Роль математики и информатики в школе и не только
Муниципальное бюджетное
общеобразовательное учреждение лицей № 3
г. Сургут
Главная задача обучения математики и информатики в школе – это обеспечить сознательное и прочное овладение учащимися системой математических и информационных знаний и умений, необходимых в трудовой деятельности и повседневной жизни в целом, каждому члену нашего современного общества. Раньше знание информатики не было важным для всего человечества, так как не использовались ни на работе и не в повседневной жизни в целом, то есть можно было обойтись без компьютера, но в настоящее время человек ни на секунду не может представить свою жизнь без ноутбука и других вычислительных информационных новшеств. Знания, практические задания, которые выполняются на уроке, и задаются для закрепления дома, помогают учащимся лучше усваивать материал, необходимый для более тесного общения с компьютером, а также познания нового.
Практическая значимость школьного курса математики обусловлена тем, что её объектом являются количественные отношения и пространственные формы действительного мира. Математическая подготовка необходима для понимания принципов, устройства и использования современной техники. Математика важна для повседневной практической деятельности человека.
В современных условиях математика и информатика являются языком науки и техники. С их помощью моделируются, изучаются и прогнозируются многие процессы и явления, происходящие в мире, в обществе и природе.
В силу этого подготовка учащихся по математике и информатике является необходимым условием ускорения научно-технического прогресса. От её качества непосредственно зависит научный, экономический, производственный и оборонный потенциал страны.
Математика и информатика является одним из опорных предметов в средней школе: она обеспечивает изучение других школьных дисциплин.
Требуя от учащихся умственных и волевых усилий, концентрации внимания, активности развитого воображения. Математика и информатика развивает нравственные черты личности (настойчивость, творческую активность, самостоятельность, целеустремленность, трудолюбивость). Математика и информатика существенно расширяет кругозор учащихся.
Важнейшей задачей школьного курса математики и информатика является развитие логического мышления.
Математика и информатика, как ни один другой, изучаемый в школе предмет, располагает возможностью на каждом шагу обучать учащихся логике на практике.
В процессе усвоения математических информационных знаний решается задача развития у учащихся навыков проведения логических рассуждений и характерных для дедуктивного мышления, умений находить логические следствия из данных начальных условий, способности абстрагировать, т. е. выделять в конкретной ситуации сущность вопроса, отвлекаясь от не существенных деталей.
Изучая математику, учащиеся овладевают умениями анализировать рассматриваемый вопрос, обобщать, выделять необходимые и достаточные условия, определять понятия, составлять суждения, находить пути решения поставленной задачи.
Всё это формирует мышление учеников и способствует развитию их речи, особенно таких качеств выражения мысли, как порядок, точность, ясность, краткость, обоснованность.
Не зря существует мнение «Математика – ум в порядок приводит». Основными целями преподавания математики в школьном курсе являются:
1.Формирование мышления через обучение деятельности; умение адаптироваться внутри определенной системы относительно принятых в ней норм, осознанно строить свою деятельность по достижению цели и оценивать собственную деятельность и её результаты.
2.Формирование системы ценностей и её проявления в личностных качествах.
3.Формирование представлений о математическом методе исследования реального мира, роли и места математики в системе наук.
4.Овладение математическими знаниями, обеспечивающими включение учащихся в деятельность на уроках математики, смежных предметах и в практической жизни.
В работах академика определен принцип отражения образовательной области в содержании общего образования. Он назван принципом “бинарного вхождения базовых компонентов в структуру образования” [5]. Сущность его состоит в том, что каждая образовательная область включается в содержание общего образования двояко: во-первых, как отдельный учебный предмет и, во-вторых, имплицитно — в качестве “сквозных линий” в содержании школьного образования в целом. Применительно к информатике действие этого принципа заключается в том, что в школьной программе существует отдельный учебный предмет, посвященный информатике, и в то же время методы и средства информатики внедряются в учебный процесс вследствие информатизации всего школьного образования.
