CC BY
67
Вестник ДВГСГА. Серия 1. Гуманитарные науки. № 1(2) 2009
УДК 681.3 Ю. П. Штепа
РОЛЬ ОБУЧЕНИЯ РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ПО ИНФОРМАЦИОННОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ИКТ-КОМПЕТЕНТНОСТИ СТАРШЕКЛАССНИКОВ
В статье раскрываются факторы, определяющие роль обучения решению задач по информационному моделированию для формирования ключевых и предметных компетенций выпускника современной школы. Особое внимание уделено развитию творческой составляющей ИКТ-компетентности.
In the article factors determining the roie of instruction in solving information modeling tasks for key and subject competence of a modem school leaver are revealed. Special attention is paid to training of a creative element of information communicative competence.
Практически во всех науках и областях информационной деятельности человека при решении задач широко и эффективно применяется метод информационного моделирования. Функцию обучения школьников информационному моделированию выполняет самый молодой и динамично развивающийся предмет - информатика (на современном этапе «Информатика и информационно-коммуникационные технологии (ИКТ)»). Значительные изменения в его структуру и содержание вносятся примерно каждые пять лет, а споры о приоритетных направлениях развития информатики ведутся непрерывно.
Академик А. А. Кузнецов отмечает, что генеральный путь развития информатики в школе заключен в постоянном повышении ее общеобразовательного потенциала, который в значительной мере связан с формированием умений строить с помощью определенных средств информационные модели, работать с ними и анализировать их. Гораздо более важными, чем частные и очень узкие умения работать с теми или иными средствами информационных технологий, являются умения формализовать, представлять информационные модели с помощью тех средств, которые сейчас информатика имеет на вооружении [9].
По проблеме обучения информационному моделированию ведется активная исследовательская и методическая работа. Вопросам выделения базовых знаний и понятий информационного моделирования школьного курса информатики и дальнейшему совершенствованию содержания этой линии посвящены работы В. К. Белошапки, С. А. Бешенкова, Г. А. Гейна, Т. Б. Захаровой, А. А. Кузнецова, А. С. Лесневского, Н. В. Макаровой, А. В. Могилева, И. Г. Семакина, Н. Д. Угриновича. Предлагаются различные подходы к реализации обучения информационному моделированию в базовом (С. А. Бешен-ков, А. И. Бочкин, Г. А. Гейн, И. В. Галыгина, Н. В. Макарова, Е. А. Ракитина, И. Г. Семакин, Ю. Ф. Титова, Т. Ю. Шеина, О. В. Шкабура) и профильных курсах информатики (Т. Б. Захарова, И. И. Зубко, М. С. Иванова, Е. К. Хеннер, А. П. Шестаков, М. И. Шутикова).
Исследователями Т. А. Бороненко, А. Г. Гейном, А. А. Кузнецовым, М. П. Лапчиком, В. С. Ледневым, И. И. Раскиной, И. В. Роберт, И. Г. СемаКи-ным и др. обоснована роль обучения информационному моделированию в школьном курсе информатики для реализации образовательных целей различного уровня. Как отмечает И. В. Роберт, использование метода информационного моделирования «переводит процесс обучения с уровня «сообщение суммы знаний - усвоение суммы знаний» на уровень «исследовательский подход и прогнозирование результатов экспериментально-исследовательской деятельности», позволяет обучать учащихся самостоятельному «открытию» изучаемой закономерности, вырабатывать обобщенное представление об окружающем реальном мире» [15, с. 34].
Вместе с тем, известно, что российские школьники при наличии достаточно высоких предметных знаний испытывают затруднения в применении этих знаний в ситуациях, близких к повседневной жизни, а также в работе с информацией, представленной в различной форме - в виде таблиц, диаграмм, рисунков, схем. В практике обучения российские школьники практически не встречаются с заданиями, составленными на материале из разных предметных областей, для правильного выполнения которых надо интегрировать разнообразные знания, использовать общеучебные умения, отбирать и использовать адекватные описываемой ситуации способы размышления, анализа, обоснований; с заданиями, в которых неясно, к какой области знаний надо обратиться, чтобы определить способ действий или информацию, необходимую для постановки или решения проблемы; с заданиями, содержащими избыточную информацию или «лишние данные» и др. [4]. А ведь именно эти характеристики присущи и процессу информационного моделирования.
В исследованиях Н. Н. Самылкиной, Т. Н. Суворовой, Е. А. Ракитиной, А. Н. Шаровой и др. отмечается, что знания об одном из важнейших мето-
дов научного познания усваиваются школьниками формально, отвлеченно от информационных технологий и практически не перерастают в умения решать прикладные задачи, каковыми в своем большинстве являются задачи по информационному моделированию с использованием компьютера.
