Главная
Главная
О журнале
О журнале
Архив
Архив
Авторы
Авторы
Контакты
Контакты
Поиск
Поиск
Прощание с Михаилом Михайловичем Жванецким
Прощальные слова по поводу смерти великого сатирика М.М.Жванецкого в социальных ...
№10
(378)
01.12.2020
Образование
Проблемы обучения программированию по курсу информатики в системе «школа-вуз».
(№13 [135] 10.07.2006)
Автор: Ольга Нельзина
Ольга  Нельзина
В последние годы в преподавании предмета «Информатика» наметились определенные проблемы на уровне школьного обучения, которые позднее проявляются в вузе. Какие них заслуживают внимания?
Суть основной проблемы заключается в тенденции понижения роли алгоритмизации и программирования в современном курсе информатики. Благодаря обязательному минимуму содержания предмета «Информатика» на этапе базового курса (8-9 классы) язык программирования изучается на уровне ознакомления. На следующем же этапе (10-11 классы) профильного курса, учитывающего специфику учебного заведения, этот раздел может быть развернут по желанию ведущего преподавателя до уровня изучения элементов объектно-ориентированного программирования. Но большинству учителей-разработчиков профильных курсов просто не под силу реализовать такой курс либо по причинам того, что такая программа отсутствует, либо потому, что сам учитель не имеет необходимого уровня подготовки. В настоящее время имеет место тенденция переподготовки кадров пользовательским навыкам (Windows, MS Office, Internet). Но развитием подготовки преподавателей в направлении программирования никто не занимается. И эта ситуация имеет место последние 5-7 лет.

Между тем эта ситуация грозит тем, что:
- учащиеся не развивают на уроках информатики логическое мышление, теряется ее смысл как науки, развивающей дух исследователя;
- эта проблема переносится на родственные предметы естественно-научного цикла (математика, физика, химия, биология), т.к. у обучаемых не вырабатываются навыки построения алгоритмов для решения численных задач;
- не осваивается ни одна из существующих систем программирования, а это означает, что ученик не имеет понятия как пишутся программы, какова их структура, их умы «бродят в потемках». Они не понимают, как «устроены» все те программы, с которыми их знакомят на занятиях;
- разработка программы предполагает построение модели, а значит, о моделировании как таковом будущий студент не имеет понятия и не владеет опытом построения таких моделей.

На самом деле странно полагать, что информатика и связанные с ней информационные технологии тесно связаны с другими науками, особенно с математикой. Зададимся вопросом: «В чем это проявляется?»
Информатика и базирующиеся на ней информационные технологии влияют на модернизацию методов освоения фундаментальных знаний, особенно математики. Степень интеграции информатики с другими науками при формировании современного образования весьма ощутима уже на начальном изучении этого предмета в средней школе.
Некоторые действия с учебной информацией, имеющие рутинный характер (например, утомительные вычисления, коррекция ошибок, графические построения вручную), уже на стадии школьного обучения кажутся нерациональными, коль скоро перед учащимся – экран компьютера. Речь по существу идет о том, что учебную информацию сегодня необходимо уметь уплотнять, уметь привлекать аналогии и способы непосредственного сопряжения со смежными областями знаний, ради чего, собственно, мы и применяем компьютер в обучении. Хотя, конечно, и не только ради этого.
В предмете «Введение в математику», например, может быть введено понятие декартова произведения применительно к понятиям информатики. Декартово произведение множеств является простым и удобным аппаратом для решения задач программирования, когда приходится проводить системный анализ сочетаний символьных или переменных величин как элементов всевозможных структур языка программирования.
В естественно-научном знании зачастую выявляется, что многие природные структуры обладают фундаментальными свойствами регулярности, например, фигуры, связанные геометрическим отношением подобия, которое имеет свое аналитическое описание в геометрии. Здесь фундаментальным понятием является понятие фрактала. Компьютер способствует девальвации абстрактных представлений математики, переводя на экране математические модели в наглядные геометрические формы.