В отечественной общеобразовательной школе отдельный учебный предмет, посвященный изучению информатики, существует с 1985 года. За более чем 20-летний период изменялось его содержание вместе с изменением предметной области информатики. В этом процессе формировалась современная концепция общеобразовательного курса информатики, выделялись инвариантные составляющие его содержания.
Начиная с 1990-х годов, в школах России складывается опыт трехэтапного изучения информатики: пропедевтического курса в начальной школе, базового курса в основной школе и профильного обучения информатике в старших классах полной средней школы. В 1992 году Законом РФ “Об образовании” в качестве основных нормативных документов, определяющих содержание обучения, провозглашены образовательные стандарты. В ходе работы над образовательным стандартом по информатике сформировалась концепция содержательных линий общеобразовательного курса. “Эти линии являются организующими идеями образовательной области или устойчивыми единицами содержания, образующими каркас курса, его архитектонику” [6].
Список основных содержательных линий:
1. Информация и информационные процессы
2. Представление информации
3. Компьютер
4. Моделирование и формализация
5. Алгоритмизация и программирование
6. Информационные технологии
7. Компьютерные телекоммуникации
8. Социальная информатика
Восемь содержательных линий уже в своих названиях несут ориентир на доминирующий предмет изучения. Такая структура соответствует дисциплинарной структуре системы научных знаний в области информатики. Устойчивость этих линий состоит в их сохраняемости в процессе развития информатики как основных ее направлений: развивается внутреннее содержание, но линии остаются.
Выделение основных содержательных линий имеет большое значение для систематизации содержания непрерывного курса информатики в школе (пропедевтический — базовый — профильный этапы). Линии являются своеобразными концентрами, вокруг которых выстраивается обучение с повышением уровня на каждом новом этапе [7].
На пути к новым образовательным стандартам (ФГОС) разработаны положения, которым должен придерживаться образовательный процесс. Существует приложение к приказу от 17 декабря 2010 года, в котором говорится и об информатике в совокупности с математикой.
Изучение предметной области «Математика и информатика» должно обеспечить:
- осознание значения математики и информатики в повседневной жизни человека;
- формирование представлений о социальных, культурных и исторических факторах становления математической науки;
- понимание роли информационных процессов в современном мире;
- формирование представлений о математике как части общечеловеческой культуры, универсальном языке науки, позволяющем описывать и изучать реальные процессы и явления.
В результате изучения предметной области «Математика и информатика» обучающиеся развивают логическое и математическое мышление, получают представление о математических моделях; овладевают математическими рассуждениями; учатся применять математические знания при решении различных задач и оценивать полученные результаты; овладевают умениями решения учебных задач; развивают математическую интуицию; получают представление об основных информационных процессах в реальных ситуациях.
Предметные результаты изучения предметной области «Математика и информатика» (математика, алгебра, геометрия, информатика) должны отражать:
1) формирование представлений о математике как о методе познания действительности, позволяющем описывать и изучать реальные процессы и явления;
2) развитие умений работать с учебным математическим текстом (анализировать, извлекать необходимую информацию), точно и грамотно выражать свои мысли с применением математической терминологии и символики, проводить классификации, логические обоснования, доказательства математических утверждений;
3) развитие представлений о числе и числовых системах от натуральных до действительных чисел; овладение навыками устных, письменных, инструментальных вычислений;
4) овладение символьным языком алгебры, приёмами выполнения тождественных преобразований выражений, решения уравнений, систем уравнений, неравенств и систем неравенств; умения моделировать реальные ситуации на языке алгебры, исследовать построенные модели с использованием аппарата алгебры, интерпретировать полученный результат;
5) овладение системой функциональных понятий, развитие умения использовать функционально-графические представления для решения различных математических задач, для описания и анализа реальных зависимостей;
6) овладение геометрическим языком; развитие умения использовать его для описания предметов окружающего мира; развитие пространственных представлений, изобразительных умений, навыков геометрических построений;
7) формирование систематических знаний о плоских фигурах и их свойствах, представлений о простейших пространственных телах; развитие умений моделирования реальных ситуаций на языке геометрии, исследования построенной модели с использованием геометрических понятий и теорем, аппарата алгебры, решения геометрических и практических задач;