Таким образом, существует большая потребность в проведении более глубоких исследований по проблеме реализации общеобразовательного потенциала информационного моделирования в процессе обучения.
Роль и значимость обучения информационному моделированию определяется многими факторами. Обозначим те факторы, которые на наш взгляд являются наиболее существенными.
Информационное моделирование отражает интенсивный характер межпредметных связей информатики с другими учебными предметами, а понятийный аппарат и метод моделирования имеет широкое использование при изучении практически всех предметов. Как отмечают А. А. Кузнецов, С. А. Бешенков и Е. А. Ракитина, «учебные задачи и ситуации в курсе информатики строятся на базе содержательных постановок задач и учебных информационных моделей, знакомым обучаемым из других учебных курсов. Информатика позволяет взглянуть на них с «информационной» или «алгоритмической» точки зрения, что нередко приводит к углублению и систематизации знаний учащихся, появлению новых ассоциативных связей» [10, с. 6]. Межпредметные связи всемерно содействуют формированию системы научных знаний, обобщенных познавательных умений, широких познавательных интересов и мировоззренческих убеждений школьников.
Происходящие в мире и России изменения в образовании свидетельствуют о смене образовательной парадигмы на личностно-ориентированную, ведущим компонентом которой являются компетенции. Изучение информационного моделирования имеет огромное значение для формирования ключевых и предметных компетенций выпускника современной школы.
В информатике на сегодняшний день выработано определение Некомпетентности, под которой понимается «уверенное владение учащимися всеми составляющими навыками ИКТ-грамотности для решения возникающих вопросов в учебной и иной деятельности, при этом акцент делается на сформированность обобщенных познавательных, этических и технических навыков» [4, с. 4]. Таким образом, суть ИКТ-компетентности состоит в том, что конечным результатом обучения должно стать не понимание того, как функционирует компьютер, а способность использовать его в качестве инструмента решения разнообразных задач, коммуникации, организации деятельности, в частности исследовательской. А это влечет за собой существенное изменение общей методики преподавания и конкретных акцентов, присущих изучению различных предметов.
На анализе перечней умений, достижение которых составляет цель обучения информационному моделированию, выделяемых различными авторами (С. А. Бешенков, Г. А. Гейн, М. П. Лапчик, Н. В. Макарова, И. Г. Сема-кин, Н. Д. Угринович), а также предусмотренных Стандартом среднего (полного) общего образования по информатике, было выявлено, что они большей частью согласуются с компонентами ИКТ-компетентности.
Таблица 1
Соответствие умений, получаемых при изучении информационного моделирования, с компонентами ИКТ-компетентности
Компоненты ИКТ-компетентности [4, с.4] Умения, получаемые при изучении информационного моделирования
Способность использовать инструменты ИКТ для идентификации и соответствующего представления информации Умение оценивать целесообразность использования конкретного вида информационных технологий при составлении модели; Умение эффективно использовать информационные технологии для решения задач по информационному моделированию
Умение собирать и/или извлекать информацию Умение организовать поиск информации, необходимой для решения поставленной задачи
Умение применять существующую схему организации или классификации Умение применять результаты информационного моделирования в практической деятельности
Умение интерпретировать и представлять информацию Умение представлять информацию в виде информационной модели
Умение выносить суждение о качестве, важности, полезности и эффективности информации Умение грамотно интерпретировать результаты информационного моделирования, оценивать адекватность модели
Умение генерировать информацию, адаптируя, применяя, проектируя, изобретая или разрабатывая ее Весь предыдущий комплекс умений, приводящий к созданию модели и последующему ее применению, в т. ч. извлечению из нее необходимой информации
Формулировки ключевых компетенций представляют наибольший разброс мнений, при этом используются как европейская система ключевых компетенций, так и собственно российские классификации (И. А. Зимняя, Л. В. Хуторской и др). Нам наиболее близка точка зрения И. А. Зимней [8], согласно которой разграничены три основные группы компетентностей:
- компетентности, относящиеся к самому себе как личности, как субъекту жизнедеятельности;
- компетентности, относящиеся к взаимодействию человека с другими людьми;
- компетентности, относящиеся к деятельности человека, проявляющиеся во всех ее типах и формах.
Последняя из указанных ключевых компетентностей подразумевает обладание следующими компетенциями:
- компетенция познавательной деятельности: постановка и решение познавательных задач; нестандартные решения, проблемные ситуации - их создание и разрешение; продуктивное и репродуктивное познание, исследование, интеллектуальная деятельность;
- компетенция деятельности: игра, учение, труд; средства и способы
деятельности: планирование, проектирование, моделирование, прогнозирование, исследовательская деятельность, ориентация в разных видах деятельности;
- компетенция информационных технологий: прием, переработка, выдача информации; преобразование информации, владение различными информационными технологиями.
