Методика преподавания информатики (стр. 88 )

При проектировании профильных курсов информатики важен вопрос о нормативной трудоемкости курса. Исходя из возможности 2-летней подготовки при 1 часе в неделю, наиболее вероятный объем профильного курса может составить (и часто составляет на практике) 136 ч. В то же время нельзя отбрасывать и возможности проведения профильного курса меньшего объема (например, годичный курс в 68 ч или полугодовой в 34 ч). В некоторых школах с углубленным изучением информатики объем специализированного курса может быть гораздо большим, до 272 ч (т. е. по 2 ч в неделю на протяжении 2 лет).

Отметим и то, что профильная дифференциация часто сочетается с уровневой дифференциацией. Вполне возможной для каждого из отмеченных в табл. 13.2 и 13.3 курсов является двухуровневая дифференциация. При этом уровень профильного курса (по объему изучаемого материала и требованиям к его освоению) определяется по сравнению с тем уровнем, который предписывается государственным образовательным стандартом или временно заменяющим его документом. Подчеркнем два обстоятельства:

• стандарт определяет минимальный уровень требований, так что профильный курс может выйти за»его пределы;

• уровень профильного курса следует тщательно соотносить с уровнем образованности школьников и временем, отпущенным на реализацию курса (завышение требований по этим параметрам достаточно распространено).

Глава 14

ПРОФИЛЬНЫЕ КУРСЫ ИНФОРМАТИКИ,

ОРИЕНТИРОВАННЫЕ НА МОДЕЛИРОВАНИЕ

Ряд профильных курсов информатики включает в свое название слово «моделирование» или использует элементы моделирования в содержании. Это совершенно естественно, поскольку моделирование является неотъемлемым компонентом общечеловеческой культуры и мощным методом познания окружающего мира — природы и общества.

При проектировании профильных курсов, связанных с моделированием, возникает проблема терминологии. Часто используются термины с нечетким содержанием, и прежде всего следует в них сориентироваться.

Как известно, моделирование бывает натурным и абстрактным (идеальным). Натурное моделирование находится за пределами информатики, и поэтому далее не обсуждается. Понятие же «абстрактное моделирование» в педагогической литературе рядом авторов по существу отождествляется с понятием «информационное моделирование». Соответствующая классификация в первом приближении отражена на рис. 14.1.

Рис. 14.1. Вариант классификации моделей ( и др.)

Ее авторы — , и .

При этом к моделям классификационного типа относят:

• экспертные системы;

• системы статистического анализа;

• базы данных и т. д.

К динамическим моделям относят:

• кибернетические системы (техника, биология);

• компьютер, исполнитель;

• глобальное моделирование;

• алгоритм как формальную модель дискретного процесса;

• системы передачи информации.

Иной подход к классификации моделей, также встречающийся в научно-педагогической литературе, проиллюстрирован на рис. 14.2. Соответствующая позиция выражена в работе и .

Рис. 14.2. Вариант классификации моделей (, )

При таком подходе предлагается различать в прикладных областях:

• традиционное (прежде всего, для теоретической физики, а также механики, химии, биологии, ряда других наук) математическое моделирование без какой-либо привязки к техническим средствам информатики;

• информационные модели и моделирование, имеющие приложения в информационных системах;

• вербальные (т. е. словесные, текстовые) языковые модели;

• информационные (компьютерные) технологии, которые нужно делить:

— на инструментальное использование базовых универсальных программных средств (текстовых редакторов, СУБД, табличных процессоров, телекоммуникационных пакетов);

— на компьютерное моделирование, представляющее собой:

а) вычислительное (имитационное) моделирование;

б) «визуализацию явлений и процессов» (графическое моделирование);

в) «высокие» технологии, понимаемые как специализированные прикладные технологии, использующие компьютер (как правило, в режиме реального времени) в сочетании с измерительной аппаратурой, датчиками, сенсорами и т. д.

Практический вывод из этого (в свете преподавания курсов обсуждаемого профиля) таков: встретив упоминание, к примеру, об информационной модели, следует из контекста постараться понять, что автор реально имеет в виду, особенно если обсуждение носит общий характер.

