Разработка системы задач для изучения одной из темы школьного курса информатики

Обновлено: 05.07.2024

Вместе с введением в школу общеобразовательного предмета "Основы информатики и вычислительной техники" началось формирование новой области педагогической науки – методики обучения информатике, объектом которой является обучение информатике. К теории и методике обучения информатике нужно относить исследование процесса обучения информатике везде, где бы он ни проходил и на всех уровнях: дошкольный период, школьный период, все типы средних учебных заведений, высшая школа, самостоятельное изучение информатики, дистанционные формы обучения и т.п. Каждая из перечисленных областей в настоящее время ставит свои специфические проблемы перед современной педагогической наукой.

Теория и методика обучения информатике в настоящее время интенсивно развивается. Школьному предмету информатики уже почти два десятка лет, но многие задачи в новой педагогической науке возникли совсем недавно и не успели получить еще ни глубокого теоретического обоснования, ни длительной опытной проверки.

Содержание учебного предмета методики обучения информатике определяет его два основных раздела: общая методика, в которой рассматриваются общие теоретические основы методики преподавания информатики, совокупности основных программно-технических средств, и частная (конкретная) методика – методы изучения конкретных тем школьного курса информатики на пропедевтическом, базовом и профильном этапах обучения.

Преподавание информатики на современном уровне опирается на сведения из различных областей научного знания: биологии (биологические самоуправляемые системы, такие как человек, другой живой организм), истории и обществоведения (общественные социальные системы), русского языка (грамматика, синтаксис, семантика и пр.), логики (мышление, формальные операции, истина, ложь), математики (числа, переменные, функции, множества, знаки, действия), психологии (восприятие, мышление, коммуникации).

Методическая система обучения – это упорядоченная совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных методов, форм, средств планирования и проведения контроля, анализа, корректирования учебного процесса, направленных на повышение эффективности обучения школьников.

научно обоснованное планирование процесса обучения;
единство и взаимопроникновение теоретической и практической подготовки;
высокий уровень трудности и быстрый темп изучения учебного материала;
максимальная активность и достаточная самостоятельность обучающихся;
сочетание индивидуальной и коллективной деятельности;
насыщенность учебного процесса техническими средствами обучения;
комплексный подход к изучению различных предметов.

Методика обучения информатике занимается исследованием и разработкой программного, технического, учебно‐методического и организационного обеспечения применения компьютеров в учебном процессе, а также использованием в обучении современных информационно‐коммуникационных технологий.

Программное или математическое обеспечение, которое включает в себя программистские средства для проектирования и сопровождения информационной, обучающей и управляющей систем средней школы.
Техническое обеспечение, которое включает в себя определение параметров оборудования типовых школьных кабинетов вычислительной техники, обоснование экономически целесообразного выбора компьютерных средств сопровождения учебно‐воспитательного процесса.
Учебно‐методическое обеспечение включает в себя вопросы разработки учебных программ, методических пособий, учебников по школьному курсу информатики, а также по смежным предметам, использующим информационно‐коммуникационные технологии.
Организационное обеспечение рассматривает вопросы внедрения новых информационно‐коммуникационных технологий учебного процесса, подготовки педагогических программных средств, подготовки и переподготовки преподавательских кадров в современных условиях информатизации образования.

вооружить будущих учителей знаниями, умениями и навыками, необходимыми для творческого преподавания школьного предмета "Информатика" в различных условиях технического и программно-методического обеспечения;
подготовить будущих учителей к организации и проведению различных форм внеклассной работы в области информатики;
развить и углубить общие представления о путях и перспективах глобальной информатизации в сфере образования;
обеспечить изучение будущими учителями научных и психолого-педагогических основ структуры и содержания курса информатики в школе, понимание методических идей, заложенных в них;
воспитывать у будущих учителей умения решать проблемы обучения информатике, формировать навыки самостоятельного обучения, методического творчества.

ознакомление с задачами образования в условиях его вариативности, ориентации на ценности гуманистической педагогики;
изучение программ, учебников и учебных пособий по информатике для различных общеобразовательных учреждений;
изучение наиболее трудных вопросов школьного курса информатики (содержательных, психологических, методических);
изучение теоретических основ курса методики обучения информатике как педагогической науки, ее методов исследования, овладение методикой обучения информатике в школе;
формирование умения осуществлять методическую переработку материала методов науки в материал преподавания, умения проектировать целостный процесс обучения;
изучение способов и средств мировоззренчески направленного обучения, формирования у школьников глубокого интереса к предмету, навыков продуктивного учебного труда.

Взаимосвязь основных компонентов процесса обучения информатике

Цели обучения, содержание и образовательный процесс (методы, формы и средства обучения) могут образовывать методическую систему обучения, имеющую иерархическую структуру. Цели обучения определяют его содержание, а анализ содержания позволяет сделать выбор оптимального сочетания методов обучения. применяемые методы и формы обучения определяют использование соответствующих средств обучения. Однако иерархическая схема достаточно условна и не всегда является такой жесткой и однозначной.

Если говорить об обучении информатике и ИКТ, то основные компоненты такого обучения находятся в специфических отношениях, далеких от иерархического подчинения сверху вниз: цели обучения - содержание - методы - организационные формы – средства обучения. Овладение программно-аппаратным обеспечением информационных технологий, являющимся основой средств обучения информатике, выступает в качестве одной из важнейших целей обучения и, таким образом, средства обучения уже не играют подчиненной роли по отношению к целям обучения. Тем не менее, конечно же, сохраняется и влияние оставленных целей на выбор средств обучения.