Анализируя приведенный перечень, можно сделать вывод, что обучение информационному моделированию в полной мере «работает» на формирование ключевых компетентностей, относящихся к деятельности человека, проявляющихся во всех ее типах и формах.
Обращает на себя внимание и то, что в качестве необходимых умений и навыков, составляющих основу ИКТ-компетентности, указывается набор операций, которые обычно соотносят с решением творческих задач: видение проблемы; формулировка гипотез; выделение главного; анализ, оценка, интерпретация и фиксация идей; гибкость в подходах; понимание сложных отношений; использование общих моделей; перенос способов решения в новые ситуации и др. [4]. Творческий, исследовательский характер явно прослеживается и у ключевых компетентностей, относящихся к деятельности человека. Из сказанного следует, что обучение информатике, и в частности, информационному моделированию, наряду с достижением учебных целей, должно нести и творческий развивающий эффект.
Анализ нормативных документов, определяющих место и содержание обучения информатике в школе, показал, что изучение «Информатики и ИКТ» на ступени старшей школы имеет следующие тенденции: во-первых, место и содержание данного предмета дифференцировано в зависимости от профиля; во-вторых, «Информатика и ИКТ» как самостоятельный учебный предмет федерального компонента государственного стандарта общего (полного) образования представлена лишь в пяти профилях, тогда как для большинства профилей (8 из 13) она может быть реализована только за счет регионального компонента или элективных курсов.
Вместе с тем, актуальной проблемой сегодняшнего дня является неумение учащихся «работать» с информационными моделями (термин Е. А. Ракитиной [14]). По мнению Н. Н. Самылкиной, учащимся приходится преодолевать противоречие между постоянной потребностью строить и использовать в процессе обучения информационные модели и неумением это делать [16]. Изучение информационного моделирования в рамках только основного образования позволяет учащимся овладеть лишь представлениями об информационном моделировании и умениями типа «проводить вычислительный эксперимент над простейшей математической моделью» и «описывать объект в табличной форме для простых случаев» [12, с. 259].
А. Н. Шарова ясно обозначила возникающую в связи с этим проблему: «Формализм, сводящийся к запоминанию формы, внешней оболочки, минуя суть, в свою очередь, приводит к тому, что не только базовые понятия информатики, но и материал дисциплин предметного блока, которые их используют, остается усвоенным формально, что, соответственно, влечет за собой невозможность формирования у учащихся адекватной научной картины мира, а значит, и ведет к неспособности адаптироваться к условиям постоянно меняющегося информационного общества. Более того, формализм в усвоении знаний по информатике приводит к возникновению психологического барьера перед компьютером» [21, с. 278].
Таким образом, теоретического знакомства с категориальным аппаратом информационного моделирования и работы с готовыми моделями недостаточно для умения создавать модели и ими пользоваться. Как указывают М. Е. Бершадский и В. В. Гузеев [2], в современном мире необходимыми становятся не сами знания, а знания о том, как информацию добывать, интегрировать или создавать. Все это - результаты деятельности, а деятельность - это решение задач.
С точки зрения деятельностного подхода к обучению, ядром и существом учебной деятельности является решение учебных задач. Именно через их решение происходит формирование умений и навыков выполнять практические действия.
На особую роль задач при изучении любого учебного предмета обращают внимание многие педагоги (Г. А. Балл, И. К. Журавлев, В. А. Крупич, И. Я. Лернер, Е. И. Машбиц, А. Л. Столяр, Л. М. Фридман) и психологи (В. А. Крутецкий, В. В. Давыдов, Д. Б. Эльконин). Как указывает В. В. Давыдов, «для формирования учебной деятельности ребенок должен систематически решать учебные задачи» [6, с. 5].
В существующих психолого-педагогических теориях и исследованиях связующим звеном учебных задач и учебной деятельности зачастую выступает цель, однако необходимо обратить внимание на диалектику этой связи.
С одной стороны, учебная задача являет собой цель учебной деятельности. О. Б. Епишева указывает: «Учебная задача - это обобщенная цель деятельности, поставленная (сформулированная) перед учащимися в виде обобщенного учебного задания. ... Учебная задача есть синтез предметной задачи (задач) и учебной цели (целей)» [7, с. 38]. А. Г. Балл и Е. И. Машбиц также указывают, что учебные задачи предъявляются обучаемым для того, чтобы их решение обеспечило достижение целей учения.
