Решение задачи всегда начинается с моделирования: построения или выбора ряда моделей. Когда мы говорим о модели, то имеем в виду

Вид материала

Решение

Содержание Основные направления обучения информатике: их особенности и взаимосвязь Универсальность и дифференциация профильных курсов информатики Естественно-научный профиль Гуманитарный профиль

Подобный материал:

• Модели нлп в работе психолога, 3742.15kb.
• Реферат по дисциплине «Введение в языкознание» на тему: «Язык и речь», 233.13kb.
• Семинар №12 (77) К/т «Мир Кинотавра», 402.9kb.
• Против гностиков, 358.98kb.
• Тематический план учебной дисциплины, 52.63kb.
• 1. Введение. Основные понятия моделирования Общая характеристика проблем моделирования., 38.29kb.
• Темы лекционных занятий Принципы и методы математического моделирования. Базовые модели., 42.45kb.
• Лекции по дисциплине «Математическое моделирование» для студентов и магистрантов специальности, 21.92kb.
• Когда мы говорим о живописи групповых портретов, мы имеем ввиду существенный и самый, 24.8kb.
• Задачи: Формирование навыков моделирования сигналов, процессов и результатов их преобразования, 349.55kb.

С.А. Бешенков, Е.А. Ракитина

Профильные курсы информатики в общеобразовательной школе


Одной из основных задач обучения информатике в старшей школе является освоение методов решения практико-ориентированных задач с привлечением информационных ресурсов общества, под которыми понимаются как информационные технологии, так и общественно значимая информация.

Эти методы раскрываются через понятийный аппарат, вытекающий из анализа деятельности субъекта по решению конкретной задачи. Как правило, это решение связано с познанием, описанием или преобразованием некоторого объекта. Субъект обладает (или стремится обладать) информацией об объекте в объеме, необходимом для решения задачи. Таким образом, благодаря участию в процессе субъекта, перечисленные компоненты рассматриваемой ситуации (задача, объект, информация) тесно взаимосвязаны. Тем не менее каждый из этих компонентов может быть развернут в относительно самостоятельное направление.

Основные направления обучения информатике: их особенности и взаимосвязь

Решение задачи всегда начинается с моделирования: построения или выбора ряда моделей. Когда мы говорим о модели, то имеем в виду:

• модель содержания задачи (формализацию ее условий);

• модель объекта, выбранную в качестве рабочей для решения этой конкретной задачи;

• модель (метод) решения;

• модель процесса решения задачи.

Поскольку объекты, с которыми имеет дело информатика, являются информационными объектами: текстами, рисунками, графиками, то речь идет, прежде всего, об информационных моделях.

В общем случае моделирование означает умение выделять главное и отбрасывать второстепенное. В процессе моделирования можно не учесть важных моментов и, напротив, сосредоточить свое внимание на второстепенных вещах в ущерб главному. В этом случае полученная информационная модель может оказаться неадекватной исходному объекту, разумеется, под углом зрения конкретных целей моделирования. Это очень важный момент, который понятие задачи привносит в общую идею моделирования. Информационная модель может быть адекватна исходному объекту (процессу) с точки зрения одних целей моделирования, но не адекватна с точки зрения других целей.

Учащимся необходимо дать понять, что мир, который его окружает, является, прежде всего, миром информации, воплощаемым в сознании человека в виде информационных моделей. Например, читая газету или смотря телепередачу, мы имеем дело не с реальным событием, а его информационной моделью. В этом случае можно задаться вопросом, насколько данная информационная модель адекватна реальному событию и какая задача была поставлена при создании этой модели. Процесс решения задачи может быть записан на некотором языке и, следовательно, может быть рассмотрен как некоторый информационный процесс. Этот процесс может быть автоматизирован (полностью или частично) с помощью имеющихся информационных технологий. В ином случае необходимо самостоятельно строить модель решения этой задачи, которая часто (но не обязательно всегда) приобретает форму алгоритма. Алгоритм - это информационная модель деятельности. С другой стороны, любой алгоритм имеет смысл разрабатывать только в расчете на конкретного исполнителя. Свойства исполнителя и среды, в которой он действует, накладывают существенный отпечаток как на сам алгоритм, так и на выбор формы его представления. Алгоритм разрабатывается в расчете на его формальное исполнение, т.е. на формального исполнителя.

В эпоху широкой компьютеризации многих сфер деятельности среди формальных исполнителей алгоритмов на первое место выходит компьютер, его программные и поддерживающие их аппаратные средства. Стоит отметить, что сегодня следует говорить уже не столько о компьютере как таковом, сколько о технических средствах автоматизированной деятельности, куда относятся и телекоммуникационные сети, бытовая и оргтехника, роботизированные производственные линии и т.п.

Алгоритмы были одним из основных объектов изучения в курсе информатики основной школы. В старшей школе необходимо в первую очередь научить школьников применять информационные системы и технологии, адекватные данной задаче.