Представляется целесообразным проследить указанные тенденции на примере инноваций, предложенных в последнее время в построении межпредметных связей между курсами математики и информатики.
В исследованиях, выполненных под руководством Е.Г. Соловьевой [1,2], выявлены различные способы модификации математической подготовки учителей математики, ориентированной на изучение и использование информатики.
Уникальные возможности, основанные на математической трактовке соответствующих преобразований, представляет введение рекурсии как универсального инструмента для построения компьютерных программ. Этой чрезвычайно интересной области программирования посвящена докторская диссертация, успешно защищенная в свое время А.Р. Есаяном [3]

В настоящее время в стадии разработки и экспериментального внедрения находятся несколько специализированных порталов, в которых можно будет разместить полный состав курсов по информатике для школьного и вузовского обучения. В частности, на портале Педагогического виртуального университета (http://www.mgopu.ru/PVU/) [4] уже появляются такие курсы, ориентированные на педагогическую специальность 030100 «Информатика» (Численные методы, Теоретические основы информатики, Программирование, Компьютерные сети, Интернет, мультимедиа технологии и др.).
Но влияние информационных технологий уже сегодня ощущается. Вырабатывается новый стиль, новая культура экранного представления знаний, и это будет иметь весьма значительные последствия как для режимов обучения, так и для постановки новых требований в части качества и профессионализма специалистов, выпускаемых профессиональной школой.
Говоря весьма обобщенно, можно утверждать, что появление такого феномена, как компьютер, было вызвано потребностями осуществления двух видов деятельности: 1) моделирования процессов различных явлений; и 2) управления процессами.

Нас в данном случае интересует первый из этих двух аспектов. Развитие программных и технических средств информатики во многом диктовалось постоянным повышением требований к качеству информационных и имитационных моделей, реализуемых на компьютере.
Проблема компьютерного моделирования, являющегося одним из разделов школьной информатики, в наше время является предметом рассмотрения на различных симпозиумах и конференциях. Можно, например, назвать такие конференции, как Международная конференция «Компьютерное моделирование», прошедшая в июне 2002 г. в Санкт-Петербурге (СПбГПУ); конференция «Математические методы в экологии» в 2001 г., состоявшаяся в Петрозаводске; школа-семинар «Современные проблемы математического моделирования» в Абрау-Дюрсо, 2001 г. В материалах этих конференций преобладают доклады о методах моделирования, но почти не обсуждается вопрос применения компьютерных моделей в обучении. И это - не случайно: использование компьютера в образовании неминуемо сопряжено с факторами психологической обусловленности, с учетом стандартов образования и дидактических особенностей учебного процесса. Именно эти факторы и особенности приходится учитывать, когда мы пробуем оценить качество и педагогическую эффективность компьютерного моделирования в образовании.

Это касается различных видов моделирования:
- имитационного, когда функционирование объекта отражается в виде программной его реализации на компьютере;
- структурно-функционального с представлением информации в виде схем, графиков, чертежей, рисунков, диаграмм (характерным проявлением такого подхода является все то, что мы обозначаем сегодня понятием геоинформатика);
- концептуального, реализуемого посредством системы знаков, символов, операций с применением искусственных языков [5].

Использование компьютерных моделей в обучении всегда должно быть обусловлено соображением целесообразности, очевидной полезности. Целесообразность моделирования на компьютере должна быть понятна учащемуся с самого начала постановки задачи. Студент, осваивающий численные методы моделирования, должен иметь представление о возможности таких эффектов.
Очевидно, что мало добавляет в познании физического явления демонстрация на экране траектории свободно брошенного тела. Значительно больше смысла в такой имитационной модели увидит учащийся, если в движении тела будет учитываться сопротивление воздуха, влияние разброса начальных параметров. Иными словами, в компьютерных моделях вся соль - в учете деталей процесса. Более широко это следует трактовать как необходимость системного подхода при моделировании. Модель должна раскрывать неочевидное, и именно поэтому она интересна для учащегося. Конечно, к этому следует добавить и принцип занимательности и наглядности, который был понятен еще при первых попытках построения компьютерных моделях в обучении. Вспоминается, как оживленно воспринималась имитация химической реакции в одной из программ, реализованных еще на персональном компьютере «Агат» в 80-х годах. На экране происходило изменение цвета реагирующей жидкости и даже имитировалось бульканье при выделении газов в результате реакции. Такие эффекты добавляют радости в обучении, хотя при сегодняшнем развитии средств информатики мы вправе ожидать от компьютерных моделей и более основательного представления проблемных ситуаций, сценариев, в которых учитель и ученик выступали бы партнерами, соучастниками. Средства мультимедиа во многом предназначены именно для такого применения компьютера в учебном процессе. Нельзя сказать, что программно-технические возможности компьютера в настоящее время хотя бы наполовину задействованы в учебных компьютерных программах, которые мы применяем. Интеллектуальный продукт для образования в своем качестве постоянно отстает от возможностей электронной техники - может быть и потому, что мы совершенно недостаточно уделяем внимание именно методам и средствам представления знаний на экране.