В каких отношениях при обучении информатике и ИКТ находится содержание обучения с целями и средствами обучения? Содержание обучения любому предмету является моделью соответствующей предметной области. В случае информатики и ИКТ эта предметная область развивается очень быстро, а вместе с ней меняется и содержание обучения. Цели обучения, представляющие собой более высокую ступеньку абстракции, чем остальные элементы методической системы, из ведущего элемента системы в случае стабильного учебного предмета превращаются в ведомый компонент системы для такого нестабильного в плане содержания предмета, как школьная информатика и корректируются вслед за меняющимся и проходящим отбор содержанием обучения.

Можно выделить цели обучения 1-го порядка, связанные с формированием определенных знаний, умений и навыков (обычно фиксируемых в образовательных стандартах), и цели 2-го порядка, связанные с развитием учащихся на основе содержания обучения и средствами обучения информатике (формирование мотивации, мышления и внимания, адаптационных механизмов). Необходимо отметить, что в настоящее время цели обучения информатике 2-го порядка приобретают большую значимость.

Быстрое развитие предметной области информатики, в частности, развитие информационных и коммуникационных технологий, а также изменение социального контекста развития образования приводят к изменению целей обучения информатике, среди которых ведущими оказываются формирование у учащихся стабильных навыков работы с информацией, способностей и стремления адаптироваться к быстро меняющейся информационной среде деятельности, пропедевтика дальнейшей информационной подготовки в течение всей жизни, удовлетворение индивидуальных личностных запросов обучаемого.

Сохраняется прямое влияние установленных целей обучения на отбор содержания обучения предмету. Компонент, определяющий средства обучения, существенно влияет на цели обучения (овладение средствами обучения – программно-аппаратными средствами информатизации учебного процесса – одна из традиционно стоящих в преподавании информатики целей обучения, также они являются необходимым условием, ограничивающим остальные достижимые цели).

Средства обучения в методической системе информатики играют принципиально иную роль, чем в обучении другим предметам. Более адекватным в этом отношении является понятие "учебно-профессиональная среда", подчеркивающая активность программно-аппаратных средств информатизации образования, играющих в процессе обучения объектную, инструментальную роль и моделирующих профессиональную деятельность предметной области.

Новое решение целей обучения (их ориентация на личностные запросы, задачи интеллектуального развития), требует решения проблем содержания обучения в конкретных образовательных учебных заведениях на основе образовательных стандартов.

Двойственным является и взаимодействие содержания обучения информатике со средствами обучения. С одной стороны отобранное содержание обучения требует применения в учебном процессе определенных средств обучения, в том числе программно-аппаратных средств обучения информатике. С другой стороны не менее очевидной является ограничивающая роль имеющихся в конкретных учебных заведениях средств информатики на отбор содержания обучения в этих заведениях.

Помимо традиционной связи с содержанием образования методы и формы обучения информатике определяются имеющимися в распоряжении преподавателя информатики программно-аппаратными средствами информатики. Известно, что уровень оснащения учебного заведения вычислительной техникой, наличие сети и доступа в Интернет, доступность программных средств учебного назначения и особенно заложенные в программные средства учебные технологии влияют на организацию учебного процесса и применяемые в нем методы.

В последнее время значение методов обучения и их ценность в переходе от передачи знаний в учебном процессе к формированию компетенций возрастают.

Связь методики обучения информатике с наукой информатикой и другими науками

Объектом информатики как науки (объект – это часть объективной реальности, подлежащая изучению) является то общее, что свойственно всем многочисленным разновидностям конкретных информационных процессов (технологий), т.е. объектом информатики являются информационные процессы в природе и обществе и информационные технологии. Предметом информатики являются общие свойства и закономерности информационных процессов в природе и обществе. В более узком плане – это общие закономерности конкретных информационных технологий.

теоретическая информатика;
средства информатизации;
информационные технологии;
социальная информатика.

Информатика и кибернетика, соотношение понятий

Кибернетика и информатика имеют много общего, основанного на концепции управления. Кибернетика исследует общие законы движения информации в произвольных системах, в частности, в тех аспектах, которые относятся к процессам управления. Информатика исследует общие закономерности движения информации в природе и в социальных системах. Если кибернетические принципы не зависят от частных реальных систем, то принципы информатики всегда находятся в тесной связи с функционированием реальных систем.

Ни для кого не является секретом, что современных школьников с каждым годом все труднее привлекать к изучению учебного материала. Для многих из них красочные безделушки (мобильные телефоны, MP3- и CD-плееры, цифровые фотокамеры), безвкусные телевизионные программы и видеофильмы намного ценнее учебы и постижения основ наук. Нынешнее молодое поколение предпочитает жить сегодняшним днем, не задумываясь о дне завтрашнем, и это есть главное бедствие российского общества.

Большинство учителей осознают, что способы насильственного насаждения знаний должного результата не дали, да и не дадут, ибо насаждаемое насильно никогда не будет принято и усвоено, а если и будет, то непрочно и ненадолго. Настало время, когда борьбу должно сменить сотрудничество, необходимо переосмысление возможностей стимулов, которые десятилетиями использовались в советской школе, давая положительный эффект, а в российской школе, из-за ее прагматизма, забыты. Хотя в нынешних реалиях, когда в среде молодежи царят идеалы, близкие к безнравственности, это сделать затруднительно, и в этом направлении еще нужны серьезные исследования.

Один из способов вовлечения обучаемых в учебную деятельность – это включение в обучение занимательности. Термин вроде бы простой, но определить его однозначно затруднительно, еще труднее правильно включить в учебный процесс. За кажущейся простотой кроются всякие неожиданности: при грамотном применении занимательности эффективность обучения резко увеличивается, возрастает мотивация учения, ученики с радостью приходят на урок; однако применение занимательности ради занимательности дает прямо противоположный эффект – ученики идут на урок ради забавы и бесполезного времяпровождения, школьный предмет для них не имеет должного веса, а учитель выглядит клоуном, основное назначение которого – развеселить учеников.

Объектом – особенности использования занимательного материала в обучении школьников. Предметом – методика применения занимательных задач на уроках информатики в пятом классе.