8) овладение простейшими способами представления и анализа статистических данных; формирование представлений о статистических закономерностях в реальном мире и о различных способах их изучения, о простейших вероятностных моделях; развитие умений извлекать информацию, представленную в таблицах, на диаграммах, графиках, описывать и анализировать массивы числовых данных с помощью подходящих статистических характеристик, использовать понимание вероятностных свойств окружающих явлений при принятии решений;
9) развитие умений применять изученные понятия, результаты, методы для решения задач практического характера и задач из смежных дисциплин с использованием при необходимости справочных материалов, компьютера, пользоваться оценкой и прикидкой при практических расчётах;
10) формирование информационной и алгоритмической культуры; формирование представления о компьютере как универсальном устройстве обработки информации; развитие основных навыков и умений использования компьютерных устройств;
11) формирование представления об основных изучаемых понятиях: информация, алгоритм, модель – и их свойствах;
12) развитие алгоритмического мышления, необходимого для профессиональной деятельности в современном обществе; развитие умений составить и записать алгоритм для конкретного исполнителя; формирование знаний об алгоритмических конструкциях, логических значениях и операциях; знакомство с одним из языков программирования и основными алгоритмическими структурами — линейной, условной и циклической;
13) формирование умений формализации и структурирования информации, умения выбирать способ представления данных в соответствии с поставленной задачей — таблицы, схемы, графики, диаграммы, с использованием соответствующих программных средств обработки данных;
14) формирование навыков и умений безопасного и целесообразного поведения при работе с компьютерными программами и в Интернете, умения соблюдать нормы информационной этики и права.
В соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом основного общего образования (ФГОС ООО) курс информатика входит в предметную область «Математика и информатика». В учебном (образовательном) плане основного общего образования на изучение курса информатики отводится по 1 часу в неделю в VII-IX классах с общим количеством часов – 105. Курс информатики основной школы является частью непрерывного курса информатики, который включает в себя также пропедевтический курс в начальной школе и обучение информатике в старших классах (на базовом или профильном уровне). К концу обучения начальной школы (в соответствии с ФГОС начального общего образования) обучающиеся должны обладать ИКТ — компетентностью, достаточной для дальнейшего обучения. В основной школе, начиная с 5-го класса, они закрепляют полученные технические навыки и развивают их в рамках применения при изучении всех предметов. Образовательное учреждение, исходя из конкретных условий, может начинать изучение курса информатики с 5 класса за счет часов школьного учебного плана, выстраивая непрерывный курс информатики в 5–9 классах, обеспечивая его преемственность с курсом информатики начальной школы.
Общеобразовательный курс информатики – один из основных предметов, способный дать обучающимся методологию приобретения знаний об окружающем мире и о себе, обеспечить эффективное развитие общеучебных умений и способов интеллектуальной деятельности на основе методов информатики, становление умений и навыков информационно-учебной деятельности на базе средств ИКТ для решения познавательных задач и саморазвития. Вместе с математикой, физикой, химией, биологией курс информатики закладывает основы естественнонаучного мировоззрения. Информатика имеет очень большое и всё возрастающее число междисциплинарных связей, причем как на уровне понятийного аппарата, так и на уровне инструментария. Многие положения, развиваемые информатикой, рассматриваются как основа создания и использования информационных и коммуникационных технологий – одного из наиболее значимых технологических достижений современной цивилизации.
Переход на ФГОС разработку рабочей программы курса информатики. Начиная работу по разработке рабочей программы курса информатики основной школы необходимо изучить все документы по ФГОС ООО. Для каждого образовательного учреждения должна быть разработана рабочая программа курса информатики, которая должна содержать:
1) пояснительную записку, в которой конкретизируются общие цели основного общего образования с учётом специфики учебного курса;
2) общую характеристику учебного курса;
3) описание места учебного курса в учебном плане ОУ;
4) личностные, метапредметные и предметные результаты освоения учебного курса;
5) содержание учебного курса;
6) тематическое планирование с определением основных видов учебной деятельности;
7) описание учебно-методического и материально-технического обеспечения образовательного процесса;
8) планируемые результаты изучения учебного курса.
