CC BY
20
Сениченков Юрий Борисович
ИНФОРМАТИКА? А ЧТО ЭТО ТАКОЕ?
Информатика, никого не спрашивая, стала элементом школьного образования. Однако еще есть время обсудить, какой должна быть Школьная Информатика, пока не запустился механизм тиражирования существующего, сложившегося стихийно подхода к преподаванию этой новой для школьного образования дисциплины.
Признания факта широкого распространения вычислительной техники в окружающем нас рукотворном мире Техники еще недостаточно для изучения Информатики в школе. Разнообразные механизмы, машины, электронные устройства всевозможного назначения окружают нас уже почти сто лет, но в школе мы изучаем Физику, прикасаясь к Технике только на примере паровой машины Уатта и детекторного приемника. Среди школьных дисциплин нет технических, и если Информатика - первая, то уже одно это заставляет взглянуть на нее пристально. В то же время школьное образование весьма консервативно, и, скорее всего, мы имеем дело не с революцией, а с укреплением существующих позиций. Это означает, что
Литература Искусство
Общественные науки
Естественные
науки
Технические
науки
школа считает Информатику фундаментальной дисциплиной.
Если цель школьного образования сформировать у молодых людей мировоззрение, позволяющее осознанно выбирать свой жизненный путь, то школьные предметы должны этому способствовать (рисунок 1).
Попробуем ответить на вопрос, нужна ли дополнительная группа «Технические науки» и каково в ней место Информатики.
Как уже отмечалось, проникновение микропроцессоров и компьютеров во все сферы нашей жизни не является основанием для введения новой дисциплины, никак не связанной с формированием мировоззрения. Понятия «информация», «алгоритм», «программа» могут быть рассмотрены в курсе математики, а устройство компьютера, как и устройство радиоприемника, можно объяснить на одном из уроков физики.
Необходимость обучать пользоваться компьютером для подготовки документов, проведения простейших расчетов и освоения других элементов будущей профессиональной деятельности также не является убедительным аргументом. Буквально с каждым днем программы (текстовые редакторы, электронные таблицы и им подобные) становятся все более и более простыми с точки зрения их использования. Для их освоения достаточно практикума, сопровождающего основные школьные дисциплины. Например,
Науки о здоровом образе жизни
Науки о Земле и Космосе
,,,Яа уроках ри^ики мофЯо
изучая русский язык, можно предусмотреть практические занятия по составлению деловых писем и оформлению других документов с помощью какого-либо текстового редактора, на уроках физики можно использовать компьютерные модели, на уроках математики показывать, как машина вычисляет и строит графики. Информатика в этом случае становится обязательным элементом образования всех школьных педагогов и к ученикам приходит через новые типы компьютеров и прикладных программ, то есть через конкретные приложения.
В то же время достаточно убедительным доводом в пользу введения нового цикла дисциплин может служить признание исключительной, революционной роли вычислительной машины в технике. Информатика в этом случае может быть истолкована как наука о вычислительных машинах, сетях, операционных системах, базах данных.
Две рассмотренные точки зрения могут служить основой для составления двух различных программ по изучению школьной информатики.
Первый подход (рисунок 2) знакомит школьника с конкретными прикладными программами. Компьютером называется совокупность вычислительной машины (аппаратная часть компьютера) и используемой операционной системы (программное обес-
печение). О самом компьютере, обеспечивающем работу конкретного приложения, нужно знать ровно столько, сколько требуется для того, чтобы осознанно пользоваться приложением.
Программа курса. Устройство компьютера: вычислительная машина плюс операционная система. Функциональная схема вычислительной машины. Назначение операционной системы. Сферы применения компьютера. Прикладные программы. Интегрированные оболочки. Понятие документа. Хранение и обработка документов. Конкретные приложения.
Достоинства. Практически никаких, за исключением того, что удалось избавиться от необходимости готовить учителей в области Информатики. Каждая школьная дисциплина постепенно сама выберет требуемые приложения и познакомит учащихся с ними в процессе практической работы.