1.1 Понятие занимательности

Что такое занимательность?

Однозначного ответа на данный вопрос нет. Многие авторы по педагогике, философии, психологии, частным методикам, говоря о занимательности, определяют ее через способность восприятия обучаемыми материала. Упоминаются такие качества занимательности, как привлекательность, притягательность, необычность, оригинальность, вызывание возбуждения и др. [3]. В ряде работ указывается, что занимательность может проявляться через определенные формы обучения или специфические средства [4]. Некоторые авторы, например Шуба М. Ю., пытаются объяснить занимательность на примере работы с конкретным средством.

Но занимательность в обучении очень часто бывает субъективна. Учитель может столкнуться с таким вопросом: выдал материал в одном классе – ученики активно приступили к работе, у них появился интерес, слышатся оригинальные ответы, а выдал тот же самый материал в другом классе – и наблюдаешь прямо противоположную картину – как были ученики безразличны к предмету, так и остались равнодушными, им не интересно слушать, включаться в обсуждение вопросов. В чем тут дело? Скорее всего, связано это с тем, что у учащихся нет основы, опираясь на которую они осознают суть подготовленного занимательного материала.

В этом и кроется субъективность занимательности, которую многие педагоги предпочитают не замечать, виня при неудачах не себя за незнание основ педагогики и психологии, а саму занимательность и материалы, через которые она включается в обучение. Предлагаемый учебный материал, облекаемый в занимательную форму, должен быть знаком ученикам, но либо его подача осуществляется в необычной форме, либо для решения используются нестандартные приемы.

Существует большое количество организационных форм обучения, через которые можно реализовать занимательность. Наиболее часто такие формы используются в начальной школе – это уроки-путешествия, уроки-сказки, уроки-викторины и т. д. В VII–IX классах в связи со сменой акцентов в деятельности учеников рассматриваемые формы организации уроков применяются редко и обычно учителя ограничиваются уроками-путешествиями и уроками-играми. Основная деятельность, построенная на занимательности, переносится на внеклассные мероприятия – вечера информатики и КВН. В старших классах места для инновационных, с точки зрения применения занимательности, уроков места не находится, но и здесь можно их внедрить.

Педагогических средств, через которые реализуется занимательность, достаточно. Это игры, головоломки (кроссворды, сканворды, ребусы, криптограммы), викторины и занимательные задачи (задачи-рисунки, логические мини-задачи, задачи-шутки и задачи с неполным условием).

1.2 Классификация задач

Информатика изучает широкий спектр вопросов, связанный с тем, что многие разделы данной науки лежат на стыке с другими школьными дисциплинами и это затрудняет классификацию задач. Совокупность упражнений по информатике можно систематизировать на базе традиционной классификации заданий по формированию коммуникативно-речевых умений, в сущности которой заложены два основания:

2) характер, способ учебной деятельности учащегося, определяемый заданием.

Таким образом, все задания и упражнения можно разделить по первому основанию на:

- упражнения, направленные на формирование умений анализировать и оценивать общение;

- упражнения, направленные на формирование умений общаться.

По второму основанию задачи можно разделить на:

- аналитического и аналитико-синтетического характера (требуют действий на основе общения, абстрагирования, систематизации, например, составление схем, таблиц, памяток);

- задания и упражнения, требующие осуществления отдельных конкретных коммуникативных умений.

Можно использовать и классификацию системы упражнений Воителевой Т.М. Это:

1. Рецептивные упражнения – основаны на наблюдении над готовыми конструкциями, в процессе работы над которыми происходит знакомство учащихся с тем или иным понятием, запоминание этого понятия, анализ его применения. Способствуют формированию умения узнавать, выделять в объекте отдельные языковые, графические, знаковые единицы, а также помогают развивать стилистическое чутье учеников, запоминать норму употребления тех единиц, на которых сосредоточено их внимание.

2. Репродуктивные упражнения – основаны на видоизменении объекта, связаны с формированием умения выбирать один из вариантов. Позволяют школьникам увидеть внутреннюю структуру объекта, понять уместность употребления тех или иных конструкций, способствуют формированию умения совершенствовать собственные коммуникативные навыки.

3. Продуктивные упражнения – отличаются от предыдущих тем, что не имеют начальной опоры. Ученики самостоятельно выполняют действие, подбирая адекватные языковые, графические и другие средства. В процессе их выполнения формируются нормы литературной речи, расширяется словарный запас учащихся, происходит выработка умений отбирать коммуникативные средства в соответствии с целевой установкой, строить собственные языковые или знаковые объекты (текст, графика, звук, анимация). Развивают логику мышления, наблюдательность.

Если взять классификацию задач И.В. Егорченко, то мы увидим такие задачи как:

- стандартные прикладные задачи,

- нестандартные прикладные задачи,

- нестандартные задачи, не являющиеся прикладными,

- материалы, вообще не являющиеся задачами.

1.3 Типы занимательных задач

Юматова О.Е. – задачи-рисунки, логические мини-задачи, задачи с завуалированной некорректностью поставленных вопросов, задачи-шутки, задачи с неполным условием.

Макарова Н.В. – загадки, ребусы, кроссворды, чайнворды, исключение лишнего, одним росчерком пера, логические задачи.

Для более наглядного представления о типах занимательных задач следует воспользоваться такой типологией задач, которая объединила бы в себе все вышеизложенное и дополнила бы их. Например:

- задачи на системы счисления,

- задачи с завуалированной некорректностью поставленных вопросов,

- задачи с неполным условием,

Задачи-рисунки представляют собой рисунки или схемы каких-либо объектов, сделанные в необычных ракурсах, т.е. с тех сторон, с которых данный объект мы видим наименее часто. Составляя задачи-рисунки нужно, прежде всего, определить тему, согласно которой делается рисунок, выбирается загадываемый объект, определяется ракурс объекта, под которым обучаемые наблюдают объект наименее часто.