С другой стороны, решение учебной задачи является не целью учебной деятельности, а средством достижения этой цели. Цель учебной деятельности состоит в усвоении учебного объекта, а обучения, в свою оче-
редь, - в изменениях, которые должны произойти в субъекте учебной деятельности (обучаемом) в результате решения учебной задачи. Контролю со стороны обучающего подлежит не только и не столько результат решения учебной задачи, сколько процесс ее решения, характеризующий изменения в обучаемом. Л. М. Фридман также указывает, что, если учебная задача становится самоцелью учебной деятельности, то «...обучение сводится в основном к формированию частных умений и навыков в решении отдельных видов задач путем решения многочисленных конкретно-практических задач этих видов... Подлинный успех возможен лишь при опоре на формирование общих способностей к решению любых задач. При этом формирование таких способностей должно сделаться целью обучения, тогда оно станет той основой, на базе которой возможно будет успешно формировать частные умения в решении задач у всех учащихся» [20, с. 200].
Таким образом, сущность учебной задачи раскрывается в двуединстве равноценных аспектов:
1. Учебная задача как способ усвоения объектов учебной деятельности;
2. Учебная задача как средство изменения субъекта учебной деятельности (обучаемого).
В рамках проводимого исследования речь идет об учебных задачах по информационному моделированию, поэтому необходимо определить данное понятие.
Ряд авторов (С. П. Шоленкова, Н. И. Рыжова) трактуют понятия «задача по информатике» и «задача по информационному моделированию» практически как синонимы.
Учебные задачи по информатике, как и по любому другому учебному предмету, направлены на достижение целей обучения данному предмету, в числе которых формирование основ научного мировоззрения; общеучебных и общекультурных навыков работы с информацией; подготовка школьников к последующей профессиональной деятельности; овладение информационными и коммуникационными технологиями как необходимое условие перехода к системе непрерывного образования [13].
Таким образом, цели обучения информатике определяются более широко, чем цели обучения информационному моделированию. Хотя линия информационного моделирования является одной из системообразующих в школьном курсе информатики и большинство разделов курса имеют прямое отношение к моделированию, понятие «учебная задача по информационному моделированию» является родовым понятием, более узким, чем понятие «учебная задача по информатике» и требует уточнения. Для этого необходимо проанализировать, в каких аспектах целесообразно изучение информационного моделирования в курсе школьной информатики.
Исследователи Г. А. Балл, С. А. Бешенков, В. Н. Далингер, В. П. Зинчен-ко, Е. А. Ракитина, Г. К. Селевко, Е. Н. Турецкий, Л. М. Фридман, Н. В. Ширяева отмечают, что в процессе решения задач субъект очень широко использует моделирование как средство их решения. «Моделирование используется в основном при решении неалгоритмических задач для преодоления возникающих в ходе решения трудностей» [20, с. 15].
Как указывают С. А. Бешенков и Е. А. Ракитина, модель создается для получения информации об объекте, необходимой для решения поставленной задачи [3]. В данном контексте моделирование выступает как средство решения задачи. В условии таких задач прямо не указывается на необходимость построения и исследования модели, а решение задачи традиционными средствами может не требовать построения информационной модели, тогда как применение компьютера выявляет такую необходимость.
С другой стороны, модель в научной, учебной, трудовой деятельности является не только средством решения задач, но и ее предметом (Г. А. Балл), продуктом (В. П. Зинченко, Е. А. Ракитина), результатом. В этом случае построение модели выступает требованием задачи.
Содержания задач, для решения которых используется метод моделирования, часто не принадлежат предметной области информатики. Однако их решение в курсе информатики имеет своей целью обучение информационному моделированию как способу описания существенных для анализа свойств изучаемого объекта средствами некоторого языка, целенаправленному информационному процессу и основному компоненту формирования представлений о научных основах информационных технологий.
Обобщая вышесказанное, в дальнейшем под (учебными) задачами по информационному моделированию будем понимать задачи по информатике, в которых целенаправленной деятельностью обучаемого является построение, преобразование, исследование информационной модели, выступающей средством или результатом решения задачи.
На основе классификации информационных моделей С. А. Бешенкова и Е. А. Ракитиной [3], типологическим признаком которой является язык описания модели, задачи по информационному моделированию школьного курса информатики можно разделить на три группы: задачи на построение и исследование дескриптивных моделей, задачи на построение и исследование смешанных моделей и задачи на построение и исследование наглядных моделей.
На наш взгляд, наиболее подходящим программным средством для обучения построению и исследованию компьютерных моделей являются универсальные программные среды. Во-первых, на сегодняшний день они наиболее широко востребованы и всегда есть под рукой практически на лю-
бом компьютере. Во-вторых, их возможности в полной мере обеспечивают автоматизацию деятельности на уровне, достаточном для школьников. В-третьих, использование универсальных программных сред как средства построения и исследования информационных моделей способствует совершенствованию навыков работы в области информационных технологий.