Это направление, которое условно можно назвать линией моделирования и формализации, разработано и представлено в существующих учебных курсах достаточно подробно, хотя ее наполнение продолжает совершенствоваться из года в год.

Информация, возникающая в ходе решения задачи, проявляется в информационных процессах (поиск, анализ, отбор, кодирование, хранение, передача, преобразование и пр.). Важно подчеркнуть, что информационные процессы могут протекать как в живой природе, так и в технических и социальных системах. При этом структура процесса остается неизменной.

В рамках этого направления, которое условно можно назвать информационными процессами, целесообразно подчеркнуть, что само понятие информационного процесса чрезвычайно емкое, поскольку оно отражает фундаментальный аспект современной картины мира. Однако в общеобразовательном курсе информатики целесообразно рассматривать это понятие, прежде всего в контексте информационной технологии решения задачи.

Если информационные процессы осуществляются человеком, то речь идет об информационной деятельности.

Изучение курса информатики и информационных технологий, как уже неоднократно подчеркивалось, целесообразно начать с рассмотрения информационных процессов, поскольку именно они являются обобщающими понятиями предметной области информатики.

Один и тот же процесс может быть осуществлен (представлен) различными способами (поиск данных в небольшом упорядоченном массиве отличается от поиска тех же данных в упорядоченном массиве большого объема или в неупорядоченном массиве).

Для многих информационных процессов разработаны и известны способы их формального исполнения, а следовательно, их вполне возможно автоматизировать. Если способ выполнения информационного процесса (или совокупности информационных процессов) тщательно отработан и широко применяется, то речь в этом случае идет об информационной технологии.

Готовые программные средства и технологии, что очень важно, далеко не всегда можно использовать для решения возникающих задач. Более того, современные программные инструменты все чаще строятся по принципу открытой системы, когда пользователь может настроить их на свою задачу. Однако для этого необходимо владеть навыками формализации и моделирования, понимать их возможности и ограничения.

Понятие объекта, возникающее в процессе решения задачи, раскрывает познавательно-прикладной аспект отношения «субъект -объект». Прежде всего, оно отражает тот факт, что в соответствии с системным подходом, наиболее плодотворным в современных научно-технических исследованиях, любой объект целесообразно рассматривать как систему. Это важно еще и потому, что, согласно традиционному пониманию информатики, она является дисциплиной, изучающей закономерности протекания информационных процессов в системах различной природы.

Знание структуры системы, взаимосвязей компонентов системы, системных функций позволяет выявить общие закономерности возникновения, развития и функционирования системы, а следовательно, дает возможность и инструмент для взаимодействия с ней в желаемом ключе.

В связи с понятием системы возникает проблема управления: выделение управляющей и управляемой системы и рассмотрение их взаимодействий. Именно рассмотрение этих вопросов и составляет основу профильных курсов информатики. Это дает возможность систематизировать весь накопленный в основной школе материал и дать представление о характере современной информационной деятельности, которая, как известно, имеет системный характер.

Это направление ближе всего к кибернетическому аспекту информатики, а потому ее логично назвать кибернетическим направлением или линией информационных основ управления. Оно наименее всего представлено в современном курсе информатики, хотя именно с изучения основ кибернетики начиналось внедрение информатики в школу еще в рамках первых факультативных курсов.

Диалектика развития обучения информатике позволяет сделать вывод о том, что это направление крайне перспективно, его удельный вес в содержании курса информатики будет неуклонно повышаться, скорее всего, сначала в высшей школе, а затем и в общеобразовательной. По-видимому, спираль развития информатики делает очередной виток.

С понятием информационных процессов и систем тесно связано понятие информационных ресурсов общества. Их изучение, а также вопросы бережного, грамотного, безопасного отношения к ним относятся к ведению социальной информатики и таких ее разделов, как правовая, экономическая, педагогическая информатика.

С методической точки зрения включение вопросов, связанных с информационными ресурсами, в содержание курса информатики и последующее их изучение должно быть двояким:

1. Использование готовых, т.е. ранее созданных, информационных продуктов, размещенных в БД, ИПС, ГИС, телекоммуникационных сетях и пр.);

2. Создание собственных информационных продуктов (в частности, с помощью разнообразных редакторов, программных среди систем программирования).

Приведенное выше деление на направления достаточно условно, поскольку все названные понятия тесно взаимосвязаны.

Так, изучение любой сложной системы начинается с построения ее модели, автоматизация подразумевает использование алгоритмов, информационные технологии разрабатываются с учетом особенностей конкретного исполнителя и т.д.

Названные направления и соотнесенные с ними понятия раскрывают содержание информационной технологии решения задачи без привязки к конкретному профилю. Освоение этого материала является необходимым условием решения задачи в рамках любого профиля.


