 |
Информатика как наука: предмет и понятие
|
|
|
|
МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ИНФОРМАТИКИ
(учебное пособие для студентов педколледжа по специальности 050709 с дополнительной подготовкой в области информатики)
Составитель: Г.А. Кужелева, преподаватель высшей категории
Илек, 2013 г.
Содержание
Введение _________________________________________________
Глава 1. Предмет методики преподавания информатики ______
1.1 Информатика как наука: предмет и понятие ________
1.2 Информатика как учебный предмет
в средней школе __________________________________
Глава 2. Методика преподавания информатики как
новый раздел педагогической науки и
учебный предмет подготовки учителя
информатики _____________________________________
2.1 Цели и задачи обучения в школе
предмета информатики ____________________________
2.2 Общедидактические принципы
формирования содержания образования
учащихся в области информатики ___________________
2.3 Стандартизация школьного образования
информатики ______________________________________
Глава 3. Организация обучения информатики в школе _________
3.1 Формы и методы обучения информатики
в школе ___________________________________________
3.2 Средства обучения информатике:
кабинет вычислительной техники и
программное обеспечение ___________________________
Приложение № 1 ___________________________________________
Приложение № 2____________________________________________
Приложение № 3 ___________________________________________
Приложение № 4 ____________________________________________
Приложение № 5 ____________________________________________
Приложение № 6 ____________________________________________
Рекомендуемая литература ___________________________________
Введение
Курс «Методика преподавания информатики» вошел в учебные планы педвузов в середине 80-х годов прошлого века практически одновременно с введением в школу предмета Основы информатики и вычислительной техники (ОИВТ). Практически одновременно со становлением базовой науки информатики формирование современной методики информатики обрело вполне убедительные информационно-кибернентические и общедидактические основания. Этому сопутствовала активная опытно-экспериментальная практика и неустанная работа специальных периодических изданий (прежде всего – журнала «Информатика и образование»), привлекавших внимание к проблемам школьной информатики как практических учителей и вузовских преподавателей, так и представителей фундаментальной науки.
|
|
|
Данное учебное пособие по методике преподавания информатике в средней школе способствует развитию и теоретической базы, и содержательно-методического наполнения новой педагогической науки – теории и методики обучения информатике.
Содержание учебного пособия, предназначенного для студентов педколледжа состоит из разделов общей методики преподавания информатики (построенная на основе работ таких авторов как М.П. Лапчик, И.Г. Семакин, С.И. Шварцбурда, В.С. Леднева, А.А. Кузнецова, Л.Г.Лучко и др.), а также практического приложения – руководства, рекомендаций, необходимые при подготовки учителя к уроку.
Глава 1. Предмет методики преподавания информатики
Информатика как наука: предмет и понятие
Появление и начальное становление информатики как науки относится ко второй половине прошлого века. Область интересов информатики – это структура и общие свойства информации, а также вопросы, связанные с процессами поиска, сбора, хранения, преобразования, передачи и использования информации в самых различных сферах человеческой деятельности. Электронные вычислительные машины и современные информационные и коммуникационные технологии являются и фундаментальным ядром и материальной базой информатики.
Термин «информатика» в отечественной литературе используется сравнительно недавно. После второй мировой войны получила бурное развитие кибернетика как общая наука об управлении и связи в системах различной природы – искусственных, биологических, социальных.
|
|
|
Рождение кибернетики принято связывать с опубликованием в 1948 г. американским математиком Норбертом Винером книги «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине». В этой работе были показаны пути создания общей теории управления и заложены основы методов рассмотрения проблем управления и связи для различных систем с единой точки зрения. Развиваясь одновременно с прогрессом электронно-вычислительных машин, кибернетика со временем превращалась в более общую науку о преобразовании информации. Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые некоторая система воспринимает от окружающих.
На рубеже 60-х и 70-х гг. ХХ века французы ввели термин «informatigue» (информатика), образованный судя по всему, как производное от двух французских слов – «informatione» (информация) и «avtomatigue» (автоматика). Новый термин получил в последствии распространение в России и странах СНГ и странах Западной Европы. Согласно определению, данному в Большой Советской энциклопедии, информатика рассматривалась как «дисциплина», изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности её создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности»
Параллельно с этим направлением А.П. Ершов утверждал, что этот термин вводится в русский язык «…как название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации. При таком толковании информатика оказывается более непосредственно связанной с философскими и общенаучными категориями, проясняется и её место в кругу «традиционных» академических научных дисциплин»
Информатика как самостоятельная наука вступает в свои права тогда, когда для изучаемого фрагмента мира построена так называемая информационная модель. И хотя общие методологические принципы построения информационных моделей могут быть предметом информатики, само построение и обоснование информационной модели является задачей частной науки. Понятие информационной и математической моделей близки друг к другу, поскольку и та и другая являются знаковыми системами. Информационная модель – это то сопряжение, через которое информатика вступает в отношение с частными науками, не сливаясь с ними, и в то же время не вбирая их в себя». Между тем среди отечественных ученых с самого начало становления информатики как самостоятельной отрасли науки не было полного единодушия в ответе на вопрос, что такое информатика.
|
|
|
В сборнике «Становление информатики» В.С. Михалевич, Ю.М. Каныгин и В.И. Гриценко утверждают: «Информатика – комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оценки, функционирования машинизированных 9основанных на ЭВМ) систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики».