При всем многообразии учебников и прилагающихся к ним практикумов для старшей школы, ни один из них не содержит сколько-нибудь полной совокупности разнообразных и разноуровневых задач, позволяющих в полной мере достигать практические цели обучения информационному моделированию.
Анализ содержания перечня практических работ базового курса информатики позволил произвести отбор тех из них, которые можно реализовать в виде решения задач по информационному моделированию в универсальных программных средах (табл. 2.; условные обозначения: ТП - текстовый процессор, ЭТ - электронные таблицы (табличный процессор), ГР -графический редактор, СУБД - системы управления базами данных, ВС -встроенные средства).
Таким образом, задачи по информационному моделированию обладают огромным образовательным потенциалом, как в формировании и развитии предметных и общеучебных умений, так и в сфере творческого развития личности учащихся. Однако на сегодняшний день объем и разнообразие задачного аппарата по информационному моделированию на базе универсальных программных сред лишь в малой степени содействуют реализации этого потенциала, а особенно его творческой составляющей.
На наш взгляд, возможности задач по информационному моделированию для развития творческих способностей заключаются в их сходстве и взаимопроникновении с творческими задачами как таковыми и реализации на этой базе системы задач по информационному моделированию для обучения информатике учащихся старших классов.
Взаимосвязь моделирования и творчества отмечают многие ученые. Так очень показательным является высказывание А. А. Кулинича: «Решение творческой задачи можно рассматривать как познавательный процесс, цель которого заключается в поиске модели, способной объяснить исследуемые процессы» [11].
Создание моделей - это всегда «нечетко поставленные задачи», фиксирующие только структуру их решения или отдельные элементы. Как указывает О. В. Шкабура, «в рамках содержательной линии «Формализация и моделирование» решается задача практического развития навыков решения так называемых «непоставленных» учебно-познавательных задач с использованием программных средств» [22, с. 131].
Таблица 2
Практические работы базового курса информатики старшей школы, реализуемые в виде решения задач по информационному моделированию
№ п/п Название практической работы Задача по информационному м одел и рова н и ю Программная среда
Тема: Информационные модели
1 Формализация текстовой информации Задача на построение дескриптивной модели на естественном языке ТП
2 Представление данных в табличной форме Задача на построение табличной модели тп, эт
3 Представление информации в форме графа Задача на построение иерархической или сетевой модели ГР, ВС графики ТП
4 Представление последовательности действий в форме блок-схемы Задача на построение модели в виде блок-схемы
5 Представление зависимостей в виде формул Задача на построение математической модели ЭТ
6 Исследование математических моделей
7 Исследование биологических моделей
Тема: Информационные системы. СУБД
8 Создание структуры табличной базы данных. Задача на построение табличной модели СУБД
9 Осуществление ввода и редактирования данных.
10 Формирование запросов на поиск данных в среде системы управления базами данных. Задача на построение логической модели
11 Создание, ведение и использование баз данных при решении учебных и практических задач. Задача на построение табличной модели, на построение логической модели
Тема: Средства и технологии создания и преобразования информационных объектов
12 Создание, редактирование и форматирование текстовых документов различного вида. Задача на построение дескриптивной модели на естественном языке ТП
13 Использование средств деловой графики для наглядного представления данных. Задача на построение табличной модели, задача на построение наглядной модели в виде графика, диаграммы ЭТ, ВС построения диаграмм ТП
14 Решение расчетных и оптимизационных задач с помощью электронных таблиц. Задача на построение табличной модели, задача на построение математической модели ЭТ
15 Создание, редактирование и форматирование графических изображений. Задача на построение наглядной модели ГР
В деятельность по решению задач по информационному моделированию практически всегда включается доопределение, достраивание условия задачи, поиск отсутствующих данных, подходов к решению, необходимость уточнения цели, условий, требований и ограничений задачи, выделение существенных признаков из множества случайных. Недостаток и нечеткость в представлении исходных данных задач по информационному моделированию позволяет говорить о них как о задачах с некорректно представленной информацией, а следовательно и об их сходстве с творческими задачами.
Рассмотрим возможность реализации задач по информационному мо-
делированию в виде творческих задач сообразно их типологии по целевой установке.
Неотъемлемыми этапами процесса информационного моделирования являются формализация и проведение компьютерного эксперимента, что делает задачи по информационному моделированию сопоставимыми с исследовательскими задачами. Сопутствующими процессу моделирования являются и действия по составлению плана исследования или плана решения проблемы, применение научных методов, планирование и проведение наблюдений и измерений. Включение в систему задач на формулирование задачных ситуаций и проблем для дальнейшего моделирования обеспечит одновременно и развитие креативных способностей и более глубокое усвоение информационного моделирования.