Недостатки. Основным недостатком данного подхода является постоянная зависимость пользователя от конкретных приложений. Унификация подхода потребует выбора конкретного текстового редактора, конкретной базы данных и тому подобного. Например, одним из возможных претендентов на роль универсального приложения является Microsoft Office.
ОплсЛкЛь имеЛЛо 6 млсм&ом быборе гегоо-миба о^Нагл дмя цемаго покамеЛия пом-ъуо&и&емей,
Следовательно, мы ориентируем целую страну именно на этот программный продукт и на долгие годы. Опасность именно в массовом выборе чего-либо одного для целого поколения пользователей.
Второй подход (рисунок 3) опять таки ставит во главу угла компьютер, но в этом подходе уже явно различаются аппаратные и программные средства. В качестве базовых понятий можно выбирать понятия «информация», «алгоритм», «программа». Реальную и быстро меняющуюся аппаратную часть можно быстро заменить моделью, некоторой идеальной вычислительной машиной. Об операционных
Вычислительная машина
системах можно умолчать, ограничившись объяснением их роли, но зато можно поближе познакомиться с системным программным обеспечением на примере компиляторов. В качестве одного из вариантов школьной информатики может служить курс «Алгоритмизация и программирование». Так и хочется назвать книжку Н. Вир-та «Алгоритмы + структуры данных = программы» в качестве прообраза учебника.
Программа курса. История вычислительной техники. Понятие информации. Алгоритм. Конструкция вычислительной машины. Системное программное обеспечение. Прикладное программное обеспечение. Основы программирования. Формальные языки. Введение в Паскаль. Типы данных. Управляющие структуры. Технология создания программ. Сети. Организация работы в глобальных сетях.
Достоинства. Если вновь обратиться к упоминавшейся книге Вирта, то мы увидим, что выбор конкретных алгоритмов позволяет сделать курс замкнутым, четко разделенным на теорию и практику, не стареющим, достаточно полно представляющим специфику области. Сетевая добавка - а это по сути привлекательное приложение - скрасит учебу тех, кто не видит себя в общении с компьютером больше, чем пользователем.
Операционная система
Недостатки. Монолитность курса предполагает его последовательное каждодневное изучение - любой пробел может стать непреодолимым препятствием для понимания последующего материала. В то же время материал курса охватывает лишь небольшую часть представляемой им области знаний, и надо обладать фантазией гения, чтобы в конкретном частном разглядеть целое.
Курсы, реально читаемые в школах, есть нечто среднее между первым и вторым подходом. Меняются изучаемые приложения, алгоритмы, языки. Неизменным остается лишь то, что информатика остается наукой о вычислительных машинах.
Однако существует и другая точка зрения на существо Информатики. Информатика - это наука о возможности механизировать процессы переработки информации, испокон веков считавшиеся прерогативой человека. Сегодня мы имеем дело с продолжением промышленной революции, механизировавшей физический труд. Теперь очередь за трудом умственным. Это революционное изменение в сознании человека, элемент мировоззрения, и поэтому обсуждать эти вопросы следует в школе. С этой точки зрения Информатика - наука фундаментальная, а вычислительная машина ничем не лучше любого другого механизма или устройства, нас окружающего. Роль вычислительной техники при этом нисколько не умаляется, но и не переоценивается, так как переработка информации присуща всему живому миру. Конечно же, методы переработки информации и средства переработки не могут рассматриваться в отрыве друг от друга, это разные стороны единого процесса, но мы хотим подчеркнуть первичность информационных процессов в окру-
жающем нас мире. Смещение акцентов требует изменения названия дисциплины. Ее лучше было бы назвать «Информационные процессы в живой и неживой природе» и отнести к группе «Естественные науки» (рисунок 4). Сама дисциплина может быть представлена несколькими разделами: «Теория информации», «Информатика», «Компьютерное моделирование», в соответствии с тремя ключевыми понятиями «информация», «алгоритм», «модель», вошедшими в нашу жизнь в последние десятилетия. «Понятие алгоритма, подобно понятиям множества и натурального числа, принадлежит к числу понятий столь фундаментальных, что оно не может быть выражено через другие (в частности, теоретико-множественные), а должно рассматриваться как неопределяемое». Эта цитата взята из книги В.А. Успенского и А.Л. Семенова «Теория алгоритмов: основные открытия и приложения» (М.: Мир, 1987 стр. 30). Неопределяемые понятия познаются на примерах. Где, как не в школе, найдется время на обсуждение многочисленных примеров? К сожалению, очень часто школа, не обсуждая суть понятий, спешит их использовать. В свою очередь, университет считает, что вводные понятия уже достаточно подроб-
ЛИЧНОСТЬ
Рисунок 4.
