­нейшего использования для решения конк­ретных задач. Первостепенное значение при­дается сформированным в результате обуче­ния информатике способности оценивать ту или иную проблему с системных позиций и умению ее представить в формализованном виде в виде информационной модели. Выб­ранная ориентация в школьном курсе инфор­матики на обучение детей целенаправленной работе с информацией на основе системно­го подхода и породило название данной кон­цепции.

В то же время не менее важным являет­ся и знание компьютерной технологии, так как это служит средством решения форма­лизованной на основе системного подхода рассматриваемой проблемы или задачи. Здесь в качестве небольшого отступления хотелось бы выразить свое несогласие с теми, кто отстаивает точку зрения превращения пред­мета информатики в предмет информацион­ных технологий. В таком случае изучение разных технологий становится самоцелью. И процесс этот бесконечен, так как идет по­стоянное обновление и замена старых тех­нологий новыми. Роль информатики в дру­гом — развитие, развитие и еще раз раз­витие ребенка с использованием при этом его естественного интереса к ком­пьютеру.

Системно-информационная концепция определяет интегрирующую роль информа­тики среди всех школьных дисциплин. За счет организации межпредметных связей, реали­зуемых в процессе решения на уроках инфор­матики разноплановых задач, появляется воз­можность закреплять и углублять знания, по­лученные на других предметах. При этом ак­цент делается на развитие мышления, кото­рое определяет способность человека опера­тивно обрабатывать информацию и прини­мать обоснованные решения. Следует заме­тить, что развитием мышления занимаются практически во всех школьных предметах, но на базе системного подхода нигде — только на информатике. Информатика, позволяю­щая аккумулировать знания из разных пред­метных областей, именно та дисциплина, где реально можно воплотить идею развития системного мышления у каждого учащегося.

Известно, что системный анализ — это целенаправленная творческая деятельность человека, на основе которой обеспечивает­ся представление объекта в виде системы. Изучение и использование свойств системы становятся определяющими и решающими для успешной практической деятельности. Одним из современных инструментов сис­темного анализа и синтеза систем является информационное (абстрактное) моделирова­ние, проводимое на компьютерах. Инфор­мационные модели могут имитировать существенные черты объектов-оригиналов и достаточно точно воспроизводить их пове­дение.

Таким образом, выделив ключевые сло­ва, лежащие в основе системного подхода, а именно: объект, система, информация, цель, модель, моделирование, мы приходим к необходимости раскрытия и изучения этих понятий с использованием современных ком­пьютерных технологий. Следствием этого яв­ляется расширение системы понятий на ос­нове тезауруса компьютерной области. К таким понятиям относятся: компьютер, ап­паратное обеспечение, программное обеспече­ние (системное, прикладное, инструмента­рий программирования), информационные технологии и системы, алгоритм, програм­ма и др.

Уровень развития школьника прямо про­порционально зависит от поставленной пре­подавателями цели при передаче знаний и умений. Эта цель должна включать обуче­ние системному и логическому мышлению при постановке любой проблемы, самосто­ятельному принятию решения, формированию достаточного кругозора в данной пред­метной области, развитие навыков владения необходимым инструментарием и выработ­ку понятия того, как и когда его применять. Можно перечислять еще множество различ­ных аспектов цели, но важно одно — требу­ется сформировать определенный уровень профессиональной культуры в данной обла­сти знаний, названной информационной, а не работать по шаблону «делай как мы», очень распространенному при передаче зна­ний из областей точных наук.

Учитывая все вышесказанное, в каче­стве основных целей информатики выделяют­ся следующие:

• формирование информационной культуры школьника, под которой по­нимается наличие знаний и умений для целенаправленной работы с ин­формацией и использования для это­го возможностей компьютера;

• обучение системному подходу к ис­следованию структуры информацион­ных объектов и их взаимосвязей, ко­торые являются моделями реальных объектов и процессов.

• развитие логического мышления, творческого и познавательного потен­циала школьника, его коммуникатив­ных способностей с использованием для этого богатейшего компьютерно­го инструментария.

Концепция предусматривает выделение инвариантного ядра содержания обучения, независимого от конкретного программного инструментария компьютерной технологии, и вариативной составляющей содержания обу­чения, определяемой уровнем развития ком­пьютерной области и, соответственно, про­граммного обеспечения в настоящий мо­мент.