В приведенных выше вариантах классификации содержится большое число различных видов ненатурного (абстрактного, информационного) моделирования. При построении школьных профильно-ориентированных курсов информатики они отнюдь не равноправны. Так, часто для этой цели используют динамические модели физических и экологических процессов, классификационное (информационное) моделирование, опирающееся на базы данных и связанные с ними информационные технологии; однако гораздо труднее представить себе школьный курс информатики, опирающийся на системы статистического анализа или экспертные системы. Причины двояки: во-первых, это объективные трудности, сложность ряда разделов, относимых к моделированию; во-вторых, это традиции, отсутствие разработанных методических подходов, учебно-программно-методического обеспечения, глубокая специализированность ряда видов деятельности. Напомним, что в школе даже профильный курс преследует, прежде всего, цели общего образования.

Несколько слов о моделировании и компьютерах. Абстрактное (информационное) моделирование появилось задолго до создания компьютеров и по вполне оправданной традиции все, что можно сделать в моделировании без компьютеров, делается без них. Привлечение компьютеров к моделированию вносит, как правило, дополнительное абстрагирование. Однако возможности компьютеров в моделировании очень велики, с их помощью можно в большинстве случаев продвинуться существенно дальше. В курсах, обсуждаемых в этой главе, стоят две равноправные задачи: донести до учащихся как принципы моделирования, так и технологию моделирования, опирающуюся на компьютеры.

При преподавании профильных курсов, в основу которых положено моделирование, перед учителем и учащимися возникает сложная проблема учебников, других учебно-методических материалов. В настоящее время курсы такого рода больше описаны в статьях, диссертациях, монографиях, нежели в учебной литературе. Над соответствующими учебниками в настоящее время работают и скоро они появятся, а пока учитель может сам конструировать курс, опираясь, в частности, на приведенные ниже материалы и рекомендации.

14.1. Основные дидактические задачи и

содержательные линии курсов,

ориентированных на моделирование

Перед курсами, ориентированными на моделирование, стоят разнообразные задачи. Решение их в полном объеме позволит оказать существенное влияние на общее развитие и формирование мировоззрения учащихся, интегрировать знания по различным дисциплинам, осуществлять работу с компьютерными программами на более профессиональном уровне.

Выделим эти задачи9.

Общее развитие и становление мировоззрения учащихся. Курсы, ориентированные на моделирование, должны выполнять развивающую функцию, поскольку при их изучении учащиеся продолжают знакомство еще с одним методом познания окружающей действительности — методом компьютерного моделирования.

В ходе работы с компьютерными моделями приобретаются новые знания, умения, навыки. Некоторые ранее полученные сведения конкретизируются и систематизируются, рассматриваются под другим углом зрения.

Овладение моделированием как методом познания. Основной упор в каждом из таких курсов необходимо сделать на выработку общего методологического подхода к построению компьютерных моделей и работе с ними. Необходимо

• продемонстрировать, что моделирование в любой области знаний имеет схожие черты, зачастую для различных процессов удается получить очень близкие модели;

• выделить преимущества и недостатки компьютерного эксперимента по сравнению с экспериментом натурным;

• показать, что и абстрактная модель, и компьютер представляют возможность познавать окружающий мир, управлять им в интересах человека.

Выработка практических навыков компьютерного моделирования. На примере ряда моделей из различных областей науки и практической деятельности необходимо проследить все этапы компьютерного моделирования, начиная с исследования моделируемой предметной области и постановки задачи до интерпретации результатов, полученных в ходе компьютерного эксперимента, показать важность и необходимость каждого звена. При решении конкретных задач следует выделять и подчеркивать соответствующие этапы работы с моделью. Решение данной задачи предполагает поэтапное формирование практических навыков моделирования, для чего служат учебные задания с постепенно возрастающим уровнем сложности и компьютерные лабораторные работы.

Содействие профессиональной ориентации учащихся. Учащиеся старшей ступени школы стоят перед проблемой выбора будущей профессии. Проведение курса компьютерного моделирования способно выявить тех из них, кто имеет способности и склонность к исследовательской деятельности. Способности учащихся к проведению исследований следует развивать различными способами, на протяжении всего курса поддерживать интерес к выполнению компьютерных экспериментов с различными моделями, предлагать для выполнения задания повышенной сложности. Таким образом, развитие творческого потенциала учащихся и профориентация — одна из задач курса.

Преодоление предметной разобщенности, интеграция знаний. В рамках каждого курса целесообразно изучать модели из различных областей науки, что делает курс частично интегрированным. Для того чтобы понять суть изучаемого явления, правильно интерпретировать полученные результаты, необходимо не только владеть соответствующей терминологией, но и ориентироваться в той области знаний, где проводится модельное исследование.

Реализация межпредметных связей в таком курсе не только декларируется, как это иногда бывает в других дисциплинах, но является зачастую основой для освоения учебного материала.