 |
Разработка учебного программного обеспечения курса дисциплины «Основы информатики и вычислительной техники» в общеобразовательной школе
|
|
|
|
Формирование представлений о программном обеспечении в условиях общеобразовательной школы ведётся на основе учебного программного обеспечения, поэтому важным моментом в методике преподавания курса «Основы информатики и вычислительной техники» выступает его разработка.
Разработка учебного программного обеспечения для школьных кабинетов вычислительной техники, которые создаются на базе персональных ЭВМ, является научно-технической задачей. Для решения этой задачи необходимо прежде всего ответить на два вопроса: «Что делать?» и «Как делать?».
Первый вопрос - «Что делать?» - предлагает определение состава учебного программного обеспечения для занятий в школьных кабинетах вычислительной техники. Ответы на эти вопросы можно искать двумя способами «сверху вниз» - от педагогических задач к перечню учебных программ и «снизу вверх» - от возможностей ЭВМ к вариантам их использования в учебном процессе. Лучшие решения, по-видимому, будут найдены при сочетании этих двух способов определения комплекса необходимого учебного программного обеспечения. Здесь мы остановимся на подходе «снизу вверх».
Диалог с ЭВМ начинается с появления на экране телевизионного монитора некоторой картинки-заставки или текста-приглашения к работе. Ученик или учитель, нажимая на клавиши, сообщает ЭВМ слова, числа, команды либо управляет курсором (специальным графическим знаком) или некоторой фигуркой (черепашкой, человечком, стрелкой), перемещающейся по экрану. В ответ на действия человека ЭВМ выводит изменяющееся изображение с картинкой или текстом, проводит математические вычисления либо обработку накапливающейся информации либо пересылает некоторую информацию по сети, связывающую ЭВМ с другими вычислительными машинами.
|
|
|
Исторически самым первым из применений персональных ЭВМ была постановка на них игровых программ, превращающих вычислительные машины в игровые автоматы. Игра, как правило, заключается в появлении на экране монитора некоторых фигурок, которые бегают по экрану и в столкновениях друг с другом или с предметами окружающей сцены должны под управлением игрока достичь некоторых целей, преодолевая препятствия или «противников». Такие игры могут служить развитию определенных мониторных навыков и вызывают живой интерес у учащихся всех возрастов.
Вторым применением учебных ЭВМ для учащихся младших классов и дошкольников является возможность композиционного творчества, связанного с конструированием на экране монитора различных графических образов, наглядно представляющих предметы окружающего мира: дома, машины, человечков, окружающую среду. Наиболее перспективным является внесение в это изображение элементов оживления этих фигурок. Творческая компонента таких занимательных игр, по нашим наблюдениям, вызывает повышенный интерес у учащихся и открывает для них возможность активной творческой деятельности.
Следующим шагом в применении ЭВМ может явиться моделирование элементов технического творчества, когда конструируемые на экране монитора графические изображения предметов и объектов будут создаваться с учетом их возможных «взаимодействий», имитирующих определенные физические законы, а вычислительные машины будут моделировать процессы этих «взаимодействий». При использовании таких программ учащиеся получают возможность проводить эксперименты с созданными по их замыслу моделями конструкций и процессов.
Для учителя школьные ЭВМ могут активно использоваться прежде всего как средство для наглядного представления информации (гибкий диапроектор), затем как контролирующая обучающая машина, позволяющая задавать каждому ученику списки вопросов с карточками-ответами, оценивающими количество правильных ответов.
|
|
|
Наиболее перспективным, на наш взгляд, применение ЭВМ в учебном процессе является создание на их базе гибких лабораторных стендов по различным темам школьных предметов - физики, химии, астрономии, математики, музыки, рисованию, черчению, иностранных языков. Общей идеей таких лабораторных стендов является изображение на экране монитора некоторой конкретной предметной среды (физического процесса, технической установки, производственного участка и т. п.). Деятельность учащихся состоит в активном воздействии на моделируемую установку или процесс с целью выполнения определенных заданий или экспериментов. При этом ученик берет на себя роль экспериментатора, испытателя или конструктора, осваивая определенные профессиональные навыки или проверяя и пополняя свои теоретические знания. Функции учителя могли бы состоять во внесении изменений в состав или характеристики объектов моделируемой установки и проведении тем самым некоторых педагогических экспериментов.