Системный характер содержания курса информатики определяется названными тремя сквозными направлениями (представленными в несколько обобщенном виде):
- информация и информационные процессы;
- моделирование, информационные модели;
- области применения методов и средств информатики.
В рамках этих направлений можно выделить следующие основные содержательные линии курса информатики:
а) в направлении «Информация, информационные процессы»:
· информационные процессы;
· информационные ресурсы;
б) в направлении «Моделирование, информационные модели»:
· моделирование и формализация;
· представление информации;
· алгоритмизация и программирование;
в) в направлении «Области применения методов и средств информатики»:
· информационные и коммуникационные технологии;
· информационные основы управления;
· информационная цивилизация.
Установленные ФГОС требования к результатам обучающихся вызывают необходимость в изменении содержания обучения на основе принципов метапредметности как условия достижения высокого качества образования. В информатике формируются многие виды деятельности, которые носят метапредметный характер, способность к ним образует ИКТ-компетентность. Это моделирование объектов и процессов; сбор, хранение, преобразование и передача информации; информационный аспект управления процессами и пр.
Специфика общеобразовательного курса информатики заключается в том, что она активно использует элементы других дисциплин: математики, философии, стилистики, психологии и инженерии. Информатика оперирует с фундаментальными понятиями, которые внешне по-разному проявляются в различных областях знания.
Отличительной особенностью ФГОС установленные новые требования к результатам обучающихся: личностные, метапредметные и предметные образовательные результаты, которые формируются путем освоения содержания общеобразовательного курса информатики.
Личностные результаты направлены на формирование в рамках курса информатики, прежде всего, личностных универсальных учебных действий.
Метапредметные результаты нацелены преимущественно на развитие регулятивных и знаково-символических универсальных учебных действий через освоение фундаментальных для информатики понятий алгоритма и информационной (знаково-символической) модели.
Предметные результаты в сфере познавательной деятельности отражают внутреннюю логику развития учебного предмета: от информационных процессов через инструмент их познания — моделирование к алгоритмам и информационным технологиям. В этой последовательности формируется, в частности, сложное логическое действие — общий прием решения задачи.
Учитель информатики должен стать конструктом новых педагогических ситуаций, новых заданий, направленных на использование обобщенных способов деятельности и создание учащимися собственных продуктов в освоении знаний.
Чтобы решать эти задачи, каждому учителю важно понять, что, зачем и каким образом изменить в своей деятельности. Особое внимание должно быть уделено изменению методики преподавания информатики, ориентированной на формирование как предметных, так и метапредметных и личностных результатов.
Ни один навык не формируется без устойчивого интереса. Познавательный интерес является одним из значимых факторов активизации учебной деятельности. Только в этом случае учение становится личностно – значимой деятельностью, в которой сам обучаемый заинтересован.
Содержание учебного материала и форма, в какой он преподносится обучающимся, должны быть таковы, чтобы сформировать у них целостное представление видение мира и понимание места и роли человека в нем, чтобы получаемая информация становилась для них личностно-значимой.
Как спроектировать урок информатики с метапредметным подходом?
По мнению инициаторов идеи метапредметности, учитель должен не составлять план урока, а сценировать его.
Независимо от многообразия и специфики типов любое учебное занятие должно нести следующие функции и соответствующие им этапы.
Первая функция — введение обучаемых в учебную деятельность. Введение в учебную деятельность предполагает:
а) создание у обучаемых учебной мотивации («мотив» — побудитель к действию, «мотивация» — процесс побуждения, стимулирования мотивов);
б) осознание и принятие учащимися учебной цели.
Таким образом, вначале учебного занятия надо сделать две важные вещи: заинтересовать обучаемых и сделать так, чтобы они поняли, чему будут учиться.
Вторая функция, которую учитель должен предусмотреть, создавая проект учебного занятия — создание учебной ситуации, т. е. такого действа, в котором будут достигаться учебные цели.