Инвариантное ядро содержания обучения школьного курса информатики определяет­ся системно-информационным подходом к познанию окружающего мира. Такой под­ход базируется на системном анализе явле­ний, процессов и объектов окружающего мира, разработке их информационных мо­делей, технологии компьютерного модели­рования. Поэтому в базовом курсе инфор­матики дополнительно к рекомендуемому Министерством образования РФ обязатель­ному минимуму содержания образования вводится раздел «Информационная картина мира», где излагаются основные теоретичес­кие аспекты предлагаемой концепции.

Методы системного анализа позволяют выявить характерные свойства изучаемых объектов, провести необходимую формали­зацию при постановке проблемы и разрабо­тать информационную модель. При этом объект в зависимости от цели исследования может рассматриваться с двух позиций: и как автономный объект, и как система более простых взаимосвязанных объектов. Далее, используя возможности компьютера, уча­щийся учится моделировать и проводить ис­следование в соответствии с поставленной целью. Технология моделирования осваива­ется на задачах из разных предметных облас­тей, что позволяет более основательно по­нять учебный материал других дисциплин.

В состав инвариантного ядра входят так­же и традиционные темы компьютерной об­ласти, содержание которых не зависит от конкретной модели компьютера или конк­ретного вида программного продукта. К этим темам относятся: представление об инфор­мационной системе и технологии, техничес­кая часть компьютера, классификация про­граммного обеспечения, понятие алгоритма, основы кодирования и др.

Вариативная составляющая содержания обучения школьного курса информатики оп­ределяется современным уровнем развития компьютерной технологии. Конкретная про­граммная среда рассматривается с позиций приобретения учащимися технологических навыков работы с программным инструмен­тарием и использования его как при модели­ровании, так и при создании информацион­ных продуктов. Изучению различных про­граммных сред должно быть уделено доста­точно много внимания, но это не должно быть основным направлением и целью обу­чения. Недопустимо в школьном курсе ин­форматики изучать только технологию рабо­ты в различных программных средах. Следу­ет познакомить учащихся с широким спект­ром разноплановых задач, где эффективно может применяться компьютерная техно­логия.

С внедрением в школьную программу данной концепции обучения информатике появляется возможность на уроках информа­тики закреплять и углублять знания, полу­ченные на других предметах. На практичес­ких занятиях может быть реализован прин­цип межпредметных связей. Это достигает­ся в процессе решения многочисленных за­дач из разных предметных областей. При этом

используются два методических подхода: один — на основе методики освоения программ­ной среды, а другой — на основе методики моделирования.

Знание базового инструментария конк­ретной программной среды определяет пер­вый квалификационный уровень учащегося для работы на компьютере и формируется на основе методики освоения программной сре­ды. В данной методике, независимо от спе­цифики программного продукта, на основе деятельностного подхода реализуется прин­цип «от простого к сложному» с пошаговым освоением технологических операций. Преж­де всего необходимо сформировать у учащих­ся правильное представление о назначении данной среды и о классе заданий (задач), которые могут быть в ней реализованы. Вы­деляются основные объекты, с которыми придется работать обучаемому, с расстанов­кой для них приоритетов первоочередности изучения. Аналогично надо подойти и к по­ниманию технологических операций, но уже с позиций выделенных объектов. Надо отранжировать базовые технологические опе­рации по интенсивности использования при работе с объектами компьютерного доку­мента.

Рассмотрим это положение на примере текстового процессора. Эта среда предназ­начена для создания текстовых документов разной степени сложности. Здесь важно по­нятие макета документа и его объектов. В текстовом документе выделяются основные объекты (символ, строка, абзац, текст, таб­лица, векторный рисунок) и внедренные объекты (формула, диаграмма, рисунок, таблица и пр.). На основе анализа свойств этих объектов выделяются базовые техноло­гические операции по работе с ними. Далее можно непосредственно перейти к работе на компьютере в среде текстового процессора с теми заданиями, которые предлагаются в нашем учебном пособии [5].

Особенность методики состоит в форми­ровании комплекса заданий. Сначала пред­лагаются простейшие задания, для выпол­нения которых необходимо освоить элемен­тарные технологические операции. Затем предлагается выполнить более сложные за­дания, которые требуют привлечения допол­нительного программного инструментария. Усложнение задания влечет за собой услож­нение технологии.

Так при изучении среды текстового про­цессора первое задание посвящается освоению различных вариантов редактирования текста на примере конкретного текста. В учебнике приводится пооперационная техно­логия редактирования набранного текста. Следующие задания посвящены изучению технологии форматирования применительно к тексту, созданному и отредактированному в предыдущем задании. После выполнения этого задания на экране будет отображен красиво оформленный текст. Далее приво­дится задание по работе с таблицей, что тре­бует привлечения дополнительного программ­ного инструментария и т. д.