Должна быть обеспечена возможность модификации имитационной программы, реального диапазона исходных параметров. Сегодня уже не вызывает интереса статичное представление учебной информации на экране.
Вообще проблема представления знания на экране вырастает в целую системную науку, объединяющую знания о дизайне, эргономичности, художественном восприятии, психофизиологических особенностях общения с компьютером. Представление мультимедиа-образов на экране должно учитывать законы художественной композиции: расположение смыслового и изобразительного центра сюжета на экране, соблюдение равновесия всех информационных агентов на экране, правила обрамления и соблюдения контраста, динамику кадрированного пространства. Существенные результаты в анализе этих вопросов получены за последние годы в работах, выполненных группой В.А. Рыжова в Институте информатизации образования [6].

Существует представление, согласно которому имеют место два основных интегральных критерия качества ПС для обучения: время обучения и оценка результативности обучения.
Время обучения - отрезок времени, в течение которого осуществляется обучение с заданной вероятностью достижения поставленной цели обучения. Результативность обучения - показатель, определяющий сравнительный результат осуществления обучения с компьютером и без него.

Очевидно, что для упомянутых критериев могут быть избраны различные способы определения - количественные и качественные. В настоящее время эти вопросы привлекают к себе большое внимание, так как ставится задача государственной сертификации учебного программного продукта. Цикл соответствующих исследований в последние годы выполнен в Институте информатизации образования [7].
Модернизация образования в значительной степени основана на методах и средствах, обеспечиваемых информационными технологиями. Включение компьютера в учебный процесс и организацию работы образовательного учреждения означает весьма существенное изменение средств, способов и даже содержания образовательной деятельности. Возникает возможность моделирования проблемных педагогических ситуаций, имитации специфичных условий коллективного и индивидуального обучения с привлечением недоступного ранее информационного ресурса. Возникает ряд задач оптимизации управления и экономического обеспечения образовательных программ. По существу, многоуровневая структура сетевой среды управления учебным заведением, телеконференции, телекоммуникационные олимпиады, сетевые учебные проекты представляют собой модели интеллектуальной деятельности в самой информационно емкой области – сфере познания и самоорганизации процесса обучения.

Для научно-методического и программного обеспечения таких процессов в образовании существует целевая программа развития единой информационной среды образования в России. Работа проводится как по направлению оснащения средствами информатизации, так и в области подготовки кадров информационного общества и создания соответствующей методологии. Программа включает тематику исследований способов эффективного взаимодействия человека и компьютера. Разрабатываются методы представления знаний на экране. Создаются средства удаленного доступа к информационному образовательному ресурсу и методы формирования такого ресурса. В этой работе принимают участие как ведущие университеты, так и Академия информатизации образования России, объединяющая в своих рядах ученых из различных центров науки и образования.

Таким образом, мы видим, что сокращение изучения темы «Алгоритмизация и программирование» и подмену ее сплошными «пользовательскими навыками» очень навредит будущему студенту тем, что он не сможет строить модели, у него не разовьется пространственное и логическое мышление на том уровне, который необходим для Вуза. Этот выпускник будет не способен освоить программу вуза в полном объеме. Этот компонент его мышления будет безвозвратно утерян.
Именно на первом (базовом) этапе изучения информатики нужно заложить наряду с пользовательскими навыками набора текста, расчетов в электронной таблице, оформления презентации и т.д. опыт составления алгоритмов, построение моделей и выбор методов решения задач.

Вы возразите: « А разве математика не развивает эти навыки, не развивает логическое мышление?»

А я вам отвечу: «Да, частично вы правы, но только частично … Ей одной, поверьте, трудно справиться. Это все равно, что написать этапы решения задачи своими словами, но не получить результат алгоритма. Это уже задача компьютера. А для этого нужно владеть навыками написания программы и набросать ее, а значит знать хотя бы минимально операторы языка программирования».
-     «А математика этому учит?» – спрошу я вас в свою очередь.
-      «Нет, это прерогатива информатики», – с вздохом ответите вы.

Действительно, математика не призвана этим заниматься!
Вот вам и целая цепочка взаимосвязанных проблем.

