На чтение: ≈ 29 мин.В настоящее время компьютер со всеми его возможностями выступает в школе как: – предмет познания основного содержания предмета «Основы информатики и вычислительной техники». Овладевая этим предметом, школьники изучают основы работы с информацией, программирования, знакомятся с алгоритмическими языками, устройством микропроцессорной техники и так далее. Приобретенные в результате знания, умения и навыки должны способствовать наиболее качественному усвоению материала по другим учебным дисциплинам, так как учащиеся могут использовать компьютер и программное обеспечение как оптимизационно-дополнительный материал по изучению и освоению других учебных дисциплин, как техническое средство, оптимизирующее усвоение других предметов; – инструмент технических средств обучения. Ученики знакомятся с архитектурой современных средств ЭВМ и их техническими возможностями.
1. Синдром одаренности к информатике
Наблюдая за своими учениками, я вижу, что учащиеся относятся к работе с компьютером по-разному.
Одних компьютеры привлекают с почти мистической силой. Эти дети, в основном мальчики, готовы проводить за компьютерами много времени. Но есть и другая крайность. В литературе описан феномен «компьютерофобии» – боязни компьютеров. В школе этот феномен встречается редко, но осторожное, сдержанное отношение к компьютерам характерно для многих учащихся, в первую очередь девочек. Немало и таких учеников, которые остаются равнодушными к уникальным возможностям компьютерной техники.
Столь же выражены индивидуальные различия и в успешности овладения компьютером как средством решения учебных задач. У одних учащихся этот процесс происходит естественно и просто. Они как будто родились для того, чтобы программировать и решать задачи. Другие же, напротив, не могут и шагу ступить без помощи учителя или успевающего одноклассника. Компьютер для многих, к сожалению, так и остается тайной «за семью печатями», несмотря на то, что обучение информатике с использованием машин в нашем лицее ведется с 5-го класса.
Принято считать, что специальные способности – это индивидуально-психологические особенности личности, являющиеся условиями успешного осуществления какой-либо деятельности. Они определяют различия в динамике овладения необходимыми для нее знаниями, умениями и навыками. Так, например, существуют специальные математические способности, музыкальные, художественные. Но есть ли специальные компьютерные способности? Прежде чем отвечать на поставленный вопрос, необходимо выяснить следующее. Можно ли считать работу за компьютером особым видом деятельности? Считается, что в процессе овладения компьютером у человека формируется новый вид деятельности, поскольку для ее осуществления используются принципиально новые, специфические средства.
При компьютеризации обучения специальной задачей является выделение и описание набора действий и операций, которые должны быть сформированы у школьников для успешного решения задач с помощью компьютера. По моему мнению, компьютерная деятельность учащихся – деятельность, направленная на овладение компьютером как средством решения проблемно-ориентированных учебных задач.
Специалист в области программирования Г. Джонстон заметил, что обучение программированию немного напоминает обучение игре в футбол. Кое-как и то и другое может делать любой, а вот достичь высокого класса весьма непросто. Здесь имеют значение задатки, заложенные от природы, обучение и практика.
Академик А.П. Ершов считал, что программист должен обладать способностью первоклассного математика к абстракции и логическому мышлению и эдисоновским талантом сооружать все что угодно из нулей и единиц. Он должен сочетать аккуратность бухгалтера с проницательностью разведчика, фантазию авторов детективных романов с трезвой практичностью экономиста.
Как видно, требования, предъявляемые к программисту, более чем высоки. Но ведь в школе я учу не только программировать. Есть целый раздел (у нас он дается в 9-11-м классах), посвященный компьютерным системам и технологиям для повседневной деятельности. Ведь понятно, что далеко не каждый ученик будет заниматься программированием. Большинству учащихся понадобятся знания текстового редактора, умение работать с базами данных, с прикладными программами. Нужны ли здесь какие-либо специальные способности? Видимо, да. Не случайно в западной литературе наряду с утверждением о необходимости специальных способностей к программированию существует термин «способный пользователь».
Таким образом, считать, что компьютерные способности – это только способности к программированию, видимо, нельзя. На мой взгляд, этот термин охватывает более широкий круг индивидуально-психологических особенностей: и сенсомоторных, связанных с работой за клавиатурой компьютера, и лингвистических, определяющих эффективность овладения языками программирования, и мыслительных, способствующих эффективному построению математических моделей и алгоритмизации. Следовательно, на вопрос, могут ли способности к усвоению ОИВТ считаться проявлением специальных компьютерных способностей, надо ответить утвердительно. Уже решение задач среднего уровня сложности на ЭВМ представляет собой самостоятельный и зачастую творческий процесс.
Мне кажется, что целесообразно выделить первоначально два уровня компьютерных способностей: творческие и учебные.