Коснемся вопроса об объекте и предмета информатики.
Объект – это область действительности, на которую направлена деятельность исследователя, а предмет – это посредствующее звено между субъектом и объектом исследования. Понятие «предмет науки» выражает диалектическое единство объективной и субъективной сторон позиции, оно не тождественно понятию «объект науки». Основное структурное отличие предмета от объекта заключается в том, что в предмет входят лишь главные наиболее существенные свойства и признаки.
Предметная область – это область объектов, универсум рассмотрения (рассуждения), класс (множество) объектов, рассматриваемых в пределах данного контекста (понимаемом как отдельное рассуждение, фрагмент научной теории или теории в целом).
В.С. Леднев при сопоставлении понятий «объект» и «предмет» науки опирается на представления о двух способах отражения науками их объектов: аспектной и объектной.
Предмет информатики образуется на основе широких областей своих приложений, а объект – на основе общих закономерностей, свойственных любым информационным процессам в природе и обществе. Информатика изучает то общее, что свойственно всем многочисленным разновидностям конкретных информационных процессов (технологий). Эти информационные процессы и технологии и есть объект информатики.
|
|
|
Предмет информатики определяется многообразием её приложений. Различные информационные технологии, функционирующие в разных видах человеческой деятельности (управление производственным процессом, системы проектирования, финансовые операции, образование и т. п.), имея общие черты, в то же время существенно различаются между собой. Тем самым образуются различные «предметные» информатики, базирующиеся на различных наборах операций и процедур, различных видах кибернетического оборудования (во многих случаях наряду с компьютером используется специализированные приборы и устройства), разных информационных носителях и т. п.
Одной из областей человеческой деятельности, испытывающей в настоящее время активное влияние информатики, является система образования. Ветвь информатики, обслуживающая проблемы средней школы, получило название школьной информатики. Впервые в отечественной литературе этот термин введен в широкое употребление в одноименном концептуальном документе, разработанном под руководством А.П. Ершова.
Школьная информатика определяется как ветвь информатики, занимающаяся исследованием и разработкой программного, технического, учебно-методического и организационного обеспечения применения ЭВМ в школьном учебном процессе.
Программное (или математическое) обеспечение школьной информатики поддерживает информационную, управляющую и обучающую системы средней школы, включает в себя программистские средства для проектирования и сопровождения таких систем, а также средства общения с ними, ориентированные на школьников, учителей и работников аппарата управления органами просвещения.
В области технического обеспечения школьная информатика имеет своей целью экономически обосновать выбор технических средств для сопровождения учебно-воспитательного процесса школы; определить параметры оборудования типовых школьных кабинетов вычислительной техники; найти оптимальное соотношение использования серийных средств и оригинальных разработок, ориентированных на среднюю школу.
Учебн-методическое обеспечение школьной информатики состоит в разработке учебных программ, методических пособий, учебников по школьному курсу информатики, а также по всем школьным предметам, которые могут испытывать методологическое влияние информатики, и по курсам, при преподавании которых планируется использование средств информатики.
|
|
|
Проблемой организационного обеспечения, связанного с внедрением и поддержанием новой информационной технологии учебного процесса, сложны и многообразны, особенно на первом этапе компьютеризации школьного образования. Сюда, в частности, относятся: организационно-технические мероприятия по обеспечению и последующему сопровождению технической базы школьной информатики; организации разработки, тиражирования и доставки педагогических программных средств (ППС) в школу; подготовка и переподготовка кадров для всех уровней системы просвещения и прежде всего школьных учителей, способных нести в массову школу информатику как новую научную дисциплину, как инструмент совершенствования преподавания других школьных предметов, как стиль мышления.
В связи с развитием информатики возникает вопрос о её взаимосвязи и разграничении с кибернетикой. Один из подходов разграничения информатики и кибернетики – отнесение к области информатики исследований информационных технологий только в социальных системах (т. е. системах любой природы: биологических, технических и т. д.)
Не все разделы информатики возникли одновременно. История информатики связана с постепенным расширением области её интересов. Возможность расширения диктовалась развитием компьютеров и накоплением моделей и методов их применения при решении задач различного типа.