Задачам на прогнозирование соответствуют задачи математического прогностического моделирования, а также могут быть сопоставлены задачи на прогностическое моделирование деятельности, внешнего вида и других характеристик объекта в форме дескриптивных моделей на естественном языке, смешанных моделей (например, блок-схема деятельности) и наглядных моделей.
Задачи на оптимизацию сопоставимы с задачами оптимизационного математического моделирования, а также реализуются при поиске оптимального варианта представления модели или оптимального способа, среды, инструментов решения задачи моделирования.
Задачи на разработку алгоритмов находят свое воплощение в задачах на построение словесных и графических моделей процессов и деятельности, моделей алгоритмов в виде блок-схем, а также при разработке алгоритмов решения задач по моделированию.
Задачи на построение формально-логической модели являются ничем иным как логическими задачами. Решение задач на построение структурной модели включает в себя структурирование, классифицирование, систематизацию объектов. По мнению О. В. Шкабура, «формирование навыков структуризации и формализации исходной информации является необходимым условием для подготовки обучающихся к решению задач исследовательского характера, в которых элемент творчества проявляется уже на этапе выделения полезной исходной информации, ее адекватного представления в соответствии с конкретизированной целью и средствами решения задач» [22, с. 133].
Существует ряд задач по информационному моделированию, в которых принимается решение на основе анализа различных условий, установления причинно-следственных связей и закономерностей. Таким образом, множество творческих логических задач и множество задач по информаци-
онному моделированию имеют большую область пересечения.
Конструкторские задачи воплощаются в комбинировании, конструировании компонентов модели под заданную цель, например, в задачах графического моделирования, при конструировании поисковых запросов к информационной модели, представленной в базе данных и т. д.
Задачи на рецензирование при обучении информационному моделированию могут быть реализованы как отдельный вид задач, так и быть включены в процесс моделирования на этапе тестирования и анализа модели. В первом случае речь идет о работе с уже готовыми моделями (обнаружение и опровержение ошибок, проверка и оценка процесса решения и результата), а во втором случае рецензирование совпадает с анализом полученной модели на непротиворечивость и адекватность объекту и цели моделирования.
Таким образом, задачи по информационному моделированию характеризуются как особенностями структуры, так и видами деятельности по их решению, позволяющими говорить о взаимно многозначном соответствии задач по информационному моделированию творческим задачам. Из этого заключения следует, что обучение решению задач по информационному моделированию, реализованных в виде творческих задач, потенциально влияет на развитие креативных способностей учащихся. Взаимосвязь между задачами по информационному моделированию, творческими задачами и развиваемыми в результате обучения их решению компонентами креативных способностей можно представить в виде многомерной модели (рисунок).
Виды задач
по информационному
моделированию:
ДМ - дескриптивное моделирование СМ - смешанное моделирование ИМ: - ваглядное моделирование
Креативные способности:
Б - беглость Г - гибкость О - оригинальность
К - критичность
Задачи по информационному моделированию
Рисунок - Модель взаимосвязи творческих задач, задач по информационному моделированию и развиваемых компонентов креативных способностей
Для развития креативных способностей необходимо применять не отдельно взятые задачи, а систему творческих задач. Предметные знания и умения также становятся следствием работы над учебными задачами, организованными в систему.
Проблема использования систем учебных задач и процесса их конструирования наиболее разработана в теории и методике обучения математике (А. Д. Белова, Я. И. Груденов, Н. В. Кононенко, Н. А. Копытов, А. А. Максютин, 3. П. Мотова, А. Е. Мухин, Г. И. Саранцев, Р. С. Черкасов, Н. Д. Черняева, П. М. Эрдниев). Существует ряд работ по разработке систем задач по информатике: в общем виде - система задач для курса информатики С. П. Шо-ленковой и теоретическая модель системы задач по информатике Н. И. Рыжовой, а также более узконаправленные - для сельской школы (Л. В. ВятКи-на), при использовании метода информационного моделирования в обучении (И. В. и Л. В. Галыгины), прикладного содержания (Т. Я. Зелинская), направленная на развитие продуктивного мышления (И. В. Кирьякова), формирующая информационную культуру учащихся (Е. А. Смагина) и др.
Однако ни в одном из изученных исследований не раскрыта проблема конструирования и использования системы задач по информационному моделированию для развития креативных способностей учащихся.
Полагая, что система учебных задач, направленная на развитие креативных способностей учащихся, должна являться системой творческих задач, обоснуем возможность построения системы учебных задач информационного моделирования по принципам систематизации творческих задач, внося по необходимости коррективы в их формулировку.
Принцип полноты
Ранее было обосновано, что задачи по информационному моделированию могут быть адекватно представлены как творческие задачи, а потому позволяют реализовать принцип полноты системы творческих задач.
