ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ В КОНТЕКСТЕ ФУНДАМЕНТАЛИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ

Полный текст

Постановка проблемы. Обучение информационным технологиям школьников в нашей стране, а точнее одной из них - технологии программирования, началось с середины прошлого века одновременно с зарождением науки информатики (в то время кибернетики). В результате теоретико-экспериментальной работы по обучению школьников программированию под руководством академика А.П. Ершова и основам кибернетики под руководством академика В.С. Леднева была показана необходимость и возможность такой деятельности, обоснована мировоззренческая общеобразовательная значимость овладения школьниками информатики и включения ее в качестве отдельной учебной дисциплины в содержание общего образования. Кроме того, были определены актуальные до настоящего времени основные общеобразовательные умения в области информатики, в том числе в области информационных технологий - умения взаимодействовать с компьютерными средствами при решении задач из различных областей человеческой деятельности, овладение которыми предполагалось именно в школьном курсе информатики [3; 4]. Несмотря на выявленную общеобразовательную значимость информатики, она была включена в школьное образование для обеспечения компьютерной грамотности старшеклассников и начала преподаваться в соответствии с буквально трактуемым тезисом «программирование - вторая грамотность», а затем - «компьютерная грамотность школьника». Это во многом нацелило школьный курс информатики лишь на прикладные аспекты взаимодействия со средствами информационных технологий без раскрытия и использования общеобразовательного потенциала этого курса, который постоянно отмечали ведущие ученые нашей страны А.П. Ершов, А.А. Кузнецов, М.П. Лапчик, В.С. Леднев и др. Ориентация на обучение определенным средствам информационных технологий поставила под сомнение необходимость в существовании школьной информатики в качестве самостоятельной учебной дисциплины и привела к идее растворить содержание этого курса в предметных областях математики и технологии. В тоже время все большей части педагогической общественности становилось понятно, что углубление лишь технологической и прикладной направленности обучения наталкивается на отсутствие или недостаточность фундаментальной базы. Поэтому происходит переосмысление общеобразовательной роли школьной информатики, потенциальных возможностей этой учебной дисциплины для решения образовательных задач, для формирования мировоззрения, развития мышления и социализации школьников. Постепенно школьный курс информатики приобретает общеобразовательный характер, становится базовым компонентом, который включается в общее образование в качестве самостоятельного учебного предмета, в рамках его обучают информационным технологиям, и в качестве информационный технологий, используемых при изучении различных учебных предметов, а также в школьном образовании в целом [10]. Кроме того, в условиях постоянного и стремительного обновления информационных технологий необходимо определить их научные основы, подходы к формированию у школьников обобщенных способов информационной деятельности, что возможно благодаря процессам фундаментализации образования [9]. Под фундаментализацией образования в настоящее время понимается активная деятельность субъектов образовательного процесса, которая направлена как на фундаментализацию содержания образования, так и на гуманизацию образовательного процесса. Причем необходимым условием гуманизации образования является его фундаментализация [5]. В соответствии с гуманизацией образовательного процесса фундаментализация образования направлена на формирование: - инвариантных (относительно технологий, фактических деталей, мнения людей и др.) и универсальных элементов культуры, обеспечивающих качественно новый уровень творчески-интеллектуальной и эмоционально-нравственной культуры личности, способствующих адаптации личности в постоянно изменяющихся условиях; - системообразующих и стержневых знаний и умений, основываясь на которые человек может самостоятельно находить и принимать решения, разрешать различные проблемы; - разностороннего и целостного гуманитарного и естественнонаучного образования в целях познания законов природы и общества, выстраивания мировоззренческой системы на фундаментальных основах современной методологии; - обобщенных способов мышления и деятельности, познавательной мотивации, потребности в самостоятельном развитии и продолжении образования; - умений взаимодействовать с информационной средой, наполняя учебнопознавательную деятельность личностным смыслом; - готовности применять сформированные знания и умения в стандартных и нестандартных ситуациях. В условиях фундаментализации образования содержание обучения информационным технологиям школьников должно быть инвариантно относительно средств этих технологий, продолжением рассмотрения таких вопросов общеобразовательной информатики как информационные процессы, представление и кодирование информации, методы и средства работы с информацией, автоматизация информационных процессов, адекватный выбор определенных технологических средств для инструментирования информационной деятельности [11]. В тоже время для общеобразовательного курса информатики до сих пор характерна внутрипредметная разобщенность и недостаточная инвариантность содержания обучения информационным технологиям, ориентация на освоение не их инвариантных основ, а лишь средств или технологий использования этих средств. При таком подходе учащиеся умеют работать только с версиями средств информационных технологий, а самостоятельно обучиться работе с новыми информационными