Многообразие подходов к решению задач в

Многообразие подходов к решению задач в профильном курсе информатики
// Сборник материалов международной научно-практической конференции, г. Новосибирск, 24-25 марта 2008г., Новосибирск, НИПКиПРО, 2008.
К.В. Чернобабова, учитель математики информатики
МОУ гимназии № 8 г. Сочи
Развитие информатики и информационно-коммуникационных технологий
в современном мире является определяющим. Одной из основных задач курса
"Информатика и ИКТ" в свете современного образования является формирование у школьников стиля мышления адекватного требованиям современного
информационного общества, формирование целостного восприятия мира за
счет привлечения информации, отражающей актуальные проблемы человечества. Современные информационные технологии предоставляют школьникам
широкие возможности для исследовательской и творческой работы не только в
таких областях, как компьютерная графика, Web-дизайн, обработка видео, но и
в такой неотъемлемой части курса информатики как программирование. Давая
эту систему в руки ученику, как базовую среду, с одной стороны готовим пользователя, понимающего суть работы с информацией, владеющего идеологией и
практикой современных информационных технологий, с другой стороны, формируем у него универсальные интеллектуальные умения, навыки исследовательской работы, умения сравнивать, классифицировать, обобщать.
С целью создания благоприятных условий для развития интеллектуальных
и творческих способностей, системного мышления школьников, формирования
у них информационного мировоззрения необходимо учитывать предметные интересы учащихся, их склонности к тем или иным профессиям [1]. На начальной
стадии обучения (9 класс) необходимо выявить потребность в профильном курсе информатики, который должен удовлетворить запросы учащихся, ориентированных на естественные науки и математику, с одной стороны, и на активное
использование компьютеров, с другой. Именно профильный класс и элективные курсы создают условия для развития личности с учетом ее индивидуальных способностей, мотивов, интересов, ценностных ориентаций. В профильный
информационно-технологический класс поступают учащиеся готовые к интеллектуальному труду, стремящиеся к лидерству в конкретном виде деятельности. Современные старшеклассники стали разборчивы. Они не будут учить то,
что не вызывает у них интереса, и в чем они не видят смысла, они умеют анализировать и делать выводы о том, что пригодится им в жизни. Это продиктовано временем, таков стиль новой эпохи – жесткая фильтрация входной информации.
Обучение в классе информационно-технологического профиля (10-11 кл.)
с поддержкой элективного курса "Алгоритмизация и программирование" (911кл.) должно обеспечить реализацию следующих задач:
– развитие интеллектуальных и творческих способностей учащихся;
– овладение умениями строить математическую модель, алгоритм, формирование образного и теоретического мышления;
развитие умения самостоятельно работать с различными языками и средами
программирования;
– приобретение опыта проектной деятельности, самообразование, самореализация.
В профильном курсе информатики в качестве базовых знаний выступают
основы алгоритмизации и программирования. Основой для формирования алгоритмического мышления, для понимания и правильного построения алгоритмов, прежде всего, являются алгоритмические языки. Однако такой подход не
дает учащимся представления о технологии проектирования и разработки современных программных продуктов. Поэтому необходимо делать переход от
изучения алгоритмических к изучению объектно-ориентированных языков программирования. Объектно-ориентированное программирование является хорошим введением в увлекательный мир создания программ.
Практическая направленность элективного курса "Алгоритмизация и программирование", который поддерживает изучение информатики на профильном
уровне, дает навыки решения задач с помощью компьютера (модель–алгоритм–
программа). От умения и желания решать задачи зависит весь процесс обучения, в ходе которого реализуются индивидуальные "образовательные траектории", отражающие интересы и склонности каждого старшеклассника, придающие учебной деятельности творческий характер. Необходимо научить их такому подходу к задаче, при котором она выступает как объект тщательного изучения и исследования, а ее решение как объект конструирования и изобретения.
Это достигается путем использования разных технологий решения одной и той
же задачи. Например, задача:
одноклеточное животное инфузория-туфелька размножается делением
на две части. Сколько инфузорий было первоначально, если после шестикратного деления их стало 320? (9 кл., элективный курс "Алгоритмизация и программирование").
Учащимся предлагается решить задачу, используя любые знания. Одни составляют математическую модель в виде формулы n-го члена геометрической
прогрессии bn=b1qn-1; b7=b1q6; откуда находят b1=b7/q6; b1= 320/26, используют компьютер в качестве калькулятора. Ответ: 5.
(Способ 1).
Другие предлагают решить задачу, используя компьютер в качестве исполнителя повторяющихся команд, составляют циклическую программу:
–
R=320
FOR I=1 TO 6
R=R/2
NEXT
PRINT "Ответ: "; R
(Способ 2).