Универсальность и дифференциация профильных курсов информатики

Профилизация обучения обеспечивается, с одной стороны, выбором задач, характерных для данного профиля, с другой стороны, выбором информационных моделей, систем и технологий, адекватных данным задачам, что позволяет:

• обеспечить преемственность курса информатики основной и старшей школы;

• систематизировать знания в области информатики и информационных технологий, полученные в основной школе, и углубить их с учетом выбранного профиля обучения;

• заложить основу для дальнейшего профессионального обучения, поскольку современная информационная деятельность носит по преимуществу системный характер.

Инвариантным компонентом содержания по разным профилям является стандарт базового уровня старшей школы. С точки зрения профилизации основная задача этого компонента - изучение общих закономерностей функционирования, создания и применения информационных систем, преимущественно автоматизированных.

С точки зрения содержания это позволяет развить основы системного видения мира, расширить возможности информационного моделирования, обеспечив тем самым значительное расширение и углубление межпредметных связей информатики с другими дисциплинами.

С точки зрения деятельности это дает возможность изучить основные информационные модели и информационные системы, в частности автоматизированные, связанные с основными информационными процессами:

• АИС хранения массивов информации (СУБД, ИПС, ГИС);

• АИС обработки информации (системное программное обеспечение, инструментальное программное обеспечение, АРМ, офисные пакеты);

• АИС передачи информации (сети, телекоммуникации);

• АИС управления (САУ, АСУ, ОС как система управления компьютером).

Информатика в различных профилях

Профильная составляющая курса информатики направлена на решение следующих задач:

• на изучение функций и особенностей информационных моделей и систем, свойственных данному профилю;

• на проектирование и осуществление деятельности по созданию информационных моделей и систем для данного профиля (базы данных, расчетные программы и пр.);

• на освоение видов деятельности по применению информационных моделей и систем для решения профессионально-ориентированных задач.

Естественно-научный профиль

В курсе информатики естественно-научного профиля изучаются прежде всего информационные модели вещественно-энергетических процессов, протекающих в физических, биологических, геологических и прочих системах, а также информационные системы, отражающие соотношения между элементами этих систем. С другой стороны, в этом курсе необходимо остановиться также и на собственно информационных процессах, протекающих в этих же системах.

Информационные модели вещественно-энергетических процессов имеют преимущественно динамический характер. Это обусловлено спецификой естественно-научной области, где основной задачей всегда был поиск причинно-следственных связей между отдельными величинами. Наиболее характерной моделью в этом случае являлось уравнение (как правило, дифференциальное). Соответственно, информационной моделью является запись этого уравнения в том или ином языке.

Информационные системы в рамках данного профиля связаны с выделением структурного компонента названных систем. В данном предложении нет тавтологии, поскольку, например, биологическая система - это система, отражающая прежде всего биологические связи между элементами. Способ же описания этих связей, направленный на их сохранение и использование для решения задач, уже является информационной системой. Например, химические элементы могут быть организованы в таблицу в соответствии с периодическим законом Д.И. Менделеева. С одной стороны - это удобный для решения задач способ представления информации о системе элементов, с другой - отражение фундаментальных квантово-механических закономерностей, лежащих в основе периодического закона (принцип Паули).

Программные средства, используемые в этом профиле, должны, с одной стороны, поддерживать динамические информационные модели (процедурные языки программирования, средства имитационного моделирования и пр.), с другой - быть банками данных, в которых хранится разнообразная информация естественно-научного характера.

Гуманитарный профиль

В противовес естественно-научному в гуманитарном профиле значительную роль играют прежде всего информационные системы. Это связано с тем, что основными видами деятельности специалистов гуманитарной сферы является поиск, организация, хранение информации.

При изучении курса информатики гуманитарного профиля значительная роль отводится всевозможным языкам. Это продиктовано необходимостью представления информации в форме, адекватной поставленной задаче (попутно заметим, что в естественно-научном профиле основную роль играет процесс преобразования информации). С другой стороны, в основе определяющей современной концепции постмодернизма лежит идея, что все объекты, окружающие человека, есть тексты (понимаемые, разумеется, в обобщенном смысле).

Роль динамических информационных моделей в гуманитарной сфере незначительна, зато информационные системы и структурные модели отличаются большим разнообразием (таблицы, графики и пр.). Соответственно, программные средства, характерные для этого профиля, направлены, прежде всего на работу с банками данных и структурными информационными моделями (например, язык ПРОЛОГ).

Социально-экономический профиль

Этот профиль в определенной степени интегрирует особенности естественно-научного и гуманитарного профилей. С одной стороны, в нем большую роль играют динамические информационные модели экономических, а особенно финансовых, процессов современного мира. С другой стороны, в нем значительное место занимают всевозможные базы и банки данных. Кроме того, существуют программы, специально нацеленные на решение задач экономического характера.