Для курса «Основы информатики и вычислительной техники» минимальный набор учебных программ, на наш взгляд, должен включать:
. Практикум «Освоение клавиатуры ЭВМ».
. Практикум «Графическое изображение информации».
. Практикум «Математические вычисления и построение графиков на ЭВМ».
. Практикум «Компьютеры на производстве».
. Практикум «Чертежные работы на ЭВМ».
. Практикум «Подготовка документов на ЭВМ».
. Практикум «Моделирование процессов на ЭВМ».
. Практикум «Поиск и обработка информации с помощью ЭВМ».
. Практикум «Художественное конструирование на ЭВМ».
. Практикум «Алгоритмический язык».
. Практикум «Устройство ЭВМ».
Целью такого минимального набора учебных программ является освоение навыков работы на ЭВМ, ознакомление с основными применениями ЭВМ и приобретение навыков в составлении и проверке алгоритмов.
Второй центральный вопрос - «Как делать?» - предполагает определение требований к качеству учебного программного обеспечения и определения форм организации работ по созданию качественных программных средств.
|
|
|
Требования к качеству учебных программ можно разделить на общетехнические и психолого-педагогические. Основными среди них являются:
· общетехнические:
1. Надежность.
. Эргономичность.
. Мобильность.
. Гибкость.
· психолого-педагогические:
1. Реактивность.
. Дружественность.
. Адекватность.
. Адаптивность.
Надежность программного обеспечения - это отсутствие сбоев и отказов ЭВМ из-за алгоритмических ошибок и проектных ошибок программистов. Эргономичность программ - это простота правил работы с ЭВМ и простота их освоения. Наличие сбоев или отказов, сложность правил работы или их освоения делают программное обеспечение непригодным для использования в учебных занятиях.
Мобильность программ - это легкость переноса их с ЭВМ одного типа на ЭВМ другого типа. Решение этой проблемы связано со стандартизацией технических средств и языков программирования учебных вычислительных машин. Использование нестандартных средств ведет к невозможности массового тиражирования программного обеспечения. Гибкость - это простота модернизации и расширения функций программных средств, необходимых для проведения педагогических экспериментов, без которых невозможно создание программ, полностью отвечающих психолого-педагогическим требованиям.
Реактивность и дружественность программ представляют психолого-педагогические аспекты организации работы с ЭВМ. Реактивность - это немедленная реакция ЭВМ на воздействие человека, совпадающая со временем реакции собеседников, ведущих диалог друг с другом. Дружественность предполагает понятность и тактичность реплик и возможность получения помощи со стороны ЭВМ при возникновении затруднений. Наиболее важным педагогическим аспектом организации работ с ЭВМ является адекватность учебных программ, заключающаяся в полном соответствии с системой операций, реализуемой ЭВМ, и формируемой ею информации, содержанию конкретной учебной деятельности в данном лабораторном практикуме, в данном школьном предмете. Адаптивность - это желательное свойство учебных программ, связанное с возможностью приспособления работы ЭВМ к индивидуальным способностям учащегося (уровню подготовленности, знаний и т. д.).
|
|
|
Разработка качественного учебного программного обеспечения, удовлетворяющего перечисленным требованиям, представляет серьезную задачу, для решения которой необходима совместная работа педагогов, психологов, программистов и дизайнеров. Опыт промышленной разработки продукции массового назначения, имеющей высокое качество, показывает, что процесс создания такой продукции проходит как минимум четыре стадии: замысел; эскизный образец; рабочий образец; серийный образец.