Таким образом, освоение любой про­граммной среды осуществляется в процессе реализации (решения) конкретной задачи. Целью является получение результата, а для этого учащемуся предлагается необходимый компьютерный инструментарий и тщатель­но разработанная пошаговая методика его ос­воения.

На развитие системного мышления и приобретение интеллектуальных умений ра­боты с информацией направлена реализован­ная в учебнике [4] и задачнике [6] методика моделирования. Авторами учебника разрабо­тана схема моделирования, где каждый шаг исследования имеет определенную цель. Предложенная схема имеет жесткую струк­туру в виде нескольких этапов и подэтапов. Моделирование любой задачи проводится по этой схеме. По сути, это шаблон моделиро­вания. Многократно апробированная на задачах из разных предметных областей эта схема запоминается учениками, как табли­ца умножения. Входящий в комплект за­дачник содержит порядка 30 задач с объяс­нением каждого шага исследования, а так­же задачи для самостоятельного исследова­ния. Все задачи сгруппированы с ориента­цией на конкретную программную среду: графического редактора, текстового процес­сора, табличного процессора, базы данных. Тематика многих задач определяется исходя из тематики школьных предметов, таких как физика, математика, биология, русский язык, рисование, химия.

Подобный тренинг на основе однотип­ной схемы способствует лучшему пониманию сути решаемой задачи, осознанию того, что надо сделать, чтобы провести исследование. Так формируются устойчивые навыки сис­темного анализа объектов, разработки инфор­мационных моделей объектов, проведения компьютерного эксперимента, анализа ре­зультатов моделирования.

Системно-информационная концепция изучения информатики в школе рассчитана на три уровня.

На первом уровне, названном пропедевтическим, учащийся знакомится с основными понятиями информатики непос­редственно в процессе создания какого-либо информационного продукта, будь то рису­нок или программа. Этот уровень не являет­ся обязательным в школьной программе и ориентирован на учащихся V — VI классов. Методической поддержкой этого уровня слу­жит учебник [1] и рабочие тетради [2, 3].

На изучение пропедевтического курса от­водится 68 часов. Приблизительно полови­ну аудиторного времени составляет практи­ческая работа на компьютере. Курс состоит из трех разделов:

• «Учимся работать на компьютере», где изучаются основные приемы работы в Windows, Блокноте, Калькуляторе;

• «Компьютерная графика», где изуча­ется инструментарий среды графичес­кого редактора Paint, выполняются творческие работы;

• «Среда программирования ЛогоМиры», где изучаемый инструментарий используется как средство развития алгоритмического и логического мышления.

Второй уровень, названный базо­вым, полностью отражает содержание базо­вого минимума, рекомендуемого Министер­ством образования РФ. С опорой на концеп­цию системно-информационного подхода нами был введен дополнительный раздел, связанный с изучением свойств объекта и разработкой его информационной модели. Методической поддержкой этого уровня слу­жат учебники [4 — 6].

Базовый уровень ориентирован на уча­щихся VII — IX классов и является обяза­тельным. Используя учебники [4 — 6], мож­но приступить к изучению информатики не­посредственно с этого уровня. Однако, если в школе есть возможность начать изучение информатики с V или VI класса, мы всячес­ки это рекомендуем, так как пропедевтичес­кий курс создает хорошую стартовую пло­щадку для изучения базового курса.

На изучение базового курса отводится 204 часа по 68 часов (2 часа в неделю) в каждом классе. При этом более 2/3 учебного време­ни составляет работа на компьютере.

В базовом курсе выделено три структур­ных единицы: теоретическая, практическая по технологии, практическая по моделиро­ванию. Теоретической составляющей является инвариантная часть курса информати­ки, которая представлена в учебнике [4] пя­тью разделами:

• «Информация. Информационные процессы»;

• «Информационная картина мира»;

• «Программное обеспечение информационных технологий»;

• «Техническое обеспечение инфор­мационных технологий»;

• «История, современное состояние и перспективы развития компьютерной техники».

Практическая составляющая разделяет­ся на две части. Одна часть, посвященная освоению базовых программных сред компа­нии Microsoft, составляет содержание учеб­ного пособия [5]. Другая часть, посвящен­ная моделированию, составляет содержание учебного пособия [6].