С другой стороны, принцип полноты для системы учебных задач состоит в том, что в системе присутствуют задачи на все изучаемые понятия, факты или способы деятельности [5]. Следовательно, в систему должны быть включены задачи по информационному моделированию всех типов согласно классификации, представленной выше, и охватывающие разные области знания и сферы деятельности, межпредметные связи, вымышленные и реально существующие ситуации.
Принцип наличия процедур творческой деятельности
Согласно данному принципу, развитие творческих способностей учащихся достигается в результате усвоения знаний об основных этапах творческого процесса и сознательного выполнения этих этапов.
Вместе с тем, знание и умение пользоваться общей структурой дея-
тельности по созданию компьютерной модели является обязательным при решении задачи по информационному моделированию. Как указывает И. Г. Семакин, «Технологическая цепочка моделирования неоднократно должна быть пройдена и, таким образом, прочно усвоена. В то же время следует неустанно отмечать тот факт, что в моделировании, как и в науке в целом, нет проторенных путей, и конкретное наполнение технологической цепочки каждый раз будет иным. Это особенно важно, поэтому круг рассматриваемых вопросов должен быть достаточно широким. В противном случае не создастся полного представления о технологии компьютерного моделирования» [12, с. 391].
Сравнительный анализ основных этапов компьютерного моделирования и структуры творческого процесса позволяет сделать вывод о том, что процесс моделирования легко вписывается, согласуется с творческим процессом. Различия выражаются лишь в терминологии соответствующей науки и детализации этапов. Создавая и исследуя модель согласно всем этапам, учащийся параллельно учится осознавать и разрешать проблему, осуществляя поиск необходимых для этого данных, выдвигая гипотезы, экспериментируя с полученной моделью, проверяя и оценивая ее, т. е. выполняя и все те этапы, которые присущи творческому процессу. Кроме того, важнейшие неформализуемые творческие компоненты - постановка задачи или реализация проблемной ситуации, самостоятельная выработка критериев отбора нужных, приводящих к решению операций, генерация догадок и гипотез в процессе поиска основной идеи, интерпретация формального решения, понимание и др. - являются неотъемлемыми компонентами процесса моделирования [19].
Таким образом, данный принцип можно сформулировать как принцип наличия процедур деятельности по решению задач информационного моделирования и творческой деятельности.
Принцип возрастающей сложности подразумевает построение многоуровневой системы творческих задач. Однако требование построения учебной деятельности «от простого к сложному» составляет суть и обще дидактического принципа доступности.
Интересна точка зрения Е. А. Смагиной [18], согласно которой повышение уровня сложности задач по информатике обеспечивается широтой переноса внутрипредметных и межпредметных знаний. Так, в задачах репродуктивного уровня в формулировке задачи объявляется необходимость применения конкретных знаний предметной области и программные средства, которые необходимо применить. Для решения задач вариативного уровня необходимо применить не только конкретные знания, но и полученные ранее из той же предметной области. В задачах исследовательского уровня
необходимо применение знаний сразу из нескольких предметных областей, при этом отсутствуют указания о способе их решения, а учащиеся самостоятельно осуществляют подбор исходных данных.
Соглашаясь с тем, что расширение зоны переноса внутрипредметных и межпредметных знаний объективно усложняет решение задачи, отметим, что задачи информационного моделирования практически всегда имеют межпредметный характер, а потому требуют подключения знаний из той предметной области, которой принадлежит их фабула. Вместе с тем, их решение практически невозможно без применения полученных ранее знаний по информатике. Поэтому задачи по информационному моделированию, согласно уровневой дифференциации Е. А. Смагиной, относятся к наиболее высокому уровню - исследовательскому.
И. Г. Семакин и Т. Ю. Шеина [17] выделяют три типа задач из области информационного моделирования, которые по возрастанию степени сложности для восприятия учащимися располагаются в таком порядке:
«1) дана информационная модель объекта; научиться ее понимать, делать выводы, использовать для решения задач;
2) дано множество несистематизированных данных о реальном объекте (системе, процессе); систематизировать и, таким образом, получить информационную модель;
3) дан реальный объект (процесс, система); получить информационную модель» [17, с. 166].
Задачи первого и частично второго уровня учащиеся решают в базовом курсе средней школы. По нашему мнению, на ступени старшей школы учащимся должны предназначаться задачи второго уровня с некорректно представленной информацией, а также задачи третьего уровня.
Принцип учета индивидуальных особенностей обучаемых (свободы выбора)
Свобода выбора задач в соответствии с профессиональной направленностью, интересами и мотивами учащихся может быть обеспечена включением в систему задач по информационному моделированию, охватывающих разные области знания и сферы деятельности человека и широко реализующих межпредметные связи.