Такой выпускник, из всего выше сказанного, не обладает знаниями для обучения в техническом вузе, если только он не закончил математическую школу или специальные курсы при РГУ (или др. вузе) по программированию. И не важно, овладел ли он при этом системой Delphi или объектно-ориентированным языком Visual Basic, или же Turbo Pascal. Нам всем хорошо известны те проблемы и стрессовое состояние студента, не справляющегося с программой. Он начинает искать книги, студентов, преподавателей или родственников, которые помогут ему в этом. Он «залатывает дыру» любым способом, но времени уже не хватает, нагрузки больше, и, не понимая задачи, каким-либо путем решает ее, но о качестве такой учебы нужно говорить и думать, как эту проблему решить. Анализ ситуации качества знаний – тема отдельной статьи.

Выводы:

1.     Программирование и компьютерное моделирование - неотъемлемые компоненты средств обучения на всех уровнях современного образования независимо от типа учебного заведения. Только сложность решаемых задач должна различаться.

2.     Создатели этой идеи сокращения количества часов в этом направлении в корне неправы, и им нужно спешить, так как поколение за поколением уже несколько лет лишено на самом деле качественного обучения предмету. Утерян, и причем сознательно, важнейший компонент программы предмета. Хорошо, если директора школ гуманитарного профиля понимают, что нужно отвести часы под кружок или др. учебную форму для обучения детей программированию. А если нет? Ведь наши специалисты-программисты очень ценятся на Западе и у нас, если сравнивать по уровню заработной платы.


3.     Упоминаемая мной часть предмета является наиболее сложной, но и более полезной. И здесь открывается огромное поле для работы в методическом плане. Как преподнести так, чтобы появился интерес, и было не сложно? Над этим также стоит подумать. Это общая проблема, так как в любой области знаний такие темы есть и творчески работающие учителя стараются ее решить. В этом и состоит один из аспектов педагогического мастерства.

4.     Зачастую процесс преподавания программирования, если даже он ведется в расширенном варианте, построен на системt программирования Qbasic, которая считается наиболее легкой, но она позволяет с большим трудом перейти на более современные системы объектно-ориентированного или др. видов программирования. Поэтому возникает проблема выбора языка и системы программирования, которая не особо сложна и позволяет методически ее выстроить процесс обучения так, чтобы обучаемый нами разобрался в ней и начал успешно решать задачи, автоматизировать процесс вычислений с ее помощью.

Литература:

1.      Соловьева Е.Г. О межпредметных связях математики и информатики. // «Педагогическая информатика», №1, 1997 г.
2.      Соловьева Е.Г. Модификация преподавания раздела «Элементы логики» студентов естественно-научных факультетов педвузов. // «Педагогическая информатика», №4, 1997 г.
3.     Есаян А.Р., Добровольский Н.М. Анализ взаимодействия и рекурсия. // «Педагогическая информатика», №4, 1999 г.
4.     Ваграменко Я.А., Зобов Б.И., Осипов А.П. «Педагогический виртуальный университет: основные задачи, принципы построения, структура информационных ресурсов. // «Педагогическая информатика», №1, 2002 г.
5.     Лев Бахвалов Компьютерное моделирование - долгий путь к сияющим вершинам? Издательский дом «Компьютерра». Журнал «Компьютерра». 1997 http://www.computerra.ru/offline/l 997/217/814/.
6.     Разработка методических средств, определяющих композицию и форму представления учебной информации и знаний в интернет-учебниках при создании образовательных сред. Отчет о НИР. ИНИНФО МГОПУ им. М.А. Шолохова, М.: 2002. http://www.pvu.mgopu.ru.
7.     Ваграменко Я.А., Зобов Б.И., Осипов А.П. «Педагогический виртуальный университет: основные задачи, принципы построения, структура информационных ресурсов. // «Педагогическая информатика», №1, 2002 г.
_________________________________
© Нельзина Ольга Геннадиевна


Фотографии из фейсбука
Фотографии авторов Релги, друзей в фейсбуке – авторские и в порядке поделиться
Матвей Бронштейн. Репрессированная Вселенная
Очерк о выдающемся советском физике Бронштейне, его исследованиях, открытиях и трагической судьбе – гибели под...
Интернет-издание года
© 2004 relga.ru. Все права защищены. Разработка и поддержка сайта: медиа-агентство design maximum