Для создания учебной ситуации учителю нужны особые задачи, которые нацелены на получение результата, содержащегося в условии самой задачи.
Особенность учебных задач состоит в том, что они нацелены на усвоение способа действия (как решать?), в ходе которого происходит развитие их мышления, формируются познавательные процессы. Важно помнить, что решение учебной задачи — это не продукт, а средство достижения целей учебной деятельности. Именно в процессе решения задач происходит реализация фундаментальности и метапредметности. При этом речь идет об освоении полного цикла решения задачи, а именно:
· постановка задачи;
· построение, анализ и оценка модели;
· разработка и исполнение алгоритма в рамках данной модели;
· анализ и использование результатов.
Именно умение самостоятельно поставить задачу, найти метод ее решения, построить алгоритм, т. е. описать последовательность шагов, приводящих к необходимому результату (или применять уже готовые программные продукты), правильно оценить и использовать полученный результат, делают человека по-настоящему готовым к жизни в современном, быстро меняющемся мире. В процессе решения задач формируется язык, общий для многих научных областей.
Третья функция, которую должен спроектировать учитель — обеспечение учебной рефлексии.
Примерные вопросы для организации учебной рефлексии:
· «Что ты делал?» (вопрос аналитического жанра, призывающий ученика воспроизвести как можно подробнее свои действия до затруднения);
· «Что у тебя не получается?» (вопрос нацелен на поиск учащимся «места» затруднения, ошибки);
· «Какова причина твоего затруднения или ошибки?» (критический вопрос);
· «Как надо выйти из затруднения?» (вопрос, ориентированный на построение учеником нормы действия).
Если ученики не могут построить своей версии из сложившегося положения, то учитель, либо еще раз должен повторить демонстрацию, но с новыми акцентами на тех местах, которые вызвали у обучаемых затруднение, либо прочитать лекцию (цикл лекций), в которой дается информация, необходимая для решения задачи такого типа, которая решалась учениками. Важно подчеркнуть, что в подобной ситуации исчезает проблема «отсутствия интереса у обучаемых к учебе». Лекция читается не тогда, когда учащиеся еще не знают, куда ее «поместить в своей голове» (потому часто теряют интерес), а «под потребность» — намаявшись с затруднениями, построив свои предположения, они готовы и хотят слушать педагога. Место теоретической лекции оправдано.
Четвертая функция—функция обеспечения контроля за деятельностью обучаемых. В учебной деятельности учитель должен контролировать изменения, происшедшие в ученике. Именно эти изменения являются действительным продуктом учебной деятельности. Для самого обучаемого контроль за правильностью выполнения задания, означает направленность сознания на собственную деятельность. Контроль имеет ценность только в том случае, когда он постепенно переходит в самоконтроль.
Таким образом, проектируя замысел современного учебного занятия по математике и информатике, учитель должен стимулировать учебные мотивы ученика, активизировать учебную деятельность, обеспечивать рефлексию учебной деятельности и контроль за процессом и результатами деятельности обучаемого [8].
Литература
1. Кибернетика. Становление информатики. М.: Наука, 2006.
2. О структуре и содержании образовательной области “Информатика” // Информатика и образование, 2000, № 10.
3. , , Милохина курс информатики (концепция, система модулей, типовая программа). Информатика и образование, 2005, № 1.
4. Леднев образования: сущность, структура, перспективы. М.: Высшая школа, 2001.
5. Семёнова «Содержание преподавания информатики в контексте перехода на ФГОС». Съёмки на педагогическом марафоне 2013.
6. Математический энциклопедический словарь. Раздел “Словарь школьной информатики”. М.: Советская энциклопедия, 2008.
7. Национальный доклад Российской Федерации на II международном конгрессе ЮНЕСКО “Образование и информатика”. Москва, 1996 // Информатика и образование, 1996, № 5.
8. См.: , , Милохина курс информатики (концепция, система модулей, типовая программа). Информатика и образование, 2005, № 2–3.