К ним относятся короткие по формулировке задачи; обычно состоящие из единственного предложения-вопроса, где ключевые данные явно или неявно уводят в сторону от правильного ответа, лучше всего использовать при устном опросе или на этапе закрепления материала, включая их в систему стандартных вопросов и задач. После постановки такой задачи, обучаемые должны распознать ее тип, сформулировать ответ и соответствующим образом его аргументировать.

1. От имени, какого европейского математика произошло слово “алгоритм”?

3. Какая программа служит для поиска и удаления компьютерных вирусов?

Логические задачи – это задачи, требующие умения проводить доказательные рассуждения, анализировать.

1. Ира, Даша, Коля и Митя собирали ягоды. Даша собрала ягод больше всех, Ира – не меньше всех. Верно ли, что девочки собрали ягод больше, чем мальчики?

2. Наташа произнесла истинное утверждение. Лена повторила его дословно, и оно стало ложным. Что сказала Наташа?

В некоторых ситуациях при их решении допускаются ответы также шутливого характера, не несущие в себе конкретной информации, лучше всего использовать при устном опросе или на этапе закрепления материала, включая их в систему стандартных вопросов и задач. После постановки такой задачи, обучаемые должны распознать ее тип, сформулировать ответ и соответствующим образом его аргументировать.

1. 3aгaдкa. Раньше они были "по 5", но маленькие, a тeпepь "пo 3", нo бoльшиe. Ha caмoм-тo дeлe oни были вoвce нe пo 5, дa и тeпepь oни нe в тoчнocти пo 3. A как они нaзывaютcя?

2. На какой плате компьютера размещен процессор: на системной или материнской?

3. На рабочем столе одного остроумного программиста есть забавные иконки. Подпись под одной из них заканчивается словами “перед едой” Подпись под другой заканчивается словами “и не вставай”. Как начинаются эти подписи, и каким устройствам они соответствуют?

Лингвистическая задача или самодостаточная задача представляет собой особый тип задачи, существенно отличаясь от задач и упражнений проверочного характера.

В термине самодостаточная задача существенны оба составляющие его слова. Это задача, потому что, в отличие от разного рода упражнений и заданий, ее нужно решать, т.е. ответ не лежит на поверхности, а достигается в результате определенных логических операций, при этом решающий может (с известной степенью строгости) доказать правильность ответа. Самодостаточность задачи проявляется в том, что весь материал, необходимый для ее решения, содержится в условии и от решающего не требуется никаких дополнительных специальных знаний или подготовки. Самодостаточная задача воплощает, таким образом, принцип проблемного обучения, моделируя в упрощенных условиях многие элементы творческой деятельности.

Задачи с завуалированной некорректностью поставленных вопросов.

Ответы на такие вопросы можно дать лишь при определенном уровне знания материала. Обычно такие вопросы “провоцируются диалогом, ведущимся в неутонченном контексте” и в них либо заложена ложная посылка, либо для ответа требуется некоторая дополнительная информация, либо когда неправильно использовано вопросное слово, либо когда в вопросе присутствует шутка, которую обучаемые должны распознать и выдать адекватный ответ.

1. Единица давления, и популярный язык программирования.

2. Специалист, управляющий с пульта работой сложного оборудования, и предписание в данном языке программирования.

3. Разрыв в расписании движения электричек, и прямоугольная область экрана, в которой выполняется Windows-программа.

Задачи с неполным условием

В таких задачах предусмотрен набор данных, чтобы все они в той или иной степени помогали решить задачу, но часть данных была по возможности скрыта от отгадывающего. Большой потенциал для обучения скрыт в задачах именно этого типа. Такие задачи эффективно решать на уроках повторения изученного материала.

1. В бумагах одного чудака математика найдена была его автобиография.

Она начиналась следующими удивительными словами:

“Я окончил курс университета 44 лет от роду. Спустя год, я женился на 34-летней девушке. Незначительная разница в возрасте - всего 11 лет - способствовала тому, что мы жили общими интересами и мечтами. Спустя немного лет в моей маленькой семье было 10 детей. Жалованья я получал в месяц всего 200 рублей, из которых пятую часть приходилось отдавать сестре, так что мы с детьми жили на 130 рублей в месяц” и т.д.

Чем объяснить странные противоречия в числах этого отрывка?

2. У меня 100 братьев. Младшему 1000 лет, а старшему 1111 лет. Старший учится в 1001 классе. Может ли такое быть?

3. Один мальчик так написал о себе: “У меня 24 пальца, на каждой руке по 5, а на ногах 12”. Как это могло быть?

Любой объект можно описать при помощи слов. Загадка является одним из способов описания объекта.

Сопоставив исходную информацию с информацией об известных ему объектах, человек находит отгадку, называя описанный предмет. Процесс отгадывания – не что иное, как обработка информации, преобразование ее из исходного вида (описания характеристик объекта) в конечный (название объекта).

Кроссворд – это игра-задача, в которой фигуру из квадратов нужно заполнить буквами, составляющими перекрещивающиеся слова.

Термин "кроссворд" образовался из сочетания двух английских слов "cross" – "пересечение" и "word" – "слово". Появившись в конце 19-го века, игра-задача быстро завоевала популярность во всем мире. Три страны спорят за право называться родиной кроссворда: США, Англия и ЮАР.

Таким образом, разгадывание кроссвордов – это обработка информации по определенным правилам. Существуют и другие игры со словами.

Любая хорошая игра немедленно порождает множество аналогичных игр. Некоторые из них впоследствии начинают жить самостоятельно и развиваться независимо от игры-родителя. Именно так произошло с кросснамберами: сейчас это уже не просто "числовой аналог" кроссвордов, а вполне самостоятельная разновидность досуговых игр.