Критерием творческих способностей служит создание новых, объективно значимых продуктов. В условиях компьютерного обучения этими продуктами являются оригинальные (или даже написанные по чужому сценарию, но самостоятельно) программы, создание которых повышает самооценку учащегося. Было время, когда я заставляла писать творческие программы каждого ученика (как итоговую работу после изучения языка программирования). Но со временем я поняла, что в этом нет никакого смысла. Посудите сами! Закончено изучение языка программирования. Ученик получил знания по данному разделу, их вполне достаточно, чтобы в дальнейшем он мог самостоятельно изучить любой язык программирования, ведь основные конструкции языков совпадают. Но многим ребятам это неинтересно. Программы у таких учеников получались скучные, написанные формально, наспех. Не лучше ли предложить им самим выбрать форму отчета по данной теме? Один ученик напишет целую оду о языке программирования, где покажет свое видение предмета изучения, расскажет обо всех операторах и т.д., а другой предпочтет ответить на вопросы учителя.
Сегодня творческие работы пишут единицы. Но какие это работы! Ими может гордиться даже профессиональный программист. Четкие, выверенные до мельчайших подробностей, с оптимальным подбором методов решения, с прекрасным алгоритмом. Названия говорят сами за себя: «Искусственный интеллект. Нейронные сети. Программа сличения почерка», «Моделирование физических процессов», «Программа распознавания голоса», собственный графический редактор, обучающие программы по различным предметам, с авторскими рисунками, оригинальным оформлением.
Критерием учебных способностей является быстрое и успешное овладение соответствующими знаниями, умениями и навыками. В условиях школьного компьютерного обучения учебные способности проявляются в глубоком овладении собственно курсом информатики, а также в достаточно хорошем знании приемов и способов работы на компьютере.
Мои наблюдения за учащимися показывают, что успешность компьютерной деятельности зависит от сочетания определенных качеств, а именно:
– активного и устойчивого интереса к предмету ОИВТ;
– ряда личностных особенностей: трудолюбия, организованности, самостоятельности, целеустремленности, а также устойчивых эмоциональных состояний (чувства удовлетворения от напряженной умственной работы за пультом ЭВМ, радости творчества, открытия);
– первоначального запаса знаний, умений и навыков (например, умения играть в компьютерные игры);
– наконец, индивидуально-психологических особенностей в сенсомоторной и мыслительной сферах.
Вышесказанное позволяет дать следующее определение.
Компьютерные способности – индивидуально-психологические особенности личности, отвечающие требованиям учебной деятельности по изучению основ информатики и вычислительной техники и определяющие при прочих равных условиях успешность творческого овладения этим учебным предметом (в частности, относительно быстрое и легкое овладение приемами и навыками работы с компьютером, а также навыками составления и отладки оригинальных программ).
Способности к ОИВТ являются, таким образом, сложным структурным образованием, интегральным качеством ума, охватывающим разнообразные стороны как теоретической, так и прикладной, практической деятельности на ЭВМ. Указанная совокупность свойств представляет собой единое целое, отдельные компоненты которого могут быть выделены только в целях анализа. Эти компоненты тесно связаны, влияют друг на друга и образуют единую систему, проявления которой можно обозначить как «синдром одаренности к информатике».
2. Теоретико-методическая сущность машинной графики
Итак, ответ на вопрос, поставленный в самом начале работы (существуют ли компьютерные способности?), однозначен. Да, существуют. В связи с этим неизбежно возникает второй вопрос: как развить эти способности? Попытаюсь ответить на него на примере изучения темы «Операторы графики» (я даю ее в 7-м классе).
Замечательное качество компьютера – способность воспроизводить графическое изображение на экране дисплея. Трудно переоценить методическую значимость машинной графики. Вычерченный машиной рисунок или график – это более эффективное средство выявления ошибок по сравнению с другими формами представления знаний, особенно в точных науках. Машинная графика вооружает учителя активными и наглядными средствами знакомства с такими фундаментальными понятиями, как циклы, рекурсии.
Наглядные пособия, подготовленные программным путем, – демонстрационные, обучающие, контролирующие программы – могут применяться на занятиях и по другим дисциплинам.
3. Формы и методы проведения занятий по ОИВТ
На мой взгляд, процесс обучения на компьютере включает в себя три аспекта:
– управление учебно-познавательной деятельностью школьника;
– передачу, прием, накопление и переработку информации;
– формирование и развитие личности ребенка, в том числе и развитие компьютерных способностей.
Этим аспектам отвечают соответственно формы:
– организации учебно-воспитательного процесса: классно-урочная система и другие;
– организации обучения: индивидуальные, групповые, фронтальные, коллективные;
– воспитательной работы: индивидуальные, в коллективе, через коллектив и так далее.
Использование в учебно-педагогической деятельности тех или иных форм организации и проведения урока (рассказ, беседа, лекция, семинар, самостоятельная работа) зависит от степени подготовки учащихся, новизны и сложности изучаемого материала, а также от возраста детей.
