ПРАКТИКООРИЕНТИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ИЗУЧЕНИЮ ИНФОРМАТИКИ И ИКТ В ПРОФИЛЬНЫХ КЛАССАХ
(*****@***ru), (*****@***ru)
Кадетский корпус (инженерная школа) ВУНЦ ВВС «ВВА», г. Воронеж
Аннотация
[Статья содержит информацию о реализации практикоориентированного подхода к изучению информатики в профильных классах образовательного учреждения, ориентированного на довузовскую подготовку. Приведены примеры организации уроков по отдельным темам, использующих данный подход. Показано влияние использования практикоориентированного подхода на повышение мотивации обучения информатики.]
Информационные технологии пронизывают нашу жизнь. Однако компьютер – всего лишь формальный исполнитель алгоритмов, обладающий своей системой команд. Постановка задачи, учет возможностей вычислительных систем, знание источников ошибок при решении задач, интерпретация результатов, – все это прерогатива человека.
По словам , важными предметными результатами обучения в профильных классах считает «сформированность представлений о важнейших видах дискретных объектов и об их простейших свойствах, алгоритмах анализа этих объектов, о кодировании и декодировании данных и причинах искажения данных при передаче», а также «владение опытом построения и использования компьютерно-математических моделей, проведения экспериментов и статистической обработки данных с помощью компьютера, интерпретации результатов, получаемых в ходе моделирования реальных процессов; умение оценивать числовые параметры моделируемых объектов и процессов; сформированность представлений о необходимости анализа соответствия модели и моделируемого объекта (процесса)».
Компьютерные и математические модели универсальны. Однако для обучающихся часто эта универсальность становится синонимом обезличенности, которая снижает интерес и мотивацию к обучению, не позволяет решить другую важную задачу школьного обучения – профориентационную. Теряется связь с жизнью, романтика обучения.
Два года существует наш кадетский корпус (инженерная школа) при ВУНЦ ВВС ВВА, осуществляющий, в частности, профильное образование по информатике. За это время накоплен опыт осуществления практикоориентированного подхода к обучению. Рассмотрим на примерах.
В свете вышесказанного наиболее благодатной темой является компьютерное моделирование. Одна из моделей, предлагаемая для изучения в школьном курсе информатики, «Моделирование движения тела, брошенного под углом к горизонту, с учетом сопротивления воздуха». Эта модель применима в различных предметных областях. Для нас же она представляет практическую ценность при знакомстве воспитанников с некоторыми вопросами внешней баллистики. Что это значит для будущего военного, объяснять не нужно.
Особенно ценным является для ребят то, что для своей работы они используют не модель из учебника, хотя таковая имеется, а ту, которую разработал один из воспитанников. Эта модель стала результатом его исследовательской работы, в ходе которой ему пришлось использовать сложный математический аппарат, опираться на реальные задачи исследования траектории движения артиллерийских снарядов, исходя из допущений, принятых при построении подобного рода моделей на начальном этапе.
Физическая основа формализованной модели воспитанникам достаточно хорошо понятна. Им понятна также идея нахождение проекций скорости на оси координат. Они знают, что с математической точки зрения, траектория движения тела – это график функции у(х).
Для математического описания модели понадобились знания из высшей математики – решение систем дифференциальных уравнений численными методами, применяющихся при решении задач внешней баллистики. Опережающее обучение – не новый педагогический прием. писал: «В возрасте 12 – 16 лет я ознакомился с элементами математики, включая основы дифференциального и интегрального исчислений. При этом, на мое счастье, мне попались книги, в которых обращалось не слишком много внимания на логическую строгость, зато хорошо была выделена везде главная мысль. Все это занятие было поистине увлекательно; в нем были взлеты, по силе впечатления не уступавшие «чуду».
Останавливаться подробно на всех аспектах формализации модели нет времени, но исследовательская составляющая остается. После знакомства с основными теоретическими выкладками проводится компьютерный эксперимент с моделью в среде MS EXCEL.
Далее воспитанникам ставится задача протестировать и оценить адекватность компьютерной модели, а также провести компьютерный эксперимент: ответить на вопросы, как меняются параметры траектории движения и угол наибольшей дальности в зависимости от величины коэффициента сопротивления воздуха, а также при разных углах бросания определить пары сопряженных траекторий. Угол наибольшей дальности и сопряженные траектории – это тоже терминология внешней баллистики. В ходе работы обучающиеся заполняют технологическую карту компьютерного эксперимента, делают выводы.
Этим не исчерпывалась практическая значимость уроков по данной теме. На следующий урок был приглашен научный сотрудник академии, который непосредственно занимается вопросами внешней баллистики. Ребята имели возможность задать ему вопросы, которые возникли в ходе исследования модели, и после его рассказа модель приобрела осязаемые черты.
Интерес к такой форме работы подтолкнул нас к идее разработки уроков, посвященных таким вопросам, как игровые стратегии, имитационное моделирование систем массового обслуживания. Ведь для военного человека, который готовится к научной деятельности, владение соответствующими современными методами исследования необычайно важно.
Еще один пример – серия уроков, посвященная статистической обработке рядов данных средствами MS EXCEL. Данные для обработки нам были предоставлены преподавателем академии, лично участвовавшего в метеорологическом обеспечении полетов. В ходе решения задачи использовались знания, полученные при изучении математики (числовые характеристики случайной величины – математическое ожидание, дисперсия, среднеквадратичное отклонение, коэффициент корреляции). Обсуждались специализированные понятия: точка росы, дальность видимости, оправдываемость прогноза, понятие метеорологического (эксплуатационного) минимума. Отдельные воспитанники в процессе внеурочной исследовательской деятельности осуществляли более широкое исследование предоставленных рядов данных (вычисление моды и медианы, построение гистограммы распределения). Результаты работы воспитанников были использованы при составлении климатической справки района наблюдения.
Не только компьютерное моделирование дает простор для практикоориентированного обучения. Даже такую тему, как «Устройство компьютера» можно подать в нестандартном ключе. Урок-конференция «Современное состояние и перспективы развития компьютерной техники» позволил не только изучить программный материал, но и проявить творческие способности обучающихся, развить организаторские способности, умение работать в команде. В ходе подготовки группы воспитанников разработали проекты «Компьютер для художника», «Компьютер для музыканта», «Компьютер для программиста» и т. д. Каждая проектная работа обосновывала выбор комплектующих для решения конкретных практических задач. Очень мобилизовал воспитанников факт, что защита проектов проходила в присутствии преподавателей академии, непосредственно участвующих в разработках современных компьютеров и стратегий их применения. Об этом в конце урока и рассказали гости.
Особый интерес у воспитанников вызвало сообщение молодого преподавателя кафедры физики, недавней аспирантки Воронежского государственного университета, принимавшей участие в разработке квантовых компьютеров. В своем сообщении она коснулась вопроса временной сложности вычислений, труднорешаемых задач дешифровки сообщений и принципов организации квантовых компьютеров, позволяющих решать такие задачи за разумное время.
Таким образом, применение такой методики проведения занятий позволяет показать связь теории и практики, вырабатывает навык постановки задач, исследования и тестирования моделей, интерпретации результатов. Степень сформированности этих умений влияет на оценки, выставляемые на уроках.
Литература (пример оформления)
Информатика. Программа для старшей школы : 10 – 11 кдассы. Углубленный уровень / , . – М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. – 200 с.