CC BY
42
М. Т. Шагидуллин, аспирант, институт педагогики и психологии, Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, Россия, [email protected]
РАЗВИТИЕ ЛОГИЧЕСКОЙ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ КАК УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Проблемы совершенствования процесса информатизации системы образования, включая школьное, обусловлены, в частности, тем обстоятельством, что в условиях формирования постиндустриального информационного общества образование, не утрачивая своего традиционного круга деятельности — передачи социального опыта подрастающим поколениям, сегодня призвано выполнять принципиально новую функцию — создание высокоадаптивной постиндустриальной педагогики. При этом открываются не только принципиально новые возможности, но и возникают новые проблемы. Одной из них выступает углубление и расширение логической базы школьной дисциплины информатики как условия существенного усиления роли данного курса в закладке основ интеллектуального развития обучаемых1.
Опыт обучения информатике в начальной школе в разных регионах страны, показывает, что оно способствует формированию алгоритмического стиля мышления и развивает логические способности младших школьников. Отмечаются значительные успехи детей в изучении математики и русского языка2.
Развитие логического и алгоритмического мышления младших школьников способствует формированию у них совокупности универсальных учебных действий, как этого требует Федеральный государствен-
Именно универсальные учебные действия лежат в основе успешности обучения.
ный образовательный стандарт начального общего образования. Именно универсальные учебные действия лежат в основе успешности обучения.
В средних же и старших классах логическое и алгоритмическое мышление проявляется как на естественнонаучных дисциплинах (математика, физика, химия), так и на гуманитарных (история, обществозна-ние, литература).
Логико-алгоритмический компонент курса информатики в школе предназначен для развития логического, алгоритмического и системного мышления, создания предпосылок успешного освоения учащимися инвариантных фундаментальных знаний и умений в областях, связанных с информатикой, которые вследствие непрерывного обновления и изменения в аппаратных и программных средствах выходят на первое место в формировании научного информационно-технологического потенциала общества.
Общеобразовательная ценность курса информатики заключается в том, что умение любого человека выделить в своей предметной области систему понятий, представить их в виде совокупности атрибутов и действий, описать алгоритмы действий и схемы логического вывода не только помогает автоматизации действий (все, что формализовано, может быть компьютеризовано), но и служит самому человеку для по-
ДИСКУССИЯ 4
журнал научных публикаций Ц
вышения ясности мышления в своей предметной области.
В курсе выделяются следующие разделы:
— описание объектов — атрибуты, структуры, классы;
— описание поведения объектов — процессы и алгоритмы;
— описание логических рассуждений — высказывания и схемы логического вывода;
— применение моделей (структурных и функциональных схем) для решения разного рода задач.
Материал этих разделов изучается на протяжении всего курса концентрически, так, что объем соответствующих понятий возрастает от класса к классу. Для правильного понимания элементов логики как одного из важнейших источников и факторов ее позиционирования в процессе развития современной информатики в качестве ее основы большое значение имеет онтогенетический подход.
Логико-гносеологический аспект развития современных информационных технологий в различных областях человеческой деятельности, включая образование, связан с именами ученых и педагогов Востока и Запада, такими как: Аристотель, Евклид, Г. Лейбниц, М. В. Ломоносов и др.3
В истории становления информатики как учебной дисциплины в нашей стране, нами выделены, в том числе с позиции усиления в ее содержании роли логического компонента, шесть этапов: с середины 50-х гг. XX в. по 1980 гг., с 1980 по 1985 гг., с 1985 по 1990 гг., с 1990 по 1995 гг., с 1995 по 2000 гг., с 2000 года по настоящее время.
Первый этап отсчитывают с 1959 г., когда молодой учитель С. И. Шварцбурд начал в 444-й школе Москвы успешный эксперимент по обучению старшеклассников работе на ЭВМ. В 1960 г. он выпустил первую группу старшеклассников, получивших квалификацию «Программист». В последующие годы в СССР развернулись работы по созданию автоматизированных обучающих систем (АОС) первого поколения, а также АОС второго поколения, базирующихся
на специальных инструментальных средствах — пакетах прикладных программ типа СПОК, АОС-ВУЗ. Ведущую роль в координации этих работ сыграли Институт кибернетики АН УССР и НИИ проблем высшей школы Минвуза СССР.
На втором этапе базовая подготовка по информатике повсеместно велась только в высших учебных заведениях для естественнонаучных, технических и экономических специальностей. Основным предметом изучения являлось программирование на ЭВМ. В 1980 г. элементы программирования были включены в обязательный курс «Алгебра 8». В качестве технических средств в процессе преподавания элементов программирования в школе предлагалось использовать электронные клавишные вычислительные машины (ЭКВМ) с программным управлением.