Замысел учебной программы на ЭВМ - это система концепций о конкретной учебной деятельности и представлений о работе учащихся с ЭВМ. Эскизный образец - это программа, в которой воплощены основные идеи замысла, но в которой лишь частично обеспечено выполнение требований к качеству или частично воплощена требуемая от ЭВМ система операций. Рабочий образец - это программа, которая полностью отвечает требованиям надежности, эргономичности, гибкости и которая позволяет проводить психолого-педагогические эксперименты. Серийный образец применительно к учебным программам - это программа, которая отвечает всем психолого-педагогическим и общетехническим требованиям, прошла аттестацию и снабжена необходимой методической литературой.
Базой для разработок качественных учебных программ должна являться организация тщательного проектирования и всесторонних испытаний создаваемого программного обеспечения. Проектирование учебных программ, на наш взгляд, должно проводиться «сверху вниз» от определения конкретного круга учебных задач к описанию сценария уроков с использованием ЭВМ, далее к описанию сценария работы с ЭВМ и разработке соответствующих алгоритмов и программ. Сценарий урока - это описание деятельности учащихся и учителей при решении конкретных учебных задач с использованием ЭВМ, а сценарий программы - это описание совокупности изображений и системы операций, реализуемых вычислительной машиной. Сценарий урока составляется преподавателем-методистом, а сценарий программы - программистами, психологами и дизайнерами.
Порядок разработки качественного учебного программного обеспечения, на наш взгляд, должен быть следующим:
.Составление сценариев уроков с использованием ЭВМ и сценариев соответствующих учебных программ.
.Разработка эскизного образца учебной программы.
.Технические испытания эскизного образца.
|
|
|
.Уточнение сценария учебной программы и разработка рабочего образца программы.
.Пробный педагогический эксперимент по обучению с использованием разработанных учебных программ.
.Составление программной документации и методических руководств.
.Аттестация разработанных учебных программ и методических руководств и решение об их доработке и тиражировании.
Определяющим этапом в разработке учебных программ является составление сценария программы и сценариев уроков с использованием программ. Сценарий учебной программы представляет описание совокупности сцен (фрагментов предметного мира), взаимодействий их элементов и человека, работающего с ЭВМ. Разработка сценария учебной программы состоит в выполнении следующих работ:
.Формулирование замысла, включая выбор реального или воображаемого предметного мира, взаимодействий и процессов, которые будут изображаться на экране ЭВМ, и логику действий человека с ними.
.Вычленение основных объектов (субъектов) изображаемого мира, их характеристик (характеров), подбор их графических представлений (образов).
.Описание последовательности сцен, имеющих смысловое значение, и логики переходов из одной сцены в другую и т. п.
.Проработка модельных представлений объектов предметного мира, включая графические, информационно-логические и математические представления с определенным уровнем подробности и адекватности, а также возможных взаимодействий этих объектов друг с другом.
.Детальная проработка сценария, включая полную графическую проработку сцен, изображений объектов, систем их взаимодействий, а также наборов команд и служебных объектов, с помощью которых человек управляет работой ЭВМ.
Разработка сценария урока происходит в параллель и в зависимости от составленного сценария программы и заключается в определении содержания и порядка учебной деятельности учащихся. Сценарий урока строится в зависимости от уровня предполагаемой подготовленности учащихся и от набора учебных задач, которые должны быть ими выполнены к концу занятий. Сложность в составлении сценария урока состоит в распределении функций между учителем и ЭВМ в подаче учебного материала, проведении контрольных операций и выдаче «подсказок» в случаях затруднений.
Определяющее значение составления сценария программы и сценария урока состоит в том, что все основные психолого-педагогические и общетехнические качества, такие, как адекватность, адаптивность, дружественность, эргономичность, надежность и гибкость, закладываются в программное обеспечение не при написании программы и даже не при конструировании алгоритмов, а именно при определении внешних аспектов работы ЭВМ. Все технические недоделки и дидактические дефекты рано или поздно обнаружатся при испытаниях программ и в ходе педагогических экспериментов и в большинстве своем потребуют полной переделки разработанных программ.