Вот одна из типичных "сеток" для кросснамберов:

Во всех задачах эту сетку предстоит заполнить числами (в каждую клетку вписывается одна цифра; никакое число не должно начинаться с нуля).

1.4 Методика использования занимательных задач на уроке

Решать занимательные задачи можно как на уроке, так и во внеурочное время; их можно включать в процесс обучения практически на любом типе и этапе урока. Для мотивации целесообразно использовать ребусы и задачи-рисунки; для актуализации знаний – сканворды, викторины, задачи-рисунки, логические мини-задачи и задачи-шутки; для формирования понятий и начальных представлений о явлениях – игры, задачи с неполным условием; для отработки умений – игры; для повторения и обобщения материала – игры, кроссворды, сканворды, ребусы, криптограммы, викторины, логические мини-задачи и задачи-шутки; для контроля – кроссворды и логические мини-задачи.

Однако для более качественного обучения с использованием занимательных задач стоит придерживаться определенных рекомендаций:

- Определить место занимательности в изучении раздела, темы, в структуре конкретного урока.

- Выделить направленность занимательного материала (мотивация, актуализация знаний, отработка понятийной базы, контроль и т. д.).

- Определить, как занимательность согласуется с намеченными целями урока.

- Понять, соответствует ли занимательный материал уровню подготовленности учащихся.

- На каждом уроке решать занимательные задачи нецелесообразно, а количество таких задач (если речь идет не об уроке контроля) не должно превышать одной, двух.

- Не выставлять оценку за решение занимательных задач, выбрав в качестве стимула похвалу ученика перед классом (хотя такие ответы обучаемых могут и должны влиять на общую оценку при проверке большого блока материала).

- Занимательные задачи полезно использовать на обобщающем уроке, в качестве конкурсных заданий на внеклассных мероприятиях.

Обучение методам построения алгоритмических структур как один из наиболее отработанных разделов школьной информатики. Методические проблемы изучения алгоритмов работы с величинами. Особенности программной системы для практических занятий "КуМир".

Рубрика	Педагогика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	30.07.2017
Размер файла	434,0 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Изучение алгоритмизации в школьном курсе информатике может иметь два целевых аспекта: первый - развивающий аспект, под которым понимают развитие алгоритмического мышления учащихся; второй - программистский аспект, под которым понимают развитие навыков составление учебных программ.

Для достижения цели были выдвинуты следующие задачи:

1) провести анализ школьных учебников и литературных источников по теме исследования;

2) выделить особенности ФГОСов в разделах, касающихся алгоритмизации;

3) рассмотреть типы задач по различным тематикам раздела

4) составить систему задач, тестов, самостоятельных работ, а также подготовить занимательные задания, и задачи для подготовки к экзаменам.

1. Методические особенности изучения алгоритмизации

1.1 Подходы к изучению алгоритмизации

Изучение алгоритмизации в школьной информатике может иметь два целевых аспекта: первый -- развивающий аспект, под которым понимается развитие алгоритмического (еще говорят -- операционного) мышления учащихся; второй -- программистский аспект. Составление программы для ЭВМ начинается с построения алгоритма, важнейшим качеством профессионального программиста является развитое алгоритмическое мышление.

Подходы к раскрытию темы в учебной литературе.

Сформулированные в учебном пособии под ред. А.П. Ершова понятия явились дидактической основой для раскрытия темы алгоритмизации во всех последующих учебниках информатики.

Наряду с использованием алгоритмического языка для описания алгоритмов активно используются блок-схемы. Подчеркивается необходимость стандартного изображения блок-схем, чего также требует методика структурного подхода к программированию.

Методика использования учебных исполнителей алгоритмов получила развитие в учебниках для X --XI кл. А.Г. Кушниренко (исполнители Робот, Чертежник), А.Г. Гейна (исполнители Чертежник, Робот-манипулятор, Вычислитель) и в учебнике для VII--IX кл. А.Г. Гейна (исполнитель Паркетчик).

В учебнике И.Г.Семакина применен кибернетический подход к теме алгоритмизации. Алгоритм трактуется как информационный компонент системы управления. Такой подход дает возможность ввести в содержание базового курса новую содержательную линию -- линию управления. Это многоплановая линия, которая позволяет затронуть следующие вопросы: элементы теоретической кибернетики -- кибернетическая модель управления с обратной связью; элементы прикладной кибернетики -- структура компьютерных систем автоматического управления (систем с программным управлением); назначение автоматизированных систем управления; основы теории алгоритмов.

Для того чтобы соблюсти принцип инвариантности содержания по отношению к конкретным версиям программного обеспечения, в учебнике описывается гипотетический учебный исполнитель, которому дано имя ГРИС -- графический исполнитель. Это исполнитель, работающий в обстановке (т.е. без использования величин). На примере ГРИС вводятся основные понятия алгоритмизации. Предлагаемая последовательность заданий способствует эффективному достижению основной цели раздела - освоения структурной методики построения алгоритмов.

Подводя итог обзору изложения алгоритмизации в учебниках 1-3 поколений, отметим, что в них отразились результаты большой исследовательской работы авторов в построении методической системы обучения алгоритмизации. Это одно из значительных научно-методических достижений в области теории и методики обучения информатике. Такая система отнюдь не потеряла актуальность и для современного этапа развития школьной информатики.

В ученике четвертого поколения Семакин И.Г. Информатика и Икт , 2005, сохранен тот же методический подход и содержание раздела алгоритмизации.

Изучение алгоритмизации и программирования в базовом курсе Н.В. Макаровой поддерживается учебником Информатика 7-9 кл., под ред. Н.В. Макаровой и учебным пособием Информатика 7-9 кл., Практикум по информационным технологиям, под ред. Н.В. Макаровой. В учебнике раскрываются основные теоретические понятия темы: определение алгоритма, свойства и структуры алгоритмов. Все понятия иллюстрируются на примерах бытового характера. Никакого формализованного исполнителя алгоритмов в учебнике не используется.