Третий уровень, определяющий предпрофессиональную подготовку школьни­ка, ориентирован на X — XI классы обще­образовательных учреждений и является про­должением базового курса по информатике. Рекомендуется в классах гуманитарного и экономического профилей. Методической поддержкой этого уровня служит учебное пособие [7]. Для школ с углубленным изу­чением физики, математики, информатики рекомендуется дополнительно включать темы по современным системам программирова­ния, используя для этого специальную ли­тературу. В тематическом планировании содержания обучения информатике в X — XI классах, представленном в [8], отражено три варианта изучения тем на протяжении двух лет:

а) по 1 часу в неделю — всего 68 часов;

б) по 2 часа в неделю — всего 136 часов;

в) более 2 часов в неделю — более 136 часов.

В программе для X класса рекомендует­ся выделить некоторый объем времени для освоения клавиатуры десятипальцевым ме­тодом. Может быть использована любая до­ступная методика, включая компьютерный тренажер.

Для каких классов уже созданы учебники? Какие учебники разрабатываются сейчас?

К настоящему времени создан учебно-методический комплект для учащихся с V — XI классы. В состав комплекта входят сле­дующие учебники и учебные пособия, под­держивающие три уровня обучения инфор­матике:

Для пропедевтического уровня (V — VI классы):

1. Информатика. 5 — 6 класс. Началь­ный курс. /Под ред. Н. В. Макаровой. СПб.: Питер, 2001.

2. Рабочая тетрадь для 5-го класса/Под ред. Н. В. Макаровой. СПб.: Питер, 2002.

3. Рабочая тетрадь для 6-го класса. /Под ред. Н. В. Макаровой. СПб.: Питер, 2002.

Для базового уровня (VII— IX классы):

4. Информатика. 7 — 9 класс. Базовый курс. Теория/Под ред. Н. В. Макаровой. СПб.: Питер, 2001.

5. Информатика. 7 — 9 класс. Базовый курс. Практикум по информационной тех­нологии/Под ред. Н. В. Макаровой. СПб.: Питер, 2001.

6. Информатика. 7 — 9 класс. Базовый курс. Практикум-задачник по моделирова­нию/Под ред. Н. В. Макаровой. СПб.: Пи­тер, 2001.

Для предпрофессионального уровня (X — XI классы):

7. Информатика. 10—11 класс/Под ред. Н. В. Макаровой. СПб.: Питер, 2001.

Для учителей:

8. Макарова N. В. Программа по инфор­матике. Системно-информационная концеп­ция. 5—11 класс. СПб.: Питер, 2001.

О преемственности нового варианта учебно-методического комплекта.

Новый вариант учебно-методического комплекта пришел на смену предыдущему благодаря широкой апробации их в учебном процессе школ России и стран ближнего за­рубежья. Первый вариант состоял из трех учебников информатики для VI — VII, VII — VIII и IX классов. Концепция преподавания осталась прежней. Учебный материал пере­работан с учетом сделанных замечаний. За счет переструктурирования материала выде­лен пропедевтический курс для V — VI клас­сов, куда перешло изучение графического ре­дактора и программы ЛогоМиры. В новом комплекте, также и в предыдущем, исполь­зуется модульный принцип представления учебного материала.

По сравнению с предыдущим вариан­том существенной доработке подверглись темы теоретических разделов «Информация. Информационные процессы» и «Информа­ционная картина мира». Появились новые темы, связанные с формированием представ­ления о системе и ее информационной мо­дели. Существенно переработаны темы по

классификации. В разделе «Программное обеспечение информационных технологий» кардинально переработаны темы по алгорит­мизации и программированию. Раздел «Тех­ническое обеспечение информационных тех­нологий» расширен за счет введения новых тем по кодированию информации в компь­ютере и логическим основам компьютера.

Учебное пособие «Информатика. 10 — 11 класс» сохранилось без изменений.

Творческие планы авторского коллекти­ва достаточно обширны и касаются многих не решенных в школьной информатике про­блем. Среди них необходимо выделить наи­более актуальные на сегодняшний день зада­чи, которые требуют наискорейшего реше­ния. Первоочередной задачей авторы счита­ют разработку методического пособия для учителей для всех уровней обучения, над созданием которого уже началась работа. Издание этого пособия планируется в 2002 г. К числу первоочередных задач мы также от­носим и разработку учебных программ для разных профилей обучения в X — XI классах, для которых необходимо создавать учебники. К настоящему времени уже сформирована основная концепция многопрофильности обучения информатики в старшей школе и разработаны соответствующие примерные программы. На 2003 г. мы планируем со­здание учебников для всех профилей обуче­ния в X — XI классах, которые будут яв­ляться методической поддержкой этих про­грамм.