В своей работе я выделяю пять методов обучения:
– Объяснительно-иллюстративный.
Используется в случае, если ученику уже все известно по обсуждаемой теме и занятие планируется как закрепление пройденного материала. Например, при закреплении темы «Оператор CIRCLE» я предлагаю следующую схему урока:
5-7 минут – повторение оператора.
Его можно организовать по-разному:
– устный опрос. Учащимся предлагаются вопросы: какой оператор позволяет рисовать эллипс (дугу, окружность)? Что необходимо знать для того, чтобы построить окружность (дугу)? Какую координату и как необходимо изменить, если окружность находится ниже (выше, правее, левее) нужного места? В чем измеряется начальный и конечный угол дуги? Как перевести градусы в радианы? И т.д.
– самостоятельная работа может быть двух типов:
1. Учащимся предлагается письменно ответить на вопрос: «Оператор CIRCLE. Формат оператора».
2. Учащимся предлагается карточка, на которой в конкретной системе координат нарисованы окружность, эллипс, дуга (все вместе или по отдельности). Им необходимо написать (на бумаге, не за компьютером) программу, которая бы позволила нарисовать эти фигуры.
За оставшееся время ребята создают за компьютером простейшие программы с использованием этого оператора (снеговик, чебурашка, лицо улыбающегося или грустящего человека.
– Программированный.
Этот метод предполагает, что учащимся неизвестны промежуточные результаты. Например, ученики уже знакомы с операторами графики и знают, какой рисунок должен быть результатом работы программы, а как получить этот рисунок – отдельная задача каждого ученика.
– Эвристический.
Если известны промежуточные результаты, но неизвестны пути их получения. Например, необходимо нарисовать машину, а оператор CIRCLE еще не проходили.
– Проблемный.
Когда между начальными условиями и конечным результатом все неизвестно, то можно говорить о проблемной постановке дидактической задачи. Например, создание обучающей программы.
– Модельный.
Неизвестны начальные условия, но известно все остальное. Тогда я строю занятие так, чтобы вместе с учениками подбирать условия, которые по каким-то признакам кажутся подходящими в качестве начальных и позволяют построить модель. Затем мы проходим весь путь до конечного результата, который сравнивается с эталонным. Если различия велики, то в начальные условия вносятся изменения, уточняется модель и вновь повторяется весь путь.
4. Основные принципы ведения занятий по ОИВТ
Формы организации и проведения занятий реализуются в тех или иных структурных единицах (модулях) учебного процесса. Их шесть:
– организация;
– повторение;
– изучение нового материала;
– закрепление;
– контроль;
– ликвидация пробелов (коррекция).
Из таких модулей может строиться как одно занятие, так и блок занятий по определенной теме и даже целый учебный курс. Я считаю, что для развития личности ребенка средствами информатики важную роль играют методические принципы:
– принцип регулярности предполагает ежедневные занятия информатикой. Конечно, можно услышать возражения некоторых людей: не у каждого дома есть компьютер, а постоянно сидеть в школьном компьютерном классе невозможно, ведь кроме информатики есть и другие предметы. Позволю себе возразить. Информатика – это не наука о компьютерах. Компьютер –лишь средство, которое помогает человеку быстро обрабатывать информацию. Информатикой можно заниматься, даже гуляя, ибо основная работа (процесс решения задачи) проходит не за ЭВМ;
– принцип параллельности позволяет одновременно держать в поле зрения 2-3 темы, а не изучать их последовательно одну за другой. К примеру, идет изучение темы «Операторы графики». Параллельно можно изучить еще и оператор цикла. Таким образом мы не просто нарисуем на экране рисунок, но еще и заставим его двигаться;
– принцип опережающей сложности должен применяться очень аккуратно. Надо всегда помнить о том, что «слишком легко» и «слишком трудно» в обучении и развитии школьников плохо влияют на результаты труда. Например, нельзя сразу дать следующую задачу: «Составить программу, позволяющую точке двигаться по окружности». Это сложно, и многие ученики испытают разочарование, а ведь в 7-8-м классе они просто не знают, как решить эту задачу математически, но если учитель объяснил, как вычислить координаты точки, то тогда она решается без труда. Ученик радуется, когда задача решена, он помнит о ней, а в дальнейшем использует тот же принцип при решении других задач (например, движение машины);
– принцип вариативности позволяет на примере одной задачи рассмотреть различные приемы и методы решения и сравнить их между собой. Например, предлагаю задачу: «Составить программу, позволяющую рисовать куб». После изучения темы «Оператор LINE (рисование линий)» ученик пишет программу, которая содержит как минимум 13 строк. Эта же программа после изучения темы «Оператор LINE (рисование прямоугольников)» содержит уже 7 строк, а после изучения темы «Оператор DRAW» всего 2 строки;
– принцип самоконтроля – один из важнейших в развитии личности школьника, позволяет добровольно выбирать для себя уровень усвоения и отчетности в результатах своего учебного труда;
– принцип треугольника знаний. Что значит знать? Знать – это значит: 1) понимать; 2) применять; 3) помнить. Это треугольник знаний.