Для описания алгоритмов в учебниках Н.В. Макаровой и Н.Д. Угриновича используется блок-схемы, но не используется учебный алгоритмический язык.

1.2 Методика введения понятия алгоритма

Определение и свойства алгоритма. В подходах к определению алгоритма в разных учебниках четвертого поколения имеются заметные различия. В учебнике при раскрытии понятия алгоритма рассматривается кибернетическая модель системы управления, в которой управляющий объект и объект управления связаны между собой каналами прямой и обратной связи. Алгоритм есть последовательность команд, которая передается от управляющего через канал прямой связи к объекту управления. Исполнителем алгоритма является объект управления, поскольку именно он осуществляет действия, предписываемые командами алгоритма. Например, офицер голосом отдает команды солдату и тот четко выполняет их. Солдат здесь является объектом управления, а стало быть, исполнителем алгоритма.

В системах управления, где роль управляющего выполняет человек, следует различать две ситуации:

1) человек управляет действиями другого объекта -- объекта управления;

2) человек управляет собственными действиями.

Примеры первой ситуации: командир управляет солдатами, директор управляет рабочим коллективом, регулировщик дорожного движения управляет водителями и пешеходами. Примеры второй ситуации: повар готовит пищу, ученик решает задачу по математике, шахматист играет в шахматы. Во всех случаях человек осуществляет управление согласно определенным правилам- алгоритма.

Примеры первого типа назовем внешним управлением. Примеры второго типа можно назвать самоуправлением. В ситуации самоуправления человек является одновременно и управляющим и объектом управления, а стало быть, исполнителем алгоритма управления. Пример с нагревателем - это ситуация самоуправления: человек управляет собственными действиями в целях поддержки определенного температурного режима в помещении. Он отдает себе команды:

· посмотреть температуру воздуха на термометре;

· если температура ниже определенной величины, то включить нагреватель.

И сам же их исполняет. В примерах внешнего управления объектами управления и исполнителями алгоритмов управления являются: солдат, рабочий коллектив, водители автотранспорта и пешеходы.

Из сказанного следует, что как для ситуации внешнего управления, так и для самоуправления справедливо утверждение: исполнителем алгоритма является объект управления.

То же самое можно говорить и о компьютере, рассматривая ситуации внешнего управления в режиме реального времени (производственной или экспериментальной установкой, космическим кораблем) и самоуправления (выполнение расчетов с выводом результатов на экран или принтер). Разница состоит в том, что человек может сам программировать свои действия, а работа компьютера программируется человеком. Однако после того как человек занес в память компьютера программу, далее компьютер работает как управляющая или самоуправляемая система.

Основные типы учебных алгоритмических задач. Для закрепления основных понятий, связанных с определением алгоритма, полезно рассмотреть с учениками несколько заданий следующего содержания:

1) выполнить роль исполнителя: дан алгоритм, формально исполнить его;

2) определить исполнителя и систему команд для данного вида работы;

3) в рамках данной системы команд построить алгоритм;

4) определить необходимый набор исходных данных для решения задачи.

В результате обучения учащиеся должны:

· уметь: определять примерный набор допустимых действий для решения данного класса задач;

· использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни: распознавать, подходит ли данный исполнитель для решения задач изданного класса.

Обучение методам построения алгоритмов - один из наиболее отработанных разделов школьной информатики. Традиционно применяемым дидактическим средством в этом разделе являются учебные исполнители алгоритмов, которые удовлетворяют следующим условиям:

· этот исполнитель должен имитировать процесс управления некоторым реальным объектом (Черепахой, Роботом и др.);

· в системе команд исполнителя должны быть все структурные команды управления (ветвления, циклы);

· исполнитель позволяет использовать вспомогательные алгоритмы (процедуры).

Последние два пункта означают, что на данном исполнителе можно обучать структурной методике алгоритмизации. Всякое педагогическое средство должно соответствовать поставленной учебной цели. Главной целью раздела алгоритмизации является овладение учащимися структурной методикой построения алгоритмов.

Обучение алгоритмизации. Обучение алгоритмизации (программированию) для исполнителя нужно строить на последовательности решаемых задач. Эта последовательность должна определяться следующими принципами:

· от простого к сложному -- постепенное усложнение задач;

· новизна -- каждая задача вносит какой-то новый элемент знаний (новая команда, новый прием программирования);

· наследование -- следующая задача требует использования знаний, полученных при решении предыдущих задач.

В учебнике рассматривается последовательность задач, которая позволяет ученикам осваивать приемы алгоритмизации в таком порядке:

· составление линейных алгоритмов;

· описание и использование вспомогательных алгоритмов;

· составление циклических алгоритмов;

· использование ветвлений в алгоритмах;

· использование метода последовательной детализации при составлении сложных алгоритмов.

Разобравшись в рассмотренных задачах, выполнив самостоятельные задания аналогичного типа, ученики должны усвоить два основных принципа структурной методики алгоритмизации (структурного программирования);

1) всякий алгоритм может быть построен с использование грех типов управляющих структур: следование, ветвление, цикл;

2) при построении сложных алгоритмов следует применять метод последовательной детализации.

На первый взгляд, трудно понять, что на них изображен один и тот же алгоритм. Из схемы на рис. 1, а четко видна его структура: цикл - пока с вложенным ветвлением. В схеме на рис. 1, б довольно сложно увидеть эту же структуру. Схема на рис. 1, а изображена стандартно, схема на рис. 1, б - произвольно.