технологиями и их средствами будет для них проблематично [6]. Методы исследования. Анализ психолого-педагогической и научно-методической литературы позволил осмыслить и определить проблемы в обучении информационным технологиям школьников. На основе поисковой деятельности выявлена необходимость в использовании фундаментального подхода к обучению информационным технологиям, реализации соответствующей содержательнометодической линии в общеобразовательном курсе информатики. В результате проектировочной и экспериментальной деятельности, обобщения и систематизации материалов исследования определено инвариантное содержание обучения информационным технологиям, как в рамках соответствующей содержательнометодической линии, так и соответствующего раздела. В настоящее время продолжается исследовательская работа, направленная на выявление фундаментальных основ информационных технологий, адаптацию содержания изучаемого материала к возрасту школьников и нормативам учебного времени, определение системообразующих и стержневых знаний и умений, реализацию межпредметных и внутрипредметных связей, формирование универсальных учебных действий [1; 2; 7; 8]. Результаты и обсуждение. Обучение информационным технологиям не может ограничиваться только рамками одного раздела общеобразовательного курса информатики. Представления об информационных технологиях, системообразующие понятия этой области необходимо вводить, развивать и углублять на протяжении всего курса и во всех его разделах, а значит, необходима соответствующая содержательно-методическая линия, реализующая сильные внутрипредметные связи информатики, позволяющая выстроить содержание обучения, придать процессу обучения внутреннее единство [12]. В отличие от раздела «Информационные технологии», содержание которого ограничено местоположением в структуре курса, а также часами, отведенными на его изучение, содержательно-методическая линия «Информационные технологии» должна осваиваться непрерывно на протяжении всего курса, проявляясь по-разному в каждом разделе: пропедевтика ее понятий, введение ее понятий и формирование обобщенных способов информационной деятельности, применение и закрепление раннее сформированных знаний и умений, систематизация и обобщение и др. В рамках общеобразовательного курса информатики обучение информационным технологиям это продолжение рассмотрения вопросов, связанных с видами информации и информационных процессов, представлением и кодированием информации, аппаратным и программным обеспечение информационных технологий, созданием информационной и компьютерной модели, планированием и автоматизацией информационной деятельности. Изучение аппаратных и программных средств информационных технологий не должно быть самоцелью, а их следует рассматривать как инструментальные средства для автоматизации определенных видов информационной деятельности человека. В процессе обучения информационным технологиям в рамках школьного курса информатики необходимо: - дать представление об информационной деятельности человека в современном обществе и возможности ее автоматизации; - дать представление о возможности решать различные задачи с использованием определенных информационных технологий; - сформировать универсальные учебные действия, обобщенные способы информационной деятельности; - научить самостоятельно осваивать новые средства информационных технологий и использовать их эффективно; - сформировать информационную культуру учащихся, в том числе этические и эстетические элементы. На основании того, что информатика как наука изучает закономерности информационных процессов, протекающие в системах различной природы, понятие «информационный процесс» предлагается рассматривать как системообразующее при определении содержания обучения информатике вообще и информационным технологиям в частности, а также как основной критерий структуризации учебного материала. При этом понятие «информация» является родовым для общеобразовательного курса информатики. Использование такого единого подхода к структурированию элементов содержания обучения информатике позволяет представить набор дидактических единиц не как разрозненные элементы, которые необходимо изучать в соответствии с государственным стандартом, а элементы целостной системы, носящей общекультурный характер. В соответствии с таким подходом содержательно-методическую линию «Информационные технологии» предлагается построить на основе идеи перехода от естественных информационных процессов к искусственным информационным процессам и возможности их автоматизации. С этой точки зрения необходимо рассмотреть все дидактические элементы общеобразовательного курса информатики и определить их связь с обучением информационным технологиям. Формирование понятий необходимо осуществлять в соответствии с возрастом школьников и с учетом следующих требований к системе понятий: - понятия необходимо представлять в определенной системе; - понятия необходимо рассматривать в целостности; - формирование понятий должно иметь завершенный характер; - каждое понятие должно иметь свой уровень иерархии; - некоторые понятия, которые нельзя определить в предлагаемой системе, рассматриваются как аксиомы; - система понятий должна быть полной, включающей все основные понятия информатики; - понятия и отношения между понятиями должны быть необходимы и достаточны для представления системы понятий за минимальное время с учетом уровня подготовки учащихся; - отношения между понятиями и формулировки понятий необходимо построить в соответствии с законами логики без логических противоречий; - формирование понятий необходимо основывать на ранее сформированных понятиях, и они должны быть востребованными и работающими в дальнейшем обучении; - при формировании понятий необходимо не только обучать, но и развивать, воспитывать учащихся; - понятия должны быть открытыми к возможности добавления в их содержание новых элементов. Упорядочивание дидактических единиц необходимо выполнять с учетом причинно-следственных внутрипредметных связей информатики. Содержательнометодическая линия «Информационные технологии» при изучении различных разделов общеобразовательного курса информатики реализуется следующим образом. Поскольку любая информационная технология предполагает работу с информацией, то с точки зрения обучения информационным технологиям представляет интерес рассмотрение свойств информации (достоверность, актуальность, доступность и др.), понятия «информация» применительно к технике, видов информации по форме представления (графическая, текстовая, числовая, звуковая и др.), алфавитного подхода к измерению количества информации и различных единиц измерения количества информации. В дальнейшем при обучении определенному виду информационных технологий введенные ранее понятия уточняются, конкретизируются и развиваются. Поскольку родовым понятием для информационных технологий является понятие «информационный процесс», то важно рассмотреть сущность и виды информационных процессов (целенаправленные и случайные, искусственные и естественные), единые закономерности протекания информационных процессов в системах различной природы (биологических и социальных, социотехнических и технических), информационные процессы в деятельности человека (поиск, получение, хранение, передача, обработка, кодирование, защита и др.) и их взаимосвязь, основные закономерности организации информационных процессов, базовые информационные процессы (хранение, обработка и передача) с точки зрения автоматизации информационной деятельности человека. Это позволит в дальнейшем осознанно и во всей полноте рассматривать информационные технологии как целенаправленные, искусственные и автоматизированные информационные процессы, закономерно осуществляющие последовательные действия с информацией. Для овладения информационными технологиями важно, чтобы при изучении представления информации были рассмотрены сущность и элементы языка, виды и алфавиты языков, возможность приведения информации к единой форме (в виде последовательности нулей и единиц), преимущества двоичного представления информации, единые подходы к кодированию информации, кодирование различных видов информации, типовые действия над информацией посредством логических операций. Это даст возможность понять, каким образом можно автоматизировать информационные процессы (хранения, обработки и передачи информации) с помощью цифровых устройств. Реализуя содержательно-методическую линию «Информационные технологии» при изучении аппаратного и программного обеспечения компьютера необходимо рассмотреть развитие средств информационной деятельности человека, понятие «информационная технология» (совокупность способов и средств, целенаправленно используемых человеком для работы с информацией), этапы развития информационных технологий, компьютер как универсальный инструмент автоматизации информационных процессов, функциональные устройства компьютера и их взаимосвязь, принципы работы современных компьютеров, виды аппаратного и программного обеспечения компьютера, файловую систему компьютера, способы взаимодействия человека с компьютером. Это позволит понять закономерности развития информационных технологий и их средств. Для формирования обобщенных способов деятельности с информационными технологиями важно, чтобы при изучении формализации и моделирования были рассмотрены виды и характеристики объектов, элементы и структура системы, разные классификации моделей, виды информационных моделей, особенности компьютерного и имитационного моделирования, различные средства представления информационных моделей (списки, таблицы, графы и др.), возможность построения различных информационных моделей исходя из цели моделирования, этапы создания компьютерных моделей. Рассматривая вопросы, связанные с алгоритмизацией и программированием, необходимо акцентировать внимание школьников на том, что автоматизация информационных процессов основывается на разработке алгоритмов, которые реализуют определенные этапы различных информационных технологий. Для этого, в первую очередь, необходимо раскрыть основные свойства алгоритма, инвариантные (относительно языков программирования) способы записи алгоритма, структурный метод разработки алгоритмов. Существенное влияние на развитие школьника оказывает тот факт, что все многообразие способов управления различными объектами основывается на конечном числе алгоритмических структур, а умение «мыслить структурами», представлять их в виде упорядоченного множества формализованных записей, умение создавать и исследовать информационные модели реальных объектов дает возможность школьникам овладеть обобщенными способами информационной деятельности. На основании изложенного можно утверждать, что при рассмотрении всех тем общеобразовательного курса информатики необходимо реализовывать содержательно-методическую линию «Информационные технологии», в рамках которой будут закладываются фундаментальные основы обучения информационным технологиям, обеспечивая единство: представления информации для различных информационных технологий, правил выполнения действий с информацией для различных информационных технологий, методов разработки информационных технологий. При реализации содержательно-методической линии «Информационные технологии» происходит подготовка школьников к изучению раздела «Информационные технологии», в рамках которого не следует ограничиваться формированием умений работы со средствами информационных технологий (текстовыми процессорами, графическими системами, табличными процессорами, системами управления базами данных, телекоммуникационными и мультимедийными средствами, системами программирования и др.), а необходимо формировать обобщенные способы деятельности с информационными технологиями при использовании системно-деятельностного подхода на основе ранее сформированных фундаментальных знаний. Поэтому возникает необходимость в обобщении сформированных ранее представлениях о создании информационных технологий, выделении инвариантного содержания обучения различным информационным технологиям, определении последовательности изучения вопросов в рамках определенной темы, подборе заданий, которые будут инвариантны относительно программных средств. Такой подход дает возможность школьникам научиться обобщенным способам деятельности для эффективного использования информационных технологий, формировать знания и умения, позволяющие самостоятельно осваивать различные аппаратные программные средства информационных технологий. Освоение же определенных средств информационных технологий не должно быть самоцелью, а необходимо рассматривать в качестве закрепления ранее изученного материала, а сами средства как инструменты для автоматизации определенных видов информационной деятельности человека. Основные этапы организации обучения информационным технологиям в рамках соответствующего раздела на основе фундаментального и системно-деятельностного подходов таковы. 1. Актуализация теоретических знаний учащихся, сформированных в рамках содержательно-методической линии «Информационные технологии» и необходимых для освоения определенной информационной технологии. 2. Обоснование актуальности и практической значимости изучения информационных технологий. Рассмотрение области применения аппаратных и программных средств информационных технологий. Демонстрация образцов-ориентиров использования информационных технологий. Формирование и развитие познавательного интереса и познавательной потребности учащихся. 3. Определение целей обучения, его результатов и плана предстоящей деятельности. Познавательная и социальная мотивация учащихся, подготовка их к активной и осознанной деятельности. 4. Предъявление содержания обучения информационным технологиям, инвариантного относительно аппаратного и программного обеспечения с использование общих схем предъявления информации. Постановка проблемных вопросов. 5. Наглядная демонстрация образцов деятельности, ее средств как частных инструментов автоматизации определенного вида информационной деятельности человека. Использование мыслительных операций (анализа и синтеза, абстракции и конкретизации, сравнения и обобщения, классификации и систематизации), а также аналогии и переноса знаний и умений при изучении информационных технологий. 6. Контроль знаний учащихся по ответам на систему вопросов, обсуждение плана последующей практической деятельности. Определение критериев выполнения предстоящей работы. Постановка вопросов-проблем. 7. Практическая деятельность школьников при решении системы задач с использованием ориентировочной основы деятельности. Создание условий для формирования универсальных способов действий, для учебно-исследовательской деятельности школьников. Рефлексия и самоконтроль своей деятельности. 8. Демонстрация результатов работы. Анализ деятельности учащихся и выставление отметок за выполненную работу. Обсуждение, самоанализ и самооценивание учащимися своей деятельности. В соответствии с системно-деятельностным подходом как методологической основой общеобразовательных стандартов второго поколения, при обучении информационным технологиям требуется не только пересмотреть требования к образовательным результатам и изменить содержание обучения, но и осуществить корректировку организации образовательного процесса (методов, форм и средств обучения). Школьники должны быть не просто исполнителями, многократно отрабатывающими решение типовых задач указанными способами и в заданных условиях деятельности, а активными субъектами образовательного процесса, овладевающими обобщенными способами деятельности на основе фундаментальных знаний, самостоятельно выбирающими способы деятельности в соответствии с заданными ориентирами, осуществляющими перенос умений в различные ситуации, обобщающими, контролирующими и рефлексирующими собственную деятельность. Заключение. Таким образом, фундаментальные знания и умения школьников в результате обучения информационным технологиям есть неотъемлемая часть их информационной культуры, а готовность к определенной деятельности с использованием информационных технологий - важная составляющая их социализации. Реализация фундаментального и системно-деятельностного подходов к обучению информационным технологиям в рамках определенной содержательно-методической линии и соответствующего раздела общеобразовательного курса информатики внесет значимый вклад в формирование системно-информационной картины мира, в развитие мышления и социализации школьников, позволит им овладеть обобщенными способами информационной деятельности, быть готовым к применению сформированных знаний и умений при обучении различным учебным предметам, к автоматизации своей деятельности при решении межпредметных задач, к самостоятельному и непрерывному освоению новых информационных технологий и их средств.

Об авторах

Ирина Витальевна Левченко

Московский городской педагогический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: ira-lev@yandex.ru

доктор педагогических наук, профессор, профессор кафедры информатики и прикладной математики Московского городского педагогического университета

Российская Федерация, 127521, Москва, ул. Шереметьевская, 29

Список литературы