Как считает Д.П. Поспелов, структуру информатики в настоящее время определяют следующие основные области исследования:
¨ теория алгоритмов (формальные модели алгоритмов, проблемы вычислимости, сложность вычислений и т. п.);
¨ логические модели (дедуктивные системы, сложность вывода, нетрадиционные исчисления: индуктивный и дедуктивный вывод, вывод по аналогии, правдоподобный вывод, немонотонные рассуждения и т. п.);
¨ база данных (стуктуры данных, поиск ответов на запросы, логический вывод в базах данных, активные базы и т. п.);
¨ бионика (математические модели в биологии, модели поведения, генетические системы и алгоритмы и т. п.);
¨ распознавание образов о обработка зрительных сцен (статистические методы распознавания, использование призначных пространств, теория распознающих алгоритмов, трехмерные сцены и т. п.);
¨ теория роботов (автономные роботы, представление знаний о мире, децентрализованное управление, планирование целесообразного поведения и т. п.);
¨ инженерия математического обеспечения (языки программирования, технологии создания программных систем, инструментальные системы и т. п.);
¨ теория компьютеров и вычислительных сетей (архитектурные решения, многоагентные системы, новые принципы переработки информации и т. п.);
¨ компьютерная лингвистика (модели языка, анализ и синтез текстов, машинный перевод и т. п.);
¨ числовые и символьные вычисления (компьютерно-ориентированные методы вычислений, модели переработки информации в различных прикладных областях, работа с естественно-языковыми текстами и т. п.);
¨ системы человеко-машинного взаимодействия (модели дискурса, распределение работ в смешанных системах, организация коллективных процедур, деятельность в телекоммуникационных системах и т. п.);
¨ использование компьютеров в замкнутых системах (модели реального времени, интеллектуальное управление, системы мониторинга и т. п.).
Для сферы образования крайне существенно адекватное определение предметной области информатики, отражающей все фундаментальные основы этой области научного знания. На рис.1 воспроизведена структура предметной области «Информатика» в той интерпретации, которая была представлена в Национальном докладе Российской федерации на 11 Международном Конгрессе ЮНЕСКО «Образование и информатика».
Эта структурная схема включает четыре раздела: теоретическая информатика, средства информатизации, информационные технологии, социальная информатика. При этом теоретическая информатика включает философские основы информатики, математические и информационные модели и алгоритмы, а также методы разработки и проектирования информационных систем и технологий. Как отмечает К.К. Колин, «в состав курса впервые включены вопросы, связанные с изучением социально-экономических аспектов информатизации общества, которые являются исключительно актуальными и все больше выдвигаются на первый план самим ходом развития общества».
| Теоретическая информатика | Информация как семантическое свойство материи. Информация и эволюция в живой и неживой природе. Начало общей теории информации. Макро- и микроинформация. Математические и информационные модели. Теория алгоритмов. Стохатические методы в информатике. Вычислительный эксперимент как методология научного исследования. Информация и знания. Семантические аспекты интеллектуальных процессов и информационных систем. Информационные системы искусственного интеллекта. Методы представления знаний. Познание и творчество как информационные процессы. Теория и методы разработки и проектирования информационных систем и технологий. | ||||
| Системы информатизации | технические | Обработки, отображения и передачи данных | Персональные компьютеры, рабочие станции. Устройства ввода\вывода и отображения информации. Аудио- и видеосистемы, системы мультимедиа. Сети ЭВМ. Средства связи и компьютерные телекоммуникационные системы. | ||
| Программные | системные | Операционные системы и среды. Системы и языки программирования. Сервисные оболочки, системы пользовательского интерфейса. Программные средства межкомпьютерной связи (системы теледоступа), вычислительные и информационные среды. | |||
| Реализации технологий | универсальные | Текстовые и графические редакторы. Системы управления базами данных. Процессоры электронных таблиц. Средства моделирования объектов, процессов, систем. Информационные языки и форматы представления данных и знаний; словари; классификаторы; тезаурусы. Средства защиты информации от разрушения и несанкционированного доступа. | |||
| профессионально-ориентированных | Издательские системы. Системы реализации технологий автоматизации расчетов, проектирования, обработки данных (учета, планирования, управления, анализа, статистики и т.д.). Системы искусственного интеллекта (база знаний, экспертные системы, диагностические, обучающие и др.) | ||||
| Информационные технологии | Ввода\вывода, сбора, хранения, передачи и обработки данных. Подготовки текстовых и графических документов, технической документации. Интеграции и коллективного использования разнородных информационных ресурсов. Защиты информации. Программирования, проектирования, моделирования, обучения, диагностики, управления (объектами, процессами, системами) | ||||
| Социальная информатика | Информационные ресурсы как фактор социально-экономического и культурного развития общества. Информационное общество – закономерности и проблемы становления и развития. Информационная инфраструктура общества. Проблемы информационной безопасности. Новые возможности развития личности в информационном обществе. Проблемы демократизации в информационном обществе и пути её решения. Информационная культура и информационная безопасность личности. | ||||
Рис 1. Структура предметной области информатики
|
|
|