Понимать – значит осознать, проговорить, дать объекту познания мыслительную характеристику, то есть наделить его свойством или свойствами, соотнести с прошлым опытом, таким образом, установить ассоциативные связи, логику образования объекта познания, породить смысл.
Применять – значит распознавать, вычленять в потоке информации единицы понятой информации, устанавливать различные связи между ними.
Помнить – узнавать, вспоминать, сохранять и воспроизводить. Уметь воспроизвести прошлый опыт.
5. Применение интегро-дифференцированного подхода на занятиях ОИВТ
Я обращаю особое внимание на выработку логического, логико-математического, пространственно – образного и других видов мышления, на основе которых можно развить навыки элементов технологического проектирования и моделирования. Для достижения поставленной цели можно использовать интегро-дифференцированный подход, основой которого является:
– интеграция и дифференциация учебно-информационного материала по образовательным областям;
– классификация и систематизация учебно-методических материалов по образовательным областям;
– оптимизация учебной деятельности.
Информационные технологии – одна из основных ступеней в апробации и внедрении интегро-дифференцированного подхода в учебно-воспитательный процесс.
Наглядным примером внедрения данного подхода может служить разработка учащимися программных фрагментов, содержащих сюжетно-графический материал. Рассмотрю задачу, предложенную на городской олимпиаде по информатике 2002 года «Дед Мазай и зайцы», в которой требовалось вспомнить содержание стихотворения Н.А. Некрасова «Дед Мазай и зайцы», а затем, выполнить следующие операции:
– представить зрительно-образно картину, которую описал автор;
– выделить основные, наиболее характерные объекты стихотворения;
– составить художественно-сюжетный проект, объединяющий объекты в единое целое, то есть разработать проект картины, которую можно реализовать на ЭВМ;
– подобрать цветовую гамму красок так, чтобы они соответствовали описанию каждого объекта и подчеркивали внешнюю красоту произведения;
– разработать по проекту программу для ЭВМ.
Требования к выполнению задания:
– количество выделенных объектов не менее четырех;
– программу разработать на языке программирования QBASIC;
– текстовые примечания в программе оформлять грамотно и корректно.
Для решения поставленной задачи учащимся понадобятся знания по нескольким учебным предметам:
– Литературе (основе разработки мини-проекта).
Как показала практика, часть учащихся 11-го класса не помнит содержания стихотворения Н.А. Некрасова «Дед Мазай и зайцы». Даже несмотря на подробный разбор содержания стихотворения некоторые ученики не могут правильно представить картину, которую описал автор.
– Изобразительному искусству (элементу творчества).
Требуются умения: находить объекты из любого произведения; делать наброски рисунков по объектам; правильно подбирать гамму красок по сюжету произведения и так далее.
– Математике (для разработки алгоритма и программы).
Требуется знание декартовой системы координат и применение ее не совсем стандартным образом (учитывать возможности видеомонитора). Умение рассчитать координаты точек, правильно скорректировать их по мере написания программы, учитывая погрешность. Ученики должны уметь грамотно построить и применить на практике выражение, отображающее зависимость переменной, для получения не статической, а динамической картины.
– Основам алгоритмизации (цепочка операций).
Необходимы знания основных алгоритмических конструкций для получения динамической или статической картины.
– Программированию (инструмент воплощения замысла).
Требуются знания: графических операторов и функций, умение применить их рационально; структуры организации цикла.
Результат выполнения сюжетно-графического задания сразу появляется на экране видеомонитора, что позволяет ученикам видеть ошибки и легко исправлять их. Поиск ошибок в текстовых задачах начинается чаще всего с проверки алгоритма.
Динамические, сюжетные картины заставляют учеников не бессмысленно применить операторы, а думать, как это сделать более оптимально, красиво, в результате чего возникает момент соревнования (у кого лучше, кто быстрее, у кого меньше операторов и так далее). Подобных задач, позволяющих соединить воедино несколько предметов, можно привести достаточно много, например: «Изобразить траекторию полета снаряда» (данная задача чаще всего перерастает в написание программы-игры); «Изобразить химическую реакцию, если известно, какие вещества смешиваются» (взрыв, взаимодействие, испарение); «Программа-почта»; «Программа, имитирующая работу автомата по продаже товаров» и так далее.
Анна ЛЕШКОВИЧ, учитель основ информатики и вычислительной техники лицея №1 им. Н.К. Крупской г. Магадана, участница конкурса «Учитель года России-2003»
Выбор читателей
Комментарии