Третьи используют в качестве технологии решения электронную таблицу Excel, (рис.1). Таблица дает возможность
проследить ход экспериментов с различным первоначальным количеством инфузорий.
2
Рис. 1
В первой строке задают первоначальное количество инфузорий, например, от 1
до 7. В ячейку С2 вводят формулу: = С1*2, копируют ее во все ячейки таблицы, просматривая полученные данные, замечают, что число 320 получилось в
столбце, в котором первоначальное количество инфузорий было 5.
(Способ 3).
В ходе обсуждения школьники учатся отстаивать свою точку зрения,
убеждать, доказывать. Такой подход к решению задачи способствует выработке критического мышления, способности к анализу и выдвижению гипотез,
умению не только высказывать свое мнение, но и слушать мнение других.
Необходимо чтобы складывался спокойный, располагающий к беседе характер
взаимоотношений: ученик-класс, учитель-ученик, каждый имел равные возможности при обсуждении проблемы, что способствует воспитанию свободной,
непредубежденной личности.
Программный способ решения задач, как правило, предполагает достаточно много вариантов. Позже эту задачу можно решить, рассматривая другую организацию цикла (с предусловием), вложенные циклы, сокращенную форму
ветвления.
CLS
FOR i = 1 TO 10
' i – первоначальное количество инфузорий
r=i
WHILE r < 320
r=r*2
WEND
IF r = 320 THEN PRINT "otvet"; i ; r : END
NEXT
Результат на экране: otvet 5 320 .
(Способ 4).
Разные подходы к решению задач позволяют учителю осуществлять
дифференцированный подход в обучении.
Задача 2. Разработать тестовую программу контроля знаний учащихся
по любому предмету.
Для решения этой жизненно важной задачи существует множество разных способов, которые позволяют отработать приемы моделирования, алгоритмизации, программирования, дать почувствовать учащимся практическую
значимость приобретенных знаний и умений, ощутить себя участниками разработки образовательных ресурсов для школы.
1 способ. (Профильный 10 кл. Задачу можно рассмотреть при изучении
вспомогательных алгоритмов). Тест по математике.
Постановка задачи: тестируемому предложен выбор одного из двух заданий, отличающихся по степени сложности; выбор повторного решения более
сложного задания; дифференцированный подход к выставлению оценки. Ниже
приводятся фрагменты программы.
QBASIC
10 PRINT " Выполни самостоятельную работу по теме <<Десятичные дроби >>”
40 PRINT " Найди частное. Нажимай клавишу с номером верного ответа"
48 PRINT "Если ты уже выполнял Задание1 –Деление дробей, то выполни Задание 2– Совместные действия "
3
49 PRINT "Задание 1. Деление дробей.
Задание 2. Совместные действия.": PRINT " Выбери номер задания": PRINT : PRINT :
INPUT k: IF k = 1 THEN 50 ELSE 320
50 PRINT "
17.01:6.3"
60 PRINT "
1) 0.27 "
70 PRINT "
2) 2.7
"
80 PRINT "
3) 1.9
"
90 INPUT a: IF a = 2 THEN GOSUB 300 ELSE PRINT "Неверно.Оценка снизится,
к сожалению."
…………………………
220 IF s = 5 THEN PRINT "Твоя оценка - 5. Поздравляю!": GOTO 260
230 IF s = 4 THEN PRINT "Ты получаешь - 4, а можно было и лучше.": GOTO
260
260 PRINT " Твой друг компьютер желает тебе успехов!": GOTO 320
300 PRINT "Верно": s = s + 1
310 RETURN
320 PRINT : PRINT : PRINT "Реши примеры на все действия."
350 PRINT "
( 21.2544 : 0.9+1.02*3.2):5.6"
352 PRINT "
1) 5.34"
354 PRINT "
2) 4.8"
356 PRINT "
3) 3.98"
360 INPUT a : IF a = 2 THEN GOSUB 700 ELSE PRINT "Неверно. Если ты хочешь
этот пример решить еще раз нажми 8, иначе для продолжения нажми 9”
…………………………
430
700
702
705
800
END
PRINT "Молодец! Верно. Твоя оценка - 5! Надеюсь, еще встретимся"
PRINT "Если хочешь еще пятерку, реши следующий пример"
RETURN
PRINT " Твоя оценка - 2. Мне жаль….": GOTO 430
2 способ. Тест по информатике. Решение рассматривается в учебнике
Информатика и ИКТ. 9 класс, [3], язык Visual Basic, (рис. 2, рис.3).
Рис. 2
Рис. 3
3 способ. Тест, составленный с использованием Visual Basic for Application
в среде Excel. (Профильный 10 кл.).
При изучении логических функций Excel и "связывания" страниц рабочей
книги тестовая программа опять будет полезна. Алгоритм создания теста:
1. Переименовать листы: 1-й лист "Тест", 2-й лист – "Вопрос 1", 3-й – "Вопрос
2" и т.д.
2. На первом листе (титульном) разместить информацию о теме или предмете,
составителе, учебном заведении и т.д., (рис. 4).
4
Рис. 4
Рис. 6
Рис. 5
3. На последующих листах разместить вопросы и выделить ячейку, в которую
тестируемый будет вписывать номер верного ответа, например, E12 (рис. 5).
Рис. 7
Рис. 8
На каждом листе создать гиперссылки Далее для перехода на следующий
лист (рис. 4). Возможности Excel позволяют внедрять в листы заданий рисунки,
схемы, аудио- и видеоролики, (рис. 8).
4. Последний лист предназначен для результата. На экран выводятся количество верных ответов и оценка. Расчетные и логические формулы Excel на рис. 9
–12.
Рис. 9
Рис. 10
5
Рис. 11
Рис. 12
Для очистки теста от результатов предыдущего тестирования необходимо
на каждом листе написать на языке VBA процедуру обработки событий:
– запустить редактор VBA (Меню – Сервис – Макрос – Редактор Visual
Basic). В левой части диалогового окна будет выведен список всех
листов, двойным щелчком на имени листа открыть окно кода процедуры, в которое необходимо ввести:
Private Sub Worksheet_Activate()
Range("E12").Select
Selection.ClearContents
End Sub
Аналогичную процедуру надо выполнить для всех листов (это легко сделать с помощью копирования), (рис. 6).
4 способ. Тест по алгебре, составленный в среде Power Point c использованием VBA. (Профильный 10 кл., элективный курс "Алгоритмизация и программирование").
Задача компьютерного тестового контроля знаний учащихся может стать
проектной и конкурсной работой. В гимназии давно ведется работа по созданию банка ученических проектов, которые можно использовать на уроках по
разным предметам. Например, учащиеся 10-х классов профильного информационно-технологического уровня перевели на компьютерное тестирование весь
курс алгебры 7 класса. В ходе выполнения зачетной работы перед каждым учащимся стояла задача составить тест по определенной теме. Требовалось, чтобы
он был организован в среде Power Point c использованием VBA. Возможности
Power Point позволяют использовать эффекты анимации, размещать на слайдах
текст, графику, в частности для математического теста объекты Microsoft Equation. Ребята должны были творчески подойти к разработке проекта: оформлению и дизайну слайдов, реакции на ответ, выводу конечного результата. Большинство успешно справились с задачей. У учителей математики появилась
возможность проводить урок в информационном центре гимназии, где семиклассники с удовольствием работают с компьютерными тестами, что способствует повышению качества их знаний.
Ниже фрагменты тестов: слайды с размещенными на них управляющими
элементами и командные коды процедур.
6
Включение учащихся в самостоятельную познавательную деятельность в
процессе выполнения ими проекта является условием развития у них инициативы, самостоятельности, выработки навыков в организации процесса собственного труда.
5 способ. Тест для подготовки к ЕГЭ по математике. (Профильный 11 кл.,
элективный курс "Алгоритмизация и программирование", был предложен в качестве проектной конкурсной работы).
Тест явился проектной исследовательской работой по созданию образовательных ресурсов для школы – программы тестового контроля знаний, получившей призовое место в городской научно-практической
конференции. Тест предназначен для подготовки учащихся к
Рис. 13
7
выпускному экзамену по алгебре и началам анализа. Он по форме и содержанию аналогичен ЕГЭ. Учащимся предлагается два типа заданий A и B по учебным разделам, а также варианты ЕГЭ, (рис.13–21). Выбор заданий при каждом
запуске программы осуществляется случайным образом. В тесте предусмотрено сообщение об общем количестве заданий и верно выполненных, зачетном
минимуме, выраженном в процентах: по заданиям типа А – 70%, типа B –
60%.
Рис. 14
Рис. 16
Рис. 18
Рис. 15
Рис. 17
Рис. 19
Рис. 20
8
Литература
1.
Богомолова Е. В. персонализированное обучение информатике в
школе. Ученые записки. Вып. 14.– М.: ИИО РАО, 2004.
2.
Корнеева Т. Б. Методологические основы создания элективных курсов по предмету "Информатика и ИКТ" на профильном уровне //
Интернет-журнал "Эйдос". – 2007. – 15 января.
3.
Угринович Н. Д. Информатика и ИКТ. Базовый курс: Учебник для 9
класса / Н. Д. Угринович. – 5-е изд. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
4.
Киселев Г. М. Pеализация тестовой системы контроля знаний в Excel // Информатика и образование. 2007. № 5.
9