Разработка собственно программ при наличии заранее составленного сценария их работы представляет легко управляемую и контролируемую работу. Параллельно составлению сценария может следовать разработка серии эскизных версий программы, которые должны создаваться на базе принципов модульного и структурного программирования. Целью применения этих принципов является создание легко расширяемых и модифицируемых версий. Созданию этих версий должно предшествовать описание внутренней архитектуры программы с использованием алгоритмического языка. Внутренняя архитектура программы представляет собой описание иерархической совокупности функций, алгоритмов и представлений внутренних данных, обеспечивающих реализацию внешних функций программы, определяемых ее сценарием. Тщательная разработка такой архитектуры является определенной гарантией обеспечения таких качеств разрабатываемых программ, как надежность, гибкость и реактивность, и гарантией завершения разработок в заданные сроки.
Качество окончательных разработок учебных программ зависит от совместной работы педагогов, психологов, программистов и дизайнеров. Для организации их успешной совместной работы необходимо создание технологии проектирования учебных программ, а также разработка соответствующих технологий инструментальных программных средств на ЭВМ, позволяющих снизить трудоемкость работ и повысить качество проектируемых учебных программ
Заключение
. В настоящее время должны получить дальнейшее развитие представления учащихся об ЭВМ, ее основных устройствах. Методический подход, принятый при изложении этого материала, обусловлен необходимостью разъяснить школьникам функции устройств ЭВМ и их взаимосвязь в процессе работы машины. Все изучение этой темы курса посвящено раскрытию принципа программного управления ЭВМ, организации автоматического исполнения программы. Формирование представлений о программном обеспечении персональных ЭВМ должно вестись сочетанием объяснений учителя, средствами наглядности (демонстрации) и непосредственной работой учащихся.
. При формировании представления о программном обеспечении должно быть рассмотрено следующее: информационные средства, структура программы и методы проектирования программы, основные устройства ЭВМ, назначение, общие принципы и функции операционной системы, персональная ЭВМ: развернутая структура; структура программного обеспечения; выбор персональной ЭВМ, операционная система Windows: основные концепции; интерфейс пользователя, окно, рабочий стол и его элементы; работа с документами на рабочем столе, портфель; командные центры, панель задач, проводник, панель управления; вспомогательные программы; работа с приложениями; работа с дисками и файлами; сеанс работы.
. Порядок разработки учебного программного обеспечения, должен быть следующим: составление сценариев уроков с использованием ЭВМ и сценариев соответствующих учебных программ, разработка эскизного образца учебной программы, технические испытания эскизного образца; уточнение сценария учебной программы и разработка рабочего образца программы; пробный педагогический эксперимент по обучению с использованием разработанных учебных программ; составление программной документации и методических руководств.
Литература
1. Бочкин А. И. Методика преподавания информатики: Учеб. Пособие. - М.: Высшая школа, 2003. - 431 с.
2. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации СПб, Питер 2002- 464 с.
. Бухаркина М.Ю. Виртуальная школа. М.: ИНФРА-М, 2003 - 288 с.
. Веретенникова Е. Г., Патрушина С. М., Савельева Н. Г. Информатика: Учебное пособие. Серия «Учебный курс». - Ростов-на-Дону: Издательский центр «МарТ», 2002. - 416 с.
. Кирмайер М. Информационные технологии. СПб.: Питер, 2003 - 443 с.
. Лапчик М. П. Методика преподавания информатики: учеб. Пособие для студ. Пед. Вузов. /М. П. Лапчик, И. Р. Семакин, Е. К. Хеннер; под общей редакцией М. П. Лапчика. - М.: Издательский центр Академия, 2001. - 624 с.
. Роберт И. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы; перспективы использования.- М: Школа-Пресс, 2001 -292 с.
. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии.- М: Народное образование, 2002 -255 с.
. Чупрасова В.И. Современные технологии в образовании. Владивосток: Издательский дом «ДВР», 2004 - 154 с.
. Фигурнов В. Э.: IBM PC для пользователя. Краткий курс. - М.: «Инфра - М», 1998 - 432 с.
|
|
|