Алгоритмический язык -- это текстовая форма описания алгоритма. Она ближе к языкам программирования, чем блок-схемы. Однако, это еще не язык программирования. Поэтому строгого синтаксиса в алгоритмическом языке нет. Для структурирования текста алгоритма на АЯ используются строчные отступы. При этом соблюдается следующий принцип: все конструкции одного уровня вложенности записываются на одном вертикальном уровне, вложенные конструкции сметаются относительно внешней вправо. Соблюдение этих правил улучшает наглядность структуры алгоритма, однако не дает такой степени наглядности, как блок- схемы.

Алгоритм на русском алгоритмическом языке в общем виде записывается в форме:

алг название алгоритма (аргумент и результат)

дано условия применимости алгоритма

надо цель выполнения алгоритма

нач описание промежуточных величин

| последовательность команд (тело алгоритма)

В записи алгоритма ключевые слова обычно подчёркивались либо выделялись полужирным шрифтом. Для выделения логических блоков применялись отступы, а парные слова начала и конца блока соединялись вертикальной чертой.

Во второй главе будут рассмотрены задания в системе КуМир, поэтому рассмотрим ее особенности.

Система КуМир разработана исходя из потребностей российского образования:

1. Свободно распространяемая

3. Нулевые требования к ресурсам

4. Поддерживается российской академией наук

5. В числе разработчиков - авторы многих учебников и учебных пособий по информатике.

Система КуМир нацелена на проведение эффективного практикума по основам алгоритмизации.

1. Простой язык, интегрированная среда.

2. Постоянная полная диагностика синтаксиса в процессе редактирования программы.

3. Возможность автоматической проверки при самостоятельной работе.

КуМир может быть использован на любом количестве компьютеров в любых целях без получения каких-либо дополнительных разрешений.

2.4. Контрольно-оценочные материалы по линии представления информации 26

Список использованной литературы

Обсуждая проблему восприятия человеком информации из внешнего мира, нужно обратить внимание учеников на то, что человек обладает множеством каналов, по которым в его мозг (память) поступает информация. Эти каналы - наши органы чувств. Их пять: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание. Если роль первых двух для восприятия информации очевидна, то понимание того, что вкусовые и осязательные ощущения, запахи также являются источниками информации, требуют пояснения. Объяснение этому следующее: мы помним запахи знакомых предметов, вкус знакомой пищи, на ощупь узнаем некоторые вещи. Но то, что мы помним, - хранится в нашей памяти. Значит, это тоже наши знания, а стало быть, информация.

Образная информация - это сохраненные в памяти ощущения человека от контакта с источником; она воспринимается всеми органами чувств человека[10].

1. Изучить психолого-педагогическую и специальную литературы по теме исследования.

2.Провести теоретический анализ школьных учебников и литературных источников по теме исследования.

4. Разработать план-конспект и провести урок.

5. Разработать оценочные материалы.

- теоретический анализ научной и учебно-методической литературы;

Предметом исследования является теория и методика обучения информатике, а объектом является обучение представлению информации в базовом курсе информатики. Теоретическая часть - обзор методики обучения содержательной линии представления информации в базовом курсе информатики. Практическая часть - разработка методических материалов по линии представления информации.

Глава I. Обзор методики обучения содержательной линии представления информации в базовом курсе информатики

Методические рекомендации к изучению линии представления информации в основной школе (на основе учебного пособия Лапчика М.П. и Семакина И.Г.)

Символьная и образная информация, воспринимаемая человеком.

Язык как способ представления символьной информации.

Естественные и формальные языки.

Формальный язык и предметная область.

Тема представления информации является сквозной в курсе информатики. Ключевым понятием этой темы выступает понятие языка. Здесь, как и в предыдущей теме, разговор о языках можно вести применительно к человеку, а также рассматривать языки представления информации, используемые в компьютерах.

Описание информационной функции человека (впрочем, как и любой другой) — очень сложная задача. Сделать это исчерпывающим образом невозможно, поскольку человек — это бесконечномерная система. Поэтому наши представления в этой области могут носить только модельный, т. е. приближенный характер.

Обсуждая проблему восприятия человеком информации из внешнего мира, нужно обратить внимание учеников на то, что человек обладает множеством каналов, по которым в его мозг поступает информация. Эти каналы — наши органы чувств. Их пять: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание. Если роль первых двух для восприятия информации очевидна, то понимание того, что вкусовые и осязательные ощущения, запахи также являются источниками информации, требуют пояснения. Объяснение этому следующее: мы помним запахи знакомых предметов, вкус знакомой пищи, на ощупь узнаем некоторые вещи. Но то, что мы помним,— хранится в нашей памяти. Значит, это тоже наши знания, а стало быть, информация.

Примем следующее модельное предположение относительно информационной функции человека: информацию, с которой имеет дело человек можно разделить на два вида: на символьную и образную. К символьной относится информация, воспринимаемая человеком в речевой или письменной (знаковой) форме. Все остальное, не относящееся к этому, будем называть образной информацией. К последней относятся воспринимаемые человеком вкусовые ощущения, запахи, тактильные ощущения. Образную информацию человек воспринимает также через зрение и слух. Например, картины природы, пение птиц, шум ветра. С образной информацией имеет дело искусство.

Образная информация — это сохраненные в памяти ощущения человека от контакта с источником; она воспринимается всеми органами чувств человека.

Языки делятся на две группы: естественные и формальные. Естественные языки — это исторически сложившиеся языки национальной речи. Для большинства современных языков характерно наличие устной и письменной речи. Анализ естественных языков в большей степени является предметом филологических наук, в частности, лингвистики. В информатике анализом естественных языков занимаются специалисты в области Искусственного интеллекта. Одна из целей разработки проекта ЭВМ пятого поколения — научить компьютер понимать естественные языки.

Формальные языки — это искусственно созданные языки для профессионального применения. Они, как правило, носят международный характер и имеют письменную форму. Примерами таких языков являются язык математики, язык химических формул, нотная грамота— язык музыки и др.