Качественно новый характер изучение информатики приобрело после принятия в 1985 г. (третий этап) постановления КПСС и правительства СССР «О мерах по обеспечению компьютерной грамотности учащихся средних учебных заведений и широкому внедрению электронно-вычислительной техники в учебный процесс». Это постановление создала новую идеологическую и материально-техническую основу для компьютеризации системы образования средней и высшей школы. Во всех средних учебных заведениях страны появился новый общеобразовательный учебный предмет — «Основы информатики и вычислительной техники».
К началу четвертого этапа (1990) обучение информатике в общеобразовательной
школе переживает кризис. Безмашинный вариант себя изживает. Новый компьютерный курс информатики, формирующий представление о становлении информационного общества и его ценностях, ориентированный на обучение учащихся основам алгоритмизации, общим методам решения задач, еще только получает права гражданства. Параллельно выявляются глубинные связи обучения информатике с другими учебными предметами, с гуманитаризацией образования. Осознается необходимость переноса курса в основную школу. Все это происходит в условиях начавшейся радикальной перестройки системы общего образования.
Пятый этап явился следующим шагом в формировании новой информационной технологии обучения, опирающейся на широкое применение средств вычислительной техники. Научно-технический уровень информационных технологий таков, что они начинают использоваться для выполнения многих рутинных процессов обработки учебной информации.
В 2002 г. была сформулирована целевая муниципальная программа «интернет-школам» (шестой этап). Ее целью стали: повышение качества образования на основе использования новых информационных технологий; вовлечение образовательных учреждений города в построение единого информационного пространства; формирование у детей, подростков и молодежи мировоззрения открытого информационного общества; организация доступа в системе образования к информационным ресурсам интернет.
Анализируя этапы, можно увидеть, что совершается переход от эпизодического изучения основ программирования в средней школе — через стратегию постепенного и выборочного внедрения идей и методов информатики, а также новых информационных техноло гий в школу, открытие в педвузах специаль ностей по подготовке учителей информати ки — к Образованию 2.0, к практически мас
Исходя из постулата о том, что логика занимается выявлением общих форм и законов мышления, можно утверждать, что единая логическая база интеграции
информатики и других учебных дисциплин позволит сформировать у школьников целостное миропонимание и современное мировоззрение.
совому обучению в школе методам работы с информацией, моделирования и формализации, основам логики.
Анализ становления информатики как учебной дисциплины в общеобразовательной школе позволяет утверждать, что ее дальнейшее развитие связано с интеграцией с другими учебными дисциплинами, осуществляемой на единой логической базе. Исходя из постулата о том, что логика занимается выявлением общих форм и законов мышления, можно утверждать, что единая логическая база интеграции информатики и других учебных дисциплин позволит сформировать у школьников целостное миропонимание и современное мировоззрение, которые будут основаны на признании единства основных информационных законов и на понимании ведущей роли информации в эволюционных процессах и обеспечении жизнедеятельности природных и социальных систем. Если говорить об инфокоммуникациях образовательного пространства, то самым очевидным образом возникает необходимость создания устойчивой полифункциональной системы программного обеспечения. В свою очередь это обуславливает требование многоплат-форменности системного программного обеспечения, создаваемого и реализуемого на логической основе, что является первой специфической характеристикой дидактики информатики как учебной дисциплины4.
Еще одной характеристикой дидактики информатики является разработка методов искусственного интеллекта, позволяющих школьникам решать задачи прогнозирования, диагностики, оптимизации, классификации и распознавания обра-зов5.
Проблемой выступает отсутствие достаточного уровня профессиональной компетентности учителей, включая методическую систему обучения основам математической логики, способности к системному видению всех компонентов и сочетаний форм формирования у обучаемых устойчивого осознания ведущей роли логи-
ДИСКУССИЯ 4
журнал научных публикаций Ц
ки среды общеобразовательных ценностей информатики.
Существенную роль в теоретико-методологической поддержке педагогов, специализирующихся в области развития логического и алгоритмического мышления школьников должна выполнять структурно-функциональная модель, построенная путем декомпозиции данного процесса с целью его совершенствования на фрагментарном уровне (прилож. 1)6.
Анализ используемых учебно-методических средств освоения школьниками логических знаний и операций как ведущих в курсе информатике дает возможность установить факт усиления логической базы как перспективного направления развития данной дисциплины за счет дифференциации подходов к ее изучению. Для учащихся гуманитарных классов эффективным является изучение логических выражений, операций и классификаций. Для классов, ориентированных на информационно-технологические и физико-математические профили, разрабатываются учебники, содержащие основы программирования и алгоритмизации, в которых значимыми являются понятия математической логики. Исследования подтверждают, что учебно-методические средства, настроенные на основе фундаментальных логических установок, отличаются — в условиях смены технического и программного обеспечения — стабильностью и продуктивностью7.
Процесс изучения информатики при педагогически целесообразной его организации может стать основой формирования логического и алгоритмического мышления учащихся и важнейшим средством активации их мыслительной деятельности. Можно утверждать, что основные логические структуры мышления формируются в возрасте 5-11 лет и что запоздалое формирование этих структур протекает с большими трудностями и часто остается незавершенным. Обучение детей в этом направлении целесообразно с начальной школы.
Логика относится к числу наиважнейших источников и факторов развития ин-
Процесс изучения информатики при педагогически целесообразной его организации может стать
основой формирования логического и алгоритмического мышления учащихся и важнейшим средством активации их мыслительной деятельности.
форматики как учебной дисциплины в общеобразовательной школе. Исследования показывают: учебно-методические средства, построенные на базе фундаментальных логических знаний, отличаются стабильностью при смене технического и программного обеспечения. Это позволяет дальнейшую диверсификацию подходов к использованию информатики в школьном образовании, расширяя ее возможности в классах гуманитарной или технической направленности, а также в условиях профильного обучения и в целом определить усиление логической основы информатики как перспективное направление ее развития.
Одним из перспективных направлений изучения логических основ информатики как учебной дисциплины в общеобразовательной школе является пропедевтический аспект проблемы, разрабатываемый как с точки зрения возрастных особенностей подростков, так и с точки зрения важности логики в курсе информатики и во всей системе преподаваемых наук в школе. ^
1. Ракитина Е. А. Логика в информатике: Метод. пособие. - М., 2000.
2. Тур Н. С. Авторский учебно-методический комплекс по информатике для начальной школы в соответствии со стандартами нового поколения // Информатика и образование. 2011. № 10. С. 83-89.
3. Кириллов В. И. Логика. 6-е изд. — М., 2008.
4. Минныханова А. М. Становление логических основ информатики и их отражение в татарской педагогике Х1-Х1Х веков // Казанский педагогический журнал. 2007. № 5. С. 98-102.
5. Ясницкий Л. Н., Черепанов Ф. М. Искусственный интеллект. Элективный курс. Методическое пособие. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011.
6. Галеева Н. Л. Федеральный государственный образовательный стандарт как управленческий ресурс учителя информатики в системе «учитель — ученик» // Информатика и образование. 2011. № 8. С. 77-83.
7. Бородин М. Н. Информатика. Программы для общеобразовательных учреждений. 2-11 классы: методическое пособие. — М., 2012.
Приложение 1
Модель процесса развития логических основ учебного предмета информатики
Цель: развитие логической основы информатики как учебной дисциплины в общеобразовательной школе
I
Основные направления развития информатики на основе развития ее логической базы
N..
Встраивание модельной логики и идеи семантики возможных миров в основу динамических логик, ориентированных непосредственно на верификацию и синтез программ
Применение логики в качестве основной формальной системы программирования
Составляющие информационной образовательной среды
1 г
Клиентский компонент Административный компонент Серверный компонент Конструкторский компонент
Средства поддержки процесса становления логической базы информатики
Расширение доли математической логики в программе развития логического и алгоритмического мышления школьников
Функциональная и профессиональная подготовка педагогов-методистов, специализирующихся в областях «информатика-математика», «математика-информатика»
Модификация, согласование совокупности печатных и электронных учебных изданий нового типа - предметных коллекций по информатике
«Зона ответственности» логического компонента учебной дисциплины информатики
Ценностные ориентиры:
- создание предпосылок успешного освоения инвариантных фундаментальных знаний
и умений в областях, связанных с информатикой, способствует ориентации на формирование самоуважения и эмоционально-положительного отношения к себе, на восприятие научного познания как части культуры;
- осознание множественности моделей окружающего мира способствует формированию не только готовности открыто выражать
и отстаивать свою позицию, но и уважения к окружающим, умения слушать и слышать партнера, признавать право на собственное мнение
Личностные результаты:
- критическое отношение к информации, избирательность ее восприятия;
- уважение к информации о частной жизни и информационной собственности других людей;
- осмысление мотивов своих действий при выполнении заданий с жизненными ситуациями;
- начало профессионального самоопределения, ознакомление с миром профессий, связанных с информационными и коммуникационными технологиями
Метапредметные результаты:
- регулятивные универсальные учебные действия;
- познавательные универсальные учебные действия;
- коммуникативные универсальные учебные действия
Критерии освоения обучаемыми логики как основы разделов информатики и как ее составной части
1 1 . г
Когнитивный Показатели. Знание элементов математической логики и теории алгоритмов: логических элементов, которые составляют основу арифметико-логического устройства (АЛУ) компьютера и элементов математической логики
Деятельностный Показатели.
- логическое, алгоритмическое мышление;
- способность абстрагировать, обобщать;
- умение решать различными способами алгоритмические проблемы
Рефлексивный Показатели.
- понимание проблемы;
- характеризование проблемы;
- решение проблемы;
- размышление над решением;
- сообщение решения проблемы
Результат: теоретико-методологическое и организационно-педагогическое обоснование развития логической основы информатики как учебного предмета