Таким образом, можно говорить о возможности построения системы учебно-творческих задач по информационному моделированию в соответствии с описанными четырьмя принципами, раскрывающимися в двуединст-ве творческого компонента и компонента информационного моделирования, применение которой на ступени старшей школы будет способствовать повышению ИКТ-компетентности школьников.
Литература
1. Балл, Г. А. Теория учебных задач: Психолого-педагогический аспект / Г. А. Балл. -М.: Педагогика, 1990. - 184 с.
2. Бершадский, M. Е. Дидактические и психологические основания образовательной технологии / M. Е. Бершадский, В. В. Гузеев / М.: Центр «Педагогический поиск», 2003. -256 с.
3. Бешенков, С. А. Информатика. Систематический курс. Учебник для 10-го класса / С. А. Бешенков, Е. А. Ракитина. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.-432 с.
4. Бурмакина, В. Ф. Материалы курса «Как готовиться к тестированию по проверке ИКТ-компетентности школьников»: лекции 1-4 / В. Ф. Бурмакина, И. Н. Фалина. - М.: Педагогический университет «Первое сентября», 2007. - 64 с.
5. Гузеев, В. В. Методы и организационные формы обучения / В. В. Гузеев. - М.: Народное образование, 2001. - 127 с.
6. Давыдов, В. В. Учебная деятельность, состояние и проблемы исследования // Вопросы психологии. - 1991. - № 6. - С.5 - 13.
7. Епишева, О. Б. Технологии обучения математике на основе формирования приемов учебной деятельности: Теоретические основы: учебное пособие для студентов пед. вузов по специальности 010100 - математика / О. Б. Епишева. - Тобольск: ТГПИ, 1998. - 158 с.
8. Зимняя, И. А. Ключевые компетенции - новая парадигма результата современного образования [Электронный ресурс] / И. А. Зимняя, http://www.edu-zone.net/show/80907.html
9. История и перспективы школьной информатики в России (Интервью с академиком РАО А. А. Кузнецовым) / Вестник Московского городского педагогического университета. Серия «Информатика и информатизация образования». - 2004. - № 2 (3). - С. 6-11.
10. Кузнецов, А. А. Современный курс информатики: от элементов к системе / А. А. Кузнецов, С. А. Бешенков, Е. А. Ракитина. - Информатика и образование. - 2004. - № 1. -С. 1-7.
11. Кулинич, А. А. Решение творческих задач с использованием модели понятийной системы субъекта [Электронный ресурс] / А. А. Кулинич. http://www. ipras. ru/ponomarev/ abstracts_rus/ Posters/Kulinich. pdf
12. Лапчик, M. П. Методика преподавания информатики: Учеб. пособие для студ. пед. вузов / М. П. Лапчик, И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер; Под общей ред. М. П. Лапчика. - М.: Издательский центр «Академия», 2001. - 624 с.
13. Леднев, В. С. О теоретических основах содержания обучения информатике в общеобразовательной школе / В. С. Леднев, А. А. Кузнецов, С. А. Бешенков // Информатика и образование. -2000. - № 2. - С.13-16.
14. Ракитина, Е. А. Построение методической системы обучения информатике на дея-тельностной основе / Дис. ... д-ра пед. наук: 13.00.02. М.: 2002. -485 с.
15. Роберт, И. В. Современные информационные технологии в образовании: дидактические проблемы; перспективы использования / И. В. Роберт. - М: Школа-Пресс, 1994. -204 с.
16. Самылкина, H. Н. Методика преподавания содержательной линии «Моделирование и формализация» / Информатика и образование. - 2003. - № 2. - С.25-31.
17. Семакин, И. Г. Преподавание базового курса информатики в средней школе. Методическое пособие / И. Г. Семакин, Т. Ю. Шеина. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. -496 с.
18. Смагина, Е. А. Построение системы задач, формирующей информационную культуру учащихся: Дис. ... канд. пед. наук. Москва, 2005. - 133 с.
19. Тюхтин, В. Взаимодействие человека с ЭВМ в решении творческих задач [Электронный ресурс] / В. Тюхтин. http://www. technotronic. org/compochelovek_31_1987. html. Проверено 16.09.08
20. Фридман, Л. М. Логико-психологический анализ школьных учебных задач / Л. М. Фридман. - М.: Педагогика, 1977. -208 с.
21. Шарова, А. Н. О проблеме формализма в усвоении знаний по информатике в профильной школе / А. Н. Шарова // Математика и информатика: наука и образование: Межвузовский сборник научных трудов. Ежегодник. Вып. 7. - Омск: Изд-во ОмГПУ, 2008. - С. 277-281.
22. Шкабура, О. В. Формирование у учащихся обобщенной стратегии решения задач в процессе изучения основ информационного моделирования в базовом курсе информатики: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02/О. В. Шкабура.-Омск, 2000. - 191 с.