С любым языком связаны следующие понятия: алфавит - множество используемых символов; синтаксис — правила записи языковых конструкций; семантика — смысловая сторона языковых конструкций; прагматика — практические последствия применения текста на данном языке.

Для формальных языков характерна принадлежность к ограниченной предметной области (математика, химия, музыка и пр.). Назначение формального языка — адекватное описание системы понятий и отношений, свойственных для данной предметной области. Поэтому нее названные выше компоненты языка (алфавит, синтаксис и др.) ориентированы на специфику предметной области. Язык может развиваться, изменяться, дополняться вместе с развитием своей предметной области.

Естественные языки не ограничены в своем применении, в этом смысле их можно назвать универсальными. Однако не всегда бывает удобным использовать только естественный язык в узкопрофессиональных областях. В таких случаях люди прибегают к помощи формальных языков.

C методической точки зрения бывает очень эффективным принцип, когда учитель подводит учеников к самостоятельному, пусть маленькому, открытию. В данном случае желательно, чтобы ученики сами подошли к формулировке различия между позиционным и непозиционным принципом записи чисел. Сделать это можно, отталкиваясь от конкретного примера.

Система счисления - это определенный способ представления чисел и соответствую ему правила действия над числами.

Римский способ записи чисел является примером непозиционной системы счисления, а арабский - это позиционная система счисления.

Следует подчеркнуть связь между способом записи чисел и приемами арифметических вычислений в соответствующей системе счисления. Предложите ученикам выполнить умножение, например, числа сто тридцать четыре на семьдесят шесть, используя римскую и арабскую системы счислений! С арабскими числами они легко справятся, а также смогут убедиться, что римские цифры - не помощники в вычислениях. В римской системе нет простых и понятных правил выполнения вычислений c многозначными числами. Для арабской системы такие плавила известны еще с IX в. B этой теме полезно рассказать ученикам, что правила выполнения вычислений c многозначными числами были разработаны выдающимся математиком средневекового Востока Мухаммедом аль-Хорезми и в Европе были названы алгоритмами (от латинского написания имени аль-Хорезми - Algorithmi). Этот факт следует напомнить позже, при изучении алгоритмизации. Итак, именно позиционные системы счисления стали основой современной математики. Далее, как и в математике, в информатике мы будем иметь дело только c числами в позиционных системах счисления.

Следует показать алфавиты различных позиционных систем счисления. Системы c основанием не больше 10 используют только арабские цифры. Если же основание больше 10, то в роли цифр выступают латинские буквы в алфавитном порядке. Из таких систем в дальнейшем будет рассматриваться лишь шестнадцатеричная система.

Далее нужно научить учеников записывать натуральный ряд чисел в различных позиционных системах. Объяснение следует проводить на примере десятичной системы, для которой вид натурального ряда чисел им хорошо известен.

Следующий вопрос, изучаемей в этом разделе, - способы перевода чисел из одной системы в другую. Основная идея заключается в следующем: перевод чисел неизбежно связан c выполнением вычислений. Поскольку нам хорошъзнакома лишь десятичная арифметика, то любой перевод следует свести к выполнению вычислений над десятичными числами.

Объяснение способов перевода следует начать c перевода десятичных чисел в другие системы счисления. Делается это просто: нужно перейти к записи развернутой формы числа в десятичной системе.

Перевод десятичных чисел в другие системы счисления - задача более сложная. В принципе, все происходит через ту же самую развернутую форму записи числа. Только теперь нужно суметь десятичное число разложить в сумму по степеням нового основания [2,3]

1.2. Требования к знаниям и умениям учащихся по линии представления информации

Линия представления информации включает в себя обязательный минимум содержания учебного материала, который должен быть усвоен учащимися полностью.

Изучение учебного материала данной содержательной линии курса обеспечивает учащимся возможность:

понять (на основе анализа примеров) смысл понятия язык, знать естественные и формальные языки;

освоить систему счисления, различить позиционные и непозиционные системы счисления ;

получить представление о логических выражений, уметь выполнять логические операции;

В образовательном стандарте также сформулированы основные требования к уровню подготовки учащихся.

Учащиеся должны знать:

- функции языка как способа представления информации; что такое естественные и формальные языки;

- в чем различие между позиционными и непозиционными системами счисления;

- что такое логическая величина, логическое выражение;

- что такое логические операции, как они выполняются;

- правила записи и вычисления логических выражений.

Учащиеся должны уметь:

- переводить целые числа из десятичной системы счисления в другие системы и обратно;

- выполнять простейшие арифметические операции с двоичными числами;

- определять истинность высказываний (логических выражений);

- записывать логические выражения с использованием основных логических операций: И, ИЛИ, НЕ.

- использовать логические выражения при работе с базами данных, электронными таблицами, языками программирования;

- осуществлять перевод целых и дробных десятичных чисел в другие позиционные системы счисления и обратный перевод;

- переходить от записи двоичной информации к восьмеричной и шестнадцатеричной форме и осуществлять обратный переход.[2]

1.3.Анализ авторских методик по линии представления информации

Требования к знаниям учащихся по линии представления информации:

-функции языка как способа представления информации; что такое естественные и формальные языки;

-в чем различие между позиционными и непозиционными системами счисления;

-что такое логическая величина, логическое выражение;

-что такое логические операции, как они выполняются;

-правила записи и вычисления логических выражений[2]

Что касается учебника Л. Босовой УМК по информатике для 5-7 классов, то там линия представления информации присутствует, разумеется, на пропедевтическом (предварительном, вводном, ознакомительном) уровне. Чтобы изложить любой материал ученикам полно и доступно подготовка требуется всегда. Что же касается доработки, то она, скорее, может сводиться к тому, чтобы отобрать из имеющегося материала то, что наиболее приемлемо для конкретных учеников конкретного класса.
Линия представления информации в настоящее время в полном объёме представлена в базовом курсе информатики.[14]

Читайте также: