Комппютер в учебном процессе современной школы
реклама
2 СОДЕРЖАНИЕ: Введение..........................................................................................................................................3 Глава 1 Теоретические аспекты использования компьютерной техники и информационных технологий в образовании 1.1Процесс информатизации общества.................................................................................5 1.2 Информатизация образования...........................................................................................9 1.3 Компьютеризация учебного процесса......................................................................13 1.4 Выбор технологии программирования для учебного процесса.................................19 Глава 2. Применение информационных технологий в практике современной школы 2.1 Уроки с применением мультимедиа-технологии обучения.......................................24 2.2 Тренажер по теме «Простые и составные числа».........................................................27 2.3 Тренажер по теме «Наименьшее общее кратное»........................................................30 Заключение...................................................................................................................................34 Список использованной литературы......................................................................................36 3 Введение Бурное развитие компьютерных технологий в современном мире охватило практически все сферы жизнедеятельности общества, в том числе и образование. Благодаря этому персональный компьютер превратился в мощное средство образования. Однако это вовсе не означает, что компьютер, берущий на себя часть функций учителя, способен вытеснить педагога из процесса обучения. Наоборот, умелое сотрудничество человека и персонального компьютера предъявляет более высокие требования к уровню подготовки преподавателя и его квалификации, который должен уже не только владеть традиционными методиками преподавания, но и уметь модернизировать их в соответствии со спецификой обучаемых, используя современные достижения науки и техники. Интерес к предмету и к учебе в целом является необходимым условием эффективного усвоения и запоминания изучаемого. Отсутствие интереса, скука – причина умственной вялости и пассивности школьников, а также источник многочисленных нарушений дисциплины. Именно поэтому учителю часто приходится задумываться над тем, как развивать познавательный интерес учащихся, как поддержать их активность на протяжении всего урока. Широкое проникновение компьютерных технологий в образовательный процесс ставит проблему о целесообразности рассмотрения указанных вопросов через призму новых образовательных технологий. Таким образом, проблема компьютеризации и информатизации на современном этапе является чрезвычайно актуальной и со временем актуальность данной проблемы будет только возрастать. Цель данного исследования: рассмотреть теоретические и практические аспекты компьютеризации и информатизации обучения на современном этапе. Задачи исследования: 1) определить цель и социальную обусловленность компьютеризации обучения; 2) рассмотреть дидактические аспекты проблемы компьютеризации обучения; 3) выяснить роль компьютерной грамотности как средства активизации интеллектуальной 4 деятельности учащихся; 4) определить области применения компьютера в обучении; 5) охарактеризовать этапы компьютеризации учебного процесса школы; 6) определить сущность понятия «информатизация обучения»; 7) выявить возможности и трудности реализации компьютерного обучения; 8) определить условия эффективности применения компьютерных технологий; 9) разработать конспект урока, предполагающий самостоятельное освоение учащимися нового компьютерную учебного программу материала текста, на основе содержащего, введенного помимо в основной информации, ряд контрольных вопросов. Объект исследования: учебный процесс в современной школе. Предмет исследования: процесс компьютеризации и информатизации обучения. 5 Глава 1 Теоретические аспекты использования компьютерной техники и информационных технологий в образовании 1.1Процесс информатизации общества Деятельность отдельных людей, групп, коллективов и организаций сейчас все в большей степени начинает зависеть от их информированности и способности эффективно использовать имеющуюся информацию. Прежде чем предпринять какие-то действия, необходимо провести большую работу по сбору и переработке информации, ее осмыслению и анализу. Отыскание рациональных решений в любой сфере требует обработки больших объемов информации, что подчас невозможно без привлечения специальных технических средств. Возрастание объема информации особенно стало заметно в середине XX в. Лавинообразный поток информации хлынул на человека, не давая ему возможности воспринять эту информацию в полной мере. В ежедневно появляющемся новом потоке информации ориентироваться становилось все труднее. Подчас выгоднее стало создавать новый материальный или интеллектуальный продукт, нежели вести розыск аналога, сделанного ранее. Образование больших потоков информации обусловливается: чрезвычайно быстрым ростом числа документов, отчетов, диссертаций, докладов и т.п., в которых излагаются результаты научных исследований и опытноконструкторских работ; постоянно увеличивающимся числом периодических изданий по разным областям человеческой деятельности; появлением разнообразных данных (метеорологических, геофизических, медицинских, экономических и др.), записываемых обычно на магнитных лентах и поэтому не попадающих в сферу действия системы коммуникации [6]. В истории развития цивилизации произошло несколько информационных революций – преобразований общественных отношений из-за кардинальных изменений в сфере обработки информации. Следствием подобных преобразований являлось приобретение человеческим обществом нового качества. Первая революция связана с изобретением письменности, что привело к 6 гигантскому качественному и количественному скачку. Появилась возможность передачи знаний от поколения к поколениям. Вторая (середина XVI в.) вызвана изобретением книгопечатания, которое радикально изменило индустриальное общество, культуру, организацию деятельности. Третья (конец XIХ в.) обусловлена изобретением электричества, благодаря которому появились телеграф, телефон, радио, позволяющие оперативно передавать и накапливать информацию в любом объеме. Четвертая (70-е гг. XX в.) связана с изобретением микропроцессорной технологии и появлением персонального компьютера. На микропроцессорах и интегральных схемах создаются компьютеры, компьютерные сети, системы передачи данных (информационные коммуникации). Этот период характеризуют три фундаментальные инновации: • переход от механических и электрических средств преобразования информации к электронным; • миниатюризация всех узлов, устройств, приборов, машин; • создание программно-управляемых устройств и процессов. На протяжении последнего периода произошла смена нескольких поколений электронно-вычислительных машин (ЭВМ). 1-е поколение (начало 50-x гг.). Элементная база – электронные лампы. ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах. 2-е поколение (с конца 50-x гг.). Элементная база – полупроводниковые элементы. Улучшились по сравнению с ЭВМ предыдущего поколения все технические характеристики. Для программирования используются алгоритмические языки. 3-е поколение (начало 60-х гг.). Элементная база – интегральные схемы, многослойный печатный монтаж. Резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение их надежности, увеличение производительности. Доступ с удаленных терминалов. 4-е поколение (с середины 70-x гг.). Элементная база – микропроцессоры, 7 большие интегральные схемы. Улучшились технические характеристики. Массовый выпуск персональных компьютеров. Направления развития: мощные многопроцессорные вычислительные системы с высокой производительностью, создание дешевых микроЭВМ. 5-е поколение (с середины 80-х гг.). Началась разработка интеллектуальных компьютеров, пока не увенчавшаяся успехом. Внедрение во все сферы компьютерных сетей и их объединение, использование распределенной обработки данных, повсеместное применение компьютерных информационных технологий. Последняя информационная революция выдвигает на первый план новую отрасль – информационную индустрию, связанную с производством технических средств, методов, технологий для производства новых знаний. Важнейшими составляющими информационной индустрии становятся все виды информационных технологий, особенно телекоммуникации. Информационная технология (ИТ) – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или явления. Телекоммуникации – дистанционная передача данных на базе компьютерных сетей и современных технических средств связи [1]. Современная информационная технология опирается на достижения в области компьютерной техники и средств связи. Усложнение индустриального производства, социальной, экономической и политической жизни, изменение динамики процессов во всех сферах деятельности человека привели, с одной стороны, к росту потребностей в знаниях, а с другой – к созданию новых средств и способов удовлетворения этих потребностей. Как может быть определен сам термин "информатизация"? Наиболее полным представляется взгляд на информатизацию как "системно-деятельностный процесс овладения информацией как ресурсом управления и развития с помощью средств информатики с целью создания информационного общества и на этой основе - дальнейшего продолжения прогресса цивилизации"[4]. По мнению ряда авторов, процесс информатизации включает в себя три взаимосвязанных процесса - 8 медиатизацию процесс совершенствования средств сбора, хранения и распространения информации; компьютеризацию - процесс совершенствования средств поиска и обработки информации, а также - интеллектуализацию - процесс развития способности восприятия и порождения информации, т.е. повышения интеллектуального потенциала общества, включая использование средств искусственного интеллекта. Бурное развитие компьютерной техники и информационных технологий послужило толчком к развитию общества, построенного на использовании различной информации и получившего название информационного общества. 9 1.2 Информатизация образования Активно развивающаяся педагогическая информатика занимается проблемами создания и реализации концепции образования [5] людей, которым предстоит жить в информационном обществе. Среди целей информатизации образования, наряду с универсальными (развитие интеллектуальных способностей, гуманизация и доступность образования) определяется и ряд специфических компьютерная грамотность, информационное обеспечение образования (базы знаний и данных), индивидуализированное образование на основе новых компьютерных технологий обучения. Мультимедиа, в частности, помогут осуществить смену парадигмы образования: от "наполнения сосуда" к "воспламенению факела", т.е. раскрытию и развитию индивидуальных возможностей человека. Появление мультимедиа приводит к созданию не только новых рабочих мест, но и особых возможностей для изменения культуры бытового, производственного (учебного) и экономического поведения. Гипертекст как обучающее средство сегодня начинает активно использоваться в учебном процессе, внося свой вклад в совершенствование индивидуализации обучения. В развитых странах, например, в Великобритании, в законе об образовании гарантируется право учащихся с 6 лет пользоваться новыми информационными технологиями в учебном процессе. Повышение качества общего образования в средней школе и подготовки специалистов достижениями высшей школой информатики, в значительной внедряемыми в степени определяется образовательный процесс. Информатика как научное направление может рассматриваться при этом на трех уровнях: • нижний (физический) — программно-аппаратные средства вычислительной техники и техники связи; • средний (логический) — информационные технологии;. • верхний (пользовательский) — прикладные информационные системы. Средства информатики одновременно могут быть использованы для приобщения молодого поколения к информационной культуре, что становится 10 особенно актуальным в связи с переходом к «информационному обществу». По прогнозам ученых, такой переход в России намечается в 2050 г., для США и Японии — в 2020 г., для ведущих стран Западной Европы — в 2030 г. Образование является составной частью социальной сферы общества, а потому основные проблемы, пути и этапы информатизации для образования в основном совпадают с общими положениями информатизации общества в целом[4]. К характерным чертам первого этапа информатизации в области образования можно отнести экстенсивное распространение и первоначальное насыщение вычислительной техникой школ и вузов Беларуси. Одновременно на этом этапе намечается формирование основ информационной культуры, а также начало компьютерного освоения имеющихся информационных фондов в образовании. Второй этап информационного вычислительной информатизации фонда; техники что на можно связано всех с уровнях свести к персонализации интенсивным образования применением с переводом информационных фондов в компьютерную (машинную) форму, а также с резким возрастанием компьютерной грамотности молодежи. Третий этап можно обозначить как социализацию информационных фондов, что приведет к возникновению высокого уровня информационной культуры, созданию интегрированных компьютерных информационных фондов с удаленным доступом и при последующем развитии к полному, удовлетворению растущих информационных потребностей всего населения [1]. Процесс информатизации сферы образования осуществляется по двум основным направлениям: • неуправляемая информатизация, которая реализуется снизу по инициативе педагогических работников и охватывает, по мнению преподавателя, наиболее актуальные сферы деятельности и предметные области; • управляемая информатизация, которая поддерживается материальными ресурсами и в соответствии с общими принципами обладает концепцией и программой; 11 • В программе информатизации образования особое место занимает подпрограмма разработки и внедрения информационных технологий в обучение. Применительно к учебному процессу и к научным исследованиям основополагающее значение имеют новые информационные технологии. В отличие от традиционных образовательных технологий информационная технология имеет предметом и результатом труда информацию, а орудием труда — ЭВМ. Любая информационная технология включает в себя две проблемы: • решение конкретных функциональных проблем пользователя; • организация информационных процессов, поддерживающих решение этих задач[1]. По характеру все задачи делятся на формализуемые и трудноформализуемые. Для формализуемых задач известна типовая последовательность решения, куда относятся формирование либо подбор математической модели, разработка алгоритма, программы и реализация вычислений. В большинстве учебных планов дисциплин имеют место именно такие задачи, а поэтому использование информационных технологий для этих задач является традиционным и достаточно широко используется и развивается в настоящее время. Гораздо большую сложность составляют трудноформализуемые задачи, куда относятся задачи, не имеющие при формализации точных математических моделей, а потому решаемые на базе моделей представления знаний таких, как логическая, семантическая, фреймовая. На основе этих моделей осуществляется сведение трудноформализуемой задачи к элементарным и логический вывод решения. Это приводит в итоге к формированию баз знаний в структуре экспертных систем и других типов интеллектуальных систем учебного и научного назначения. Организация информационных процессов в рамках информационных образовательных технологий предполагает выделение таких базовых процессов, как передача, обработка, организация хранения и накопления данных, формализация и автоматизация знаний. 12 Совершенствование методов решения функциональных задач и способов организации информационных процессов приводит к совершенно новым информационным технологиям, среди которых применительно к обучению можно выделить следующие: • Компьютерные обучающие программы, включающие в себя электронные учебники, тренажеры, компьюторы, лабораторные практикумы, тестовые системы. • Обучающие системы на базе мультимедиа-технологий, построенные с использованием персональных компьютеров, видеотехники, накопителей на оптических дисках. • Интеллектуальные и обучающие экспертные системы, используемые, в различных предметных областях. • Распределенные базы данных по отраслям знаний. • Средства телекоммуникации, включающие в себя электронную почту, телеконференции, локальные и региональные сети связи, сети обмена данными и т.д. • Электронные библиотеки, распределенные и централизованные издательские системы [5]. Конкретные программные и технические средства в рамках этих технологий разрабатываются параллельно в различных вузах, зачастую дублируются, но главным недостатком информатики в современного образовании состояния является применение отсутствие достижений научно-методического обеспечения использования новых информационных технологий. Использование компьютеров в обучении не должно закрыть подготовку специалистов в реальном предметном направлении, т. е. недопустима замена реальных физических явлений только модельным представлением их на экране компьютера. Требования к умению, знаниям, навыкам в области; информатики должны видоизменяться в зависимости от типа вуза, характера подготовки и специальности. 13 1.3 Компьютеризация учебного процесса Основные направления использования информационно-компьютерных средств в образовании охватывают четыре наиболее существенные области. Компьютерная техника и информатика как объекты изучения (1). Строго говоря, это направление не относится непосредственно к проблемам повышения эффективности образования. В то же время исторически появление компьютеров в сфере образования было связано именно с обучением основам вычислительной техники, вначале в системе профессионального образования, а затем и общего. Компьютер как средство повышения эффективности педагогической деятельности (2). Именно в этом своем качестве компьютер и информатика рассматриваются как такой компонент образовательной системы, который не только способен внести коренные преобразования в само понимание категории «средство» применительно к процессу образования, но и существенно повлиять на все остальные компоненты той или иной локальной образовательной системы: цели, содержание, методы и организационные формы обучения, воспитания и развития обучающихся в учебных заведениях любого уровня и профиля. Компьютер как средство повышения эффективности научно- исследовательской деятельности в образовании (3). Современные научные исследования, тем более исследования междисциплинарные, комплексные, уже не могут быть успешными без всестороннего информационного обеспечения. Такое обеспечение предполагает поиск источников наиболее «свежей» и наукоемкой информации, отбор и избирательную оценку этой информации, ее хранение, обеспечивающее должный уровень классификации информации и свободу доступа к ней со стороны потенциальных потребителей, наконец оперативное; представление необходимой информации пользователю по его запросам. Компьютер и информатика как компонент системы образовательнопедагогического управления (4). 14 Это направление компьютеризации связано с процессом принятия управленческих решений на всех уровнях образовательной деятельности — от повседневной работы по управлению учебным заведением до управления всей отраслью на федеральном и региональном уровнях. Вполне очевидно, что для принятия оптимальных управленческих решений необходима самая разнообразная информация как фонового характера о тенденциях развития внешней социальноэкономической и социокультурной среды, так и собственно образовательного характера. Указанные направления (1)—(4) связаны с каждой из четырех сфер, оказывающих влияние на развитие того или иного направления и в то же время испытывающих на себе влияние соответствующего направления использования компьютеров в сфере образования. К числу этих сфер относятся: А — социально-экономическая сфера социума; Б — философско-методологическая сфера (имеется в виду сфера междисциплинарного научного знания); В — научно-техническая сфера; Г — психолого-педагогическая сфера. Научное обоснование полноценной интегративной концепции информатизации в образовании должно быть основано на содержательной интерпретации как обозначенных четырех направлений (1) - (4) и четырех сфер взаимовлияния А—Г, так и всех двух и многосторонних связей между ними. Эта задача является весьма трудоемкой, требующей междисциплинарного системного подхода. Социально-экономическая сфера социума (А) фактически предопределяет необходимость массового компьютерного всеобуча и широкого использования компьютерной техники в качестве средства повышения эффективности многоплановой образовательно-педагогической деятельности. О цепочке результативности образования: «грамотность (общая и функциональная) — образованность — профессиональная компетентность — культура — менталитет» можно вести речь только при наличии информационно- 15 компьютерного профессионализма и информационно-компьютерной культуры и прежде всего, при наличии надежного базового основания, образовательного фундамента в виде компьютерной грамотности. Таким образом, именно социально-экономическая сфера, кровно заинтересованная в должной отдаче образования, продиктовала и диктует поныне необходимость изучения и использования информационно-компьютерной техники на всех уровнях образования[9]. В кругу многообразных факторов и отношений, сопутствующих внедрению компьютерной техники в сферу образования, центральным, несомненно, является отношение «человек — компьютер». Глобальность и многоаспектность этой проблемы вынуждают проводить исследования всех многосторонних связей 'человека с компьютером в плане специфической мировоззренческой, философской парадигмы, философско-методологической концепции (Б). При этом не следует фетишизировать возможности компьютеров. При всех своих искусственно-интеллектуальных возможностях, трансформациях и достижениях любой компьютер — это сегодня всего лишь средство повышения эффективности интеллектуальной человеческой деятельности. Причем это средство прежде всего информационное, ориентированное на информационное обслуживание потребностей человека. Как сделать это обслуживание наиболее продуктивным именно в сфере образования — в конечном счете, главный вопрос всей многоаспектной и многофакторной проблемы информатизации сферы образования. Компьютер — сложное образовательно-педагогические техническое устройство. Его собственно возможности во многом предопределяются техническими факторами, теми реальными достижениями в научно-технической сфере (В), которые придают компьютеру определенные свойства и позволяют ему выполнять с должным эффектом заданные функции, в том числе и функции, ориентированные на запросы системы образования. За последние 20—25 лет компьютеры и основанные на них информационные 16 технологии существенно изменились. Скачкообразные, революционные преобразования в элементной базе компьютеров привели не только к резкому уменьшению их размеров, но, главное, к повышению надежности, точности и быстродействия их работы, расширению их функций от собственно вычислительных ко все более сложным, логическим, эвристическим, а в определенной мере творческим. Не использовать эти технические, информационнокоммуникативные возможности в образовательных целях было бы недопустимым просчетом. И не только в плане создания систем телекоммуникационного образовательно-педагогического обобщения и дистанционного обучения, но и в плане высших, пока еще прогностических, но уже достаточно зримых функций и задач сферы образования — культурообразования, обеспечения образовательной поддержки процессу духовной конвергенции и интеграции социумов, ментальной совместимости людей и человеческих сообществ. Наконец, четвертая сфера взаимодействия и взаимовлияния применительно ко всем направлениям компьютеризации — сфера психолого-педагогическая, (Г). Именно эта сфера, наиболее близкая к практике образования, призвана, способна и обязана придать практикo-ориентированную технологичность и законченность всем концептуально важным, дистанцированным, но все оторванным же в большей или от непосредственной меньшей мере образовательной деятельности социально экономическим, философско-методологическим и научнотехническим аспектам целостной идеологии информатизации в сфере образования. Недооценка именно этой сферы, именно этого концептуального направления чревата самыми негативными последствиями, не только сводящими на нет возможности компьютерно-информационной поддержки образовательных систем, но и наносящими прямой ущерб всем участникам образовательного процесса, прежде всего, обучающимся. Можно привести многочисленные и вполне убедительные примеры, подтверждающие эффективность использования компьютеров на всех стадиях педагогического процесса: 17 • на этапе предъявления учебной информации обучающимся; • на этапе усвоения учебного материала в процессе интерактивного взаимодействия с компьютером; • на этапе повторения и закрепления усвоенных знаний (навыков, умений); • на этапе промежуточного и итогового контроля и самоконтроля достигнутых результатов обучения; • на этапе коррекции и самого процесса-обучения, и его результатов путем совершенствования дозировки учебного материала, его классификации, систематизации[8]. Все эти возможности собственно дидактического и методического характера действительно неоспоримы. Кроме того, необходимо принять во внимание, что использование рационально составленных компьютерных обучающих программ с обязательным учетом не только специфики собственно содержательной (научной) педагогических закономерностей конкретным контингентом информации, но усвоения учащихся, и этой позволяет специфики психолого- информации данным индивидуализировать и дифференцировать процесс обучения, стимулировать познавательную активность и самостоятельность обучающихся. Компьютерное обучение действительно является эффективным, способствует реализации известных дидактических принципов организации учебного процесса, наполняет деятельность учителя, преподавателя принципиально новым содержанием, позволяя им сосредоточиваться на своих главных — обучающих, воспитательных и развивающих функциях. Образование — это не только и даже не столько трансляция информации, не только и даже не столько апелляция к интеллекту ...сколько апелляция к чувствам, к индивидуально-неповторимому миру человека, к его мироощущению, мировосприятию, мировидению. Сама идея информатизации именно педагогического процесса, а вслед за этим и эйфория по поводу все большей эффективности собственно информационной парадигмы образования уже в ряде случаев привела к 18 негативным последствиям. Мода не только заразительна, но и опасна. Такое, возможное негативное развитие событий при информатизации образования уже получило название «инфомании». Компьютер, как и другие информационно емкие носители, должен, выполнять сугубо вспомогательные функции предоставления по возможности объективной, «бесстрастной» учебной информации, которая должна помочь педагогу и обучающемуся, не отклоняясь от целей и ценностей образования, его высших культурообразующих и менталесозидательных функций, получить ту систему аргументов, которые способствуют достижению именно этих целей. Поэтому любые обязательном образовательные порядке компьютерные проверяться на их программы собственно должны в педагогическую целесообразность, проходить своеобразную экспертизу с учетом тех ценностных критериев, которые и должны быть предметом особой заботы новой парадигмы личностно-созидательного образования. 19 1.4 Выбор технологии программирования для учебного процесса В современной информатике можно выделить два основных направления развития языков программирования: процедурное и непроцедурное. Процедурное программирование возникло на заре вычислительной техники и получило широкое распространение. В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи некоторой процедуры, которая представляет собой определенную последовательность действий. Основные средства, применяемые в этих языках - величины (в том числе и табличные), присваивания, циклы, процедуры. При построении процедурной программы необходимо ясно представлять какие действия и в какой последовательности будут производиться при ее выполнении. Следовательно, процедурное программирование основано на алгоритмическом мышлении и может служить средством его развития. Среди процедурных языков можно выделить в свою очередь структурные и операционные языки. В структурных языках одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы. В операционных языках для этого используются несколько операций. Широко распространены структурные языки: Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1. Операционные: Фортран, Бейсик, Фокал. Непроцедурное (декларативное) программирование появилось в начале 70-х годов, но стремительное его развитие началось в 80-е годы, когда был разработан японский проект создания ЭВМ пятого поколения, целью которого явилась подготовка почвы для создания интеллектуальных машин. К непроцедурному программированию относятся функциональные и логические языки. В функциональных языках программа описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается как композиция других, более простых, те в свою очередь разлагаются на еще более простые и т.д. Один из основных элементов в функциональных языках - рекурсия, то есть вычисление значения функции через значение этой же функции от других элементов. Присваивания и циклов в классических функциональных языках нет. 20 Наиболее распространенными среди функциональных языков являются Лисп и Рефал. Лисп - язык обработки списков давно и активно применяется в системах искусственного интеллекта. Рефал, построенный на алгоритмах Маркова, удобен для обработки текстов и единственный из распространенных в мире языков программирования, разработанный в нашей стране. Промежуточное положение занимает язык Лого, который содержит средства и процедурного и функционального программирования. На начальном уровне, которым всегда начинается и часто заканчивается его изучение, он похож на классический процедурный язык. Однако при решении сложных задач обработки данных на первый план выходят функциональные методы. Фактически, Лого - это Лисп, адаптированный для обучения. Эта адаптация потребовала включения в язык процедур, переменных, присваивания, т.е. средств, характерных скорее для процедурных, чем для функциональных языков. Функциональная программа, как и процедурная, описывает действия, которые надо совершить для достижения результата (вызов функции - это тоже действие), но ее построение требует скорее математического, чем алгоритмического мышления. В логической традиции программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого можно задавать вопросы. Машина перебирает известные (заданные в программе) данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается Пролог, хотя он и содержит некоторые средства управления перебором, т.е. процедурные элементы. Построение логической программы вообще не требует алгоритмического мышления. Здесь нет динамики, нет описания действий, программа описывает статические отношения объектов, а динамика находится в механизме перебора и скрыта от программиста. Можно выделить еще один класс языков программирования – объектно ориентированные языки сверхвысокого уровня. На таких языках не описывают подробной последовательности действий для решения задачи, хотя они содержат элементы процедурного программирования. 21 Объектно ориентированные языки, благодаря богатому пользовательскому интерфейсу, предлагают человеку решить задачу в удобной для него форме. Примером такого языка может служить язык программирования визуального общения Smalltak. Трудно провести четкую границу между системами программирования сверхвысокого уровня и прикладным программным обеспечением. Как те, так и другие системы позволяют работать с ними неквалифицированному пользователю, т.е. не программисту [11]. Выбирая стратегию преподавания информатики в школе, необходимо учитывать, что задача общеобразовательного курса - это в большой степени выработка определенного стиля мышления, формирование наиболее общих навыков, умений и представлений, нежели освоение тех или иных конкретных языков и технических средств программирования. В то же время такой курс должен служить базой для последующего профессионального изучения программирования в высшей школе или старших классах средней школы (в рамках профессионального обучения). В настоящее время существуют три наиболее распространенных подхода к преподаванию программирования: 1) преподавание программирования как теоретической дисциплины вообще, без освоения конкретных языков и систем; 2) преподавание на основе специально разработанного языка, ориентированного на обучение основным навыкам программирования; 3) изучение одного или нескольких языков программирования, широко используемых при решении научных и хозяйственных задач (такие языки можно назвать стандартными) [8]. Первый подход представляется наиболее логичным. Однако его практическая реализация наталкивается на серьезные трудности, так как с отказом от языка программирования не только теряется возможность использовать соответствующий инструментарий, но и зачастую становится трудно обосновать необходимость его использования. 22 Второй подход программирования часто в младших используется классах при средней преподавании основ школы. Разработаны и специализированные языки для этих целей. В их числе можно назвать Школьник, Рапира (СССР), SMR (Великобритания), LOGO (США). Они предельно упрощены и рассчитаны на возможности младшего школьника в области программирования. Такой подход хорош при углубленном изучении информатики в специализированных классах при начальном этапе обучения. Противники третьего подхода утверждают, что он непригоден прежде всего потому, что ни один из существующих стандартных языков не отражает в достаточно чистом виде современный концептуальный запас программирования. Такое положение, вообще говоря, естественно, так как все эти языки разрабатывались со своими целями и каждый из них ориентирован на определенную, более или менее узкую область применения. Кроме того, большинство реализаций стандартных языков загружено большим количеством технических деталей и сложны в изучении. Наиболее приемлемым для общеобразовательной школы является сочетание первого и третьего подходов - обучение теоретическим основам программирования на базе стандартного языка. При этом не обязательно вдаваться в глубины языка. Учащиеся, которых он заинтересует, могут сделать это и сами. Наибольшее внимание следует уделить переходу от алгоритмических структур к их программно реализации на языке программирования. Здесь стоит отметить, что Бейсик и Паскаль первоначально создавались как учебные языки, но со временем получили широкое распространение в качестве стандартных языков. Можно взять за основу один из них. У каждого языка есть свои сторонники и противники, и конечный выбор определяется наличием аппаратных средств и личными наклонностями преподавателя. Ориентируясь на ЭВМ БК0011М, имеющийся в наличии, целесообразно выбрать Бейсик - систему, реализованную на этих машинах [8]. Таким образом, из существующих технологий программирования наиболее популярной и широко используемой является технология структурного 23 программирования "сверху - вниз". Ее достоинством является то, что она позволяет сформировать у обучаемых алгоритмичесий стиль мышления, необходимый при изучении практически всего курса информатики. Следовательно, выбирая язык программирования для школьного курса, нужно ориентироваться на один из структурных языков. Желательно, чтобы этим языком был Бейсик или Паскаль, так как они первоначально создавались для учебных целей. 24 Глава 2. Применение информационных технологий в практике современной школы 2.1 Уроки с применением мультимедиа-технологии обучения Как уже было отмечено выше, на всем протяжении существования школы решается одна и та же задача, а именно, повышение эффективности обучения. Традиционно эта задача решается путем внедрения всякого рода усовершенствований, например, изменением числа часов в учебном плане, применением различных наглядных пособий и т.п. С точки зрения дидактической системы реализации учебного процессе происходит постоянное совершенствование канала прямой связи. В то же время по каналу обратной связи информация о качестве усвоения материала от обучаемого к преподавателю поступает эпизодически и, как правило, с опозданием и не может служить средством оперативного управления учебным процессом. В то же время слабое усвоение обучаемыми учебного материала является сигналом ошибки, который должен приводить к коррекции учебного процесса. В зависимости от величины и характера сигнала ошибки преподаватель должен пересмотреть свою методику, в какой-то степени скорректировать организацию занятий и их виды, наглядные пособия (средства обучения), тем самым своевременно влиять на успеваемость обучаемых. Наиболее перспективным для интенсификации канала обратной связи в современной ситуации является внедрение в учебный процесс различных информационных технологий — высокоэффективных мультимедийных программ интерактивного характера и соответствующего оборудования. Для иллюстрации данного тезиса приведем описание автоматизированного учебного класса, который в последнее время получает все большее распространение и в котором процесс обучения рассматривается, как замкнутый цикл познавательной деятельности и реализуется на основе компьютерного комплекса. Основным элементом комплекса является мультимедийный компьютер, связанный с 28 простейшими терминалами — кнопками, расположенными, на 25 рабочих местах обучаемых. Жидкокристаллическая панель позволяет проецировать на экран с компьютера как учебный материал, подлежащий усвоению, так и контрольные вопросы для обучаемых. Результаты контрольных вопросов поступают на компьютер, практически мгновенно обрабатываются и выдаются преподавателю для принятия решения о последующей тактике проведения занятия [5]. Занятия с использованием автоматизированного класса значительно интереснее, информативнее, динамичнее, позволяют лучше разобраться в учебном материале. Такой точки зрения, по данным проведенных статистических опросов, придерживаются около 80 % обучаемых. Опыт использования современных информационных технологий в учебном процессе однозначно свидетельствует об улучшении качества подготовки учащихся. В настоящее время имеется немало готовых компьютерных программ учебного назначения, однако далеко не все можно использовать в рамках урока. Поэтому творчески работающему учителю, желающему применять на уроках современные средства обучения, в частности компьютерные технологии, часто приходится самостоятельно разрабатывать подобные программы. При выборе средств для их разработки особое внимание следует уделить приложению Power Point, входящему в состав пакета программ Microsoft Office. Данное приложение доступно на любом компьютере, где полностью установлен Microsoft Office, является легким в освоении и применении, не требует от учителя наличия опыта программирования. В то же время компьютерные программы учебного назначения, разработанные с помощью Power Point, с помощью гипертекста и кнопок-ссылок позволяют организовать интуитивно-понятный интерфейс, в результате чего являются доступными для использования учащимися. Под гипертекстом понимается текст, содержащий ссылки на другие фрагменты данного или иного документа. При этом преимущество гипертекста перед обычным текстом в том, что для получения нужной информации не надо пролистывать весь документ, достаточно выбрать курсором ключевое слово (гиперссылку) и нажать левую кнопку компьютерной мышки. Таким образом, 26 ученик, работающий с одним текстом, может мгновенно получить на экране другой (чаще всего поясняющий, раскрывающий смысл какого-либо термина, понятия, встретившегося в первоначальном тексте), а затем вернуться и продолжить чтение основного текста. Кроме того, с помощью тех же гиперссылок можно составить задания в тестовой форме (вопрос и несколько вариантов ответа с возможностью его мгновенной проверки) [11]. Сказанное позволяет рекомендовать Power Point для педагогов, желающих самостоятельно разрабатывать компьютерные программы учебного назначения и имеющих для этого достаточно богатый информационный материал, но чаще всего не обладающих знаниями, требуемыми для его компьютерной реализации. 27 2.2 Тренажер по теме «Простые и составные числа» Программа представляет собой 75 взаимосвязанных слайдов, среди которых: титульный лист, слайд с указаниями к работе с программой, 12 слайдов с теоретическими вопросами и вариантами ответов к ним. Остальные — это слайды, обеспечивающие «диалог» с учащимся. Данную разработку можно использовать на втором (последнем) уроке в процессе изучения темы «Простые и составные числа». Тренажер предназначен для индивидуальной работы учащихся за компьютером с целью самопроверки уровня своих теоретических знаний и восполнения пробелов, и не предполагает выставления учителем оценки. Среди вопросов тренажера встречаются и такие, которые основываются на знании сведений из истории математики. Предполагается, что подобные сведения вводились ранее. Ниже приведен список вопросов тренажера, в скобках указываются предлагаемые варианты ответов. 1. Сколько натуральных делителей имеет число 1? (1 делитель; 2 делителя; много.) 2. Есть ли четные простые числа? (Одно число — 2; много; таких чисел нет.) 3. Какой цифрой может оканчиваться многозначное простое число? (Любой; 1, или 3, или 5, или 7, или 9; 1, или 3, или 7, или 9.) 4. Какой цифрой не может оканчиваться многозначное простое число? (Только 0 или 5; только или 2, или 4, или 6, или 8; любой из цифр 0, 2, 4, 5, 6, 8.) 5. Существует ли самое большое простое число? (Не существует; существует.) 6. Известно, что число 997 — простое. Может ли оно делиться на 13? (Может; не может.) Простым или составным является число 560345 875? (Простым; составным.) Простым или составным является число 341457? (Простым; составным.) Простым или составным является число 3521 043? (Составным; простым.) Кто открыл формулу, позволяющую приближенно подсчитать количество простых чисел на любом отрезке натурального ряда чисел? (Евклид; Эратосфен; П.Л.Чебышев.) 28 Какими числами являются «числа — близнецы»? (Оба простые; оба составные; одно простое и одно составное.) Есть ли между числами 1150 и 2300 хотя бы одно простое число? (Нет; да.) Каждый вопрос выводится на экран на отдельном слайде. Ученик должен выбрать один из предложенных вариантов ответа, нажав на его текст левой кнопкой компьютерной мышки, после чего сразу узнает, правильный ли ответ он дал. Если ответ был правильный (для вопроса № 1 это ответ «1 делитель», для вопроса № 10 — «П.Л.Чебышев»), на экране появится сообщение об этом и кнопка, позволяющая перейти к следующему вопросу. В противном случае будет дано указание о необходимости повторения теоретического материала или сведений из истории математики и предоставлена возможность сразу сделать это с помощью копки-ссылки «Повторить теорию» или «Из истории математики». Возможен вариант, когда на этом же слайде будет отражена необходимая ученику для правильного ответа информация и кнопка возврата к исходному вопросу. Так, в приведенном примере при нажатии на кнопку-ссылку «Повторить теорию» происходит переход на следующий слайд, где дано определение делителя натурального числа а и приведено начало рассуждений. Уже с этого слайда с помощью соответствующих кнопок можно вернуться к вопросу и дать другой ответ, либо перейти к следующему слайду и получить подробные рассуждения, после чего также вернуться к исходному слайду с вопросом и дать другой ответ. Что касается вопроса № 10, то при нажатии на кнопку-ссылку «Из истории математики» в зависимости от ответа учащегося, осуществляется переход на один из слайдов («тобой перепутаны два события»). В некоторых случаях, прежде чем принять окончательный ответ, на отдельных слайдах задаются уточняющие, содержащие подсказку вопросы. Кроме того, в программе для некоторых вопросов предусмотрена возможность получения учеником необходимой информации до того, как дать ответ. Для этого используется кнопка-ссылка «Хочу получить помощь». Следует отметить, что в программе все ответы на исходные вопросы, которые 29 уже выбирал ученик, автоматически окрашиваются в другой цвет, что упрощает работу в том случае, когда происходит возврат к какому-либо вопросу тренажера из указанного выше списка. Эта разработка предназначена для самопроверки ученика и включает режим обучения. Если же учитель ставит перед собой цель самому проверить уровень усвоения школьниками теоретического материала, то следует воспользоваться аналогичной программой, выполненной, например, в Microsoft Excel. В ней на одном листе учащийся видит на экране сразу все 12 вопросов, выбирает нужный ответ, не получая при этом никакой помощи и не зная, насколько правильно он отвечает. На втором листе учитель может посмотреть, какие ответы были даны учащимся, а на третьем — диаграмму, соответствующую количеству правильных и неправильных ответов. 30 2.3 Тренажер по теме «Наименьшее общее кратное» Данная программа, в отличие от предыдущей, носит не теоретический характер, а практический. Она предназначена для отработки навыков решения задач по теме «Наименьшее общее кратное» и основана на использовании старинных арифметических задач на совместную работу. Изучение указанной темы предполагается в течение 4 уроков. Использование разработки возможно следующим образом. Сначала учитель организует работу всего класса с помощью своего компьютера и проектора. Преподаватель сообщает, что учащимся предстоит решить старинную задачу, взятую из изданного в 1703 г. учебника Л.Ф.Магницкого по арифметике. При этом на экран по очереди выводятся слайд с изображением страниц указанного учебника и слайд, содержащий условие предлагаемой задачи: Один человек выпьет кадь пития в 14 дней, а с женою выпьет ту же кадь в 10 дней. Спрашивается, во сколько дней жена его отдельно выпьет ту же кадь. Далее учитель отмечает: «Эту задачу в давние времена умели решать очень интересным способом. Ознакомимся с ним. Рассмотрим 140 дней...». При этом на экране появляется заранее приготовленный на слайде текст: «Рассмотрим 140 дней». Учитель продолжает рассуждения: «Как узнать, сколько бочонков выпьет один человек за это время?» Предполагается, что ученики отвечают на данный вопрос, после чего ответ выводится на экран. Дальнейшая организация беседы с классом продолжается таким же образом. Отображение решения, заранее приготовленного на данном слайде, осуществляется постепенно, по команде учителя. В итоге учащиеся видят на экране условие задачи и весь ход ее решения. После этого учитель отмечает: «Мы брали в рассмотрение 140 дней, так как число 140 делится на 10 и на 14 (о них говорилось в условии задачи). Можно заметить, что 140 это произведение чисел 10 и 14. Однако сколько дней было бы лучше взять для решения задачи? Почему?» Последние два вопроса дублируются на экране на том же слайде. После ответа школьников рекомендуем записать в тетради решение данной 31 задачи с помощью использования наименьшего общего кратного чисел 14 и 10. При этом образец оформления постепенно выводится на экран. Далее предполагается, что на данном уроке учащимся будет предоставлена возможность индивидуальной работы за компьютером с целью решения еще двух аналогичных задач: Лев съел овцу за 1ч, волк съел овцу за 2 ч, а пес съел овцу за 3 ч. Спрашивается, как скоро они втроем съели бы овцу? Путешественник идет из одного города в другой 10 дней, а другой путешественник тот же путь проходит за 15 дней. Через сколько дней они встретятся, если выйдут одновременно навстречу друг другу из этих городов? Отметим, что каждая задача для индивидуальной работы учащихся (всего их восемь) специальным образом отображается крупным шрифтом на отдельном слайде и имеет цветовое оформление. Так, например, в условии данные, соответствующие разным «действующим лицам», выводятся на отдельных строках и выделяются с помощью разного цвета. Сделано это для того, чтобы обеспечить более легкое восприятие информации. При этом шестиклассник всегда имеет возможность проверить готовый ответ к предложенной задаче, который также будет на отдельном слайде, получить необходимую помощь или перейти к условию следующей задачи. Помощь учащимся выдается постепенно: либо сначала только план решения задачи, а потом, по требованию учащегося само решение; либо наводящие вопросы с возможностью проверки ответов на них. В случае выбора неправильного ответа, появляется пояснение, в чем была ошибка, и кнопка, осуществляющая возврат к наводящему вопросу. Ниже представлены задачи для дальнейшего изучения темы. Во время устной работы с учащимися на третьем уроке рекомендуем решить следующую задачу из «Арифметики» Л.Ф.Магницкого: 3) Лошадь съедает воз сена за месяц, коза — за два месяца, овца — за 3 месяца. За какое время лошадь, коза и овца вместе съедят такой же воз сена? Для самостоятельной работы школьников за компьютером на этом же уроке 32 предлагаем еще 3 задачи: 4) Четыре плотника хотят строить дом. Первый плотник один может построить дом за год, второй плотник один может построить дом за 2 года, третий плотник может построить дом за 3 года, а четвертый — за 4 года. Однако строили дом четыре плотника вместе. За какое время они выстроили дом? Из «Всеобщей арифметики» И.Ньютона: Трое рабочих могут выполнить некоторую работу, при этом А может выполнить ее 1 раз за 3 недели, В 3 раза за 8 недель, С 5 раз за 12 недель. Спрашивается, за какое время они смогут выполнить эту работу все вместе. (Считайте, что в неделе 6 рабочих дней по 12 ч.) (Брахмагупта, Индия, около 600 г.) Слониха, слоненок и слон пришли к озеру, чтобы напиться воды. Слон может выпить озеро за 3 ч., слониха — за 5 ч., а слоненок — за 6 ч. За сколько времени они все вместе выпьют озеро? В программе имеются 2 дополнительные задачи: 7) (Ананий из Ширака (Армения, VII в.)) В городе Афинах был водоем, в который проведены 3 трубы. Одна из труб может наполнить водоем в один час, другая, более тонкая, в 2 ч, третья, еще более тонкая, в 3 ч. Итак, узнай, в какую часть часа все три трубы вместе наполняют водоем. 8) (Древняя Греция, Герон Александрийский, I в. до н. э.) Бассейн может заполняться через 4 фонтана. Если открыть только первый фонтан - бассейн наполнится за 1 день, только второй — за 2 дня, только третий — за 3 дня, только четвертый — за 4 дня. За какое время наполнится бассейн, если открыть все 4 фонтана? Последние две задачи можно использовать как на четвертом уроке (№ 7 - для устной работы, № 8 - с записью решения в тетрадь), так и на дополнительных занятиях в компьютерном классе. Также можно предложить включить их в контрольную работу № 1, которая предполагается тематическим планированием. Для всех задач, включая те, что рекомендуются для устной работы учащихся, имеется возможность получения пошаговой помощи. Сделано это для того, чтобы у учителя было больше свободы в плане использования данной разработки. 33 Указанные компьютерные программы позволяют школьникам довести решение любой задачи до конца, так как обеспечивают «диалог» с учащимися, в процессе которого оказывают им постепенную помощь, а также заинтересовывают их нетрадиционным способом подачи учебного материала (использование компьютера) и спецификой его содержания (включение элементов историзма). 34 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Повышение качества общего образования в средней школе и подготовки специалистов высшей школой в значительной степени определяется достижениями информатики, внедряемыми в образовательный процесс. Опыт компьютерного обучения у нас и за рубежом обнаружил в нем много сильных сторон. Так, имеет место значительное увеличение информационной емкости обучения. В единицу времени теперь усваивается на 60-70% больше полезной информации, а в лучших образцах компьютерного обучения данный показатель возрастает даже до 80-100%. Поскольку обучаемый самостоятельно работает с программой, значительно усиливается индивидуализация обучения. Каждый работает в удобном для него темпе, может при необходимости возвращаться к ключевому материалу, в адаптированных к таким условиям обучения программах каждому даются индивидуальные пояснения ошибок, предлагается соответствующий инструктивный и вспомогательный материал. Обеспечивается оперативная обратная связь, прежде всего внутренняя (в системе «учебный материал - обучающийся»), налицо эффективное обучение самоуправлению, самоконтролю и коррекции учебной деятельности, реально осуществляется поэтапное управление учебной деятельностью и ее формирование на основе оптимально сконструированных алгоритмов. Формируется конструктивное мышление. В компьютерном обучении успешно устраняются многие трудности, органически присущие сообщающему обучению. В компьтерном обучении возрастает фактор индивидуального подхода к обучающемуся и резко снижается, если вообще не ликвидируется, момент коллективистский во всем этом деле, что также уменьшает развивающий и воспитывающий потенциал обучения. Наконец, в описываемой системе, так же как и в сообщающей, слабо развиваются творческая активность и самостоятельность, умение выдвигать гипотезу, искать новые решения, поскольку составители программ, ориентируясь на самостоятельную работу обучаемых, стараются снимать многие трудности, облегчать усвоение. В противном случае обучающиеся не смогут 35 по такой программе работать сами. Но подобное облегченное обучение слабо развивает творческий потенциал личности. Современные мультимедийные системы дают возможность вводить видеоряд, видеофрагменты, динамичные схемы, фонозаписи, конструировать электронные учебные пособия. В связи с новыми возможностями компьютеризации, с массовым внедрением персональных ЭВМ открываются новые перспективы информатизации обучения. 36 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Агапова О.И., Кривошеев А.О., Ушаков А.С. О трех поколениях компьютерных технологий обучения // Информатика и образование. – 1994. – № 2. – С. 33–39. 2. Андреев В.И. Педагогика: Учебный курс для творческого саморазвития. – Казань: Центр инновационных технологий, 2000. – С. 276– 282. 3. Вильямс Р., Маклин К. Компьютеры в школе / Пер. с англ. – М.: Прогресс, 1988. – 336 с. 4. Герасименко В.А. Новый взгляд на информатику и информатизацию: необходимость, проблемы становления и развития // Зарубежная радиоэлектроника, 1995, № 2, 3. 5. Гершунский Б.С. Компьютеризация в сфере образования: Проблемы и перспективы – М.: Педагогика, 1987. – 264 с. 6. Громов Г. Р. Очерки информационной технологии. М., 1993, с. 19-20. 7. Ершов А.П. Компьютеризация школы и математическое образование // Информатика и образование. – 1992. – № 5-6. 8. Основы информатики и вычислительной техники в базовой школе. Пособие для учителей. Под редакцией Семакина И.Г., Пермь,1995. 9. Поснова М., Титовицкая А. ЭВМ в учебном процессе. – Мн.: «ВайталАда», 1996. – 196 с. 10. Прокопьев И.И., Михалкович Н.В. Педагогика: Учеб. пособие. – Мн.: ТетраСистемс, 2002. – С. 469– 485. 11. Разумовский В.Г. ЭВМ в школе: научно-педагогическое обеспечение // Советская педагогика. –1985. – № 9. – С. 35– 41. 12. Рудяк И.Е. Фактор гуманизации образования: развитие информационной среды // Адукацыя i выхаванне. – 2000. – № 1. – С.34–37. 13. Сластенин В.А., Исаев В.Ф., Шиянов Е.Н. Педагогика. / Под ред. В.А. Сластенина. – М.: Изд. центр «Академия», 2002. – С. 163–164. 37 14. Столяренко Л.Д. Педагогика. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. С. 232–235. –