Общественные науки
... любой пробел с&а&ь Яепреофолимым,
но обсуждались в школе, и тоже сразу переходит к «сути дела». В результате хорошие студенты через некоторое время обнаруживают, что умеют делать нечто довольно сложное, но не всегда понимают, а почему именно так нужно делать. Плохие студенты не осознают этого вовсе и пользуются знаниями как заклинаниями. К сожалению, следует признать, что все мы потеряли очень много с прекращением выпуска серии «Новое в жизни, науке, технике. Математика. Кибернетика» издательством «Знание». Отдельные выпуски этой серии служили и служат прекрасными введениями в современные области знаний.
Программа курса. Теория информации: информация, количественное измерение информации, кодирование, каналы связи и передача информации, компьютерные сети. Алгоритмы и программы: механизация вычислений, алгоритм, автомат, алгоритмические языки, основы програм-
мирования, информационные технологии, технология работы в компьютерных сетях. Вычислительные машины: представление информации в вычислительных машинах, введение в математическую логику, системы счисления, функциональная схема и принципы работы вычислительных машин, вычислительная машина как элемент компьютерной сети. Компьютерное моделирование: понятие модели, роль моделей в познании окружающего нас мира, вычислительная техника и моделирование, моделирование в различных областях знаний.
Достоинства. Курс дает возможность из небольших по объему фрагментов, число которых можно увеличивать со временем, построить достаточно правдоподобную картину тех отраслей знаний, что связаны с преобразованием и переработкой информации. В основном школьник имеет дело с фундаментальными понятиями. Практическая ценность курса заключается в том, что школьники на примере программирования осознают роль алгоритмов в процессе познания и практической деятельности. Ведь алгоритмизацию и моделирование можно считать основополагающими элементами человеческой деятельности, роль которых стала особенно заметной с появлением вычислительной техники.
Программы
Системы моделирования и проектирования
Вычислительная техника
Недостатки. Самым главным недостатком является то, что придется перестраивать или существенно дополнять существующий курс математики. Сегодня математика «обслуживает» в основном физику. Она практически идеальна как вводный курс для математического анализа и линейной алгебры, так как подробно обсуждает все необходимые понятия. Нужные же для Информатики дополнительно дискретные структуры в курсе практически отсутствуют.
Подведем итоги. Суть третьего подхода можно коротко изложить следующим образом. Целью курса «Информационные процессы» является изучение фундаментальных понятий «информация», «алгоритм», «модель». В качестве иллюстраций (рисунок 5) рассматриваются различные сети (измерение, кодирование и передача информации), программные комплексы (преобразование информации) и процесс познания и преобразования окружающего нас мира (компьютерное моделирование, вычислительный эксперимент, системы проектирования).
фмецеЛие ЛребуеЛ ¿¿¿меЛеЛия
Ллу&лЛия дмсципмиЛи.
Выбор приложений отражает сегодняшнее положение дел в указанных предметных областях, и именно эта часть курса будет естественным образом изменяться в будущем. По мере расширения наших знаний об информационных процессах в живой природе и обществе можно будет включать новые примеры систем преобразования информации, не сводя их только к техническим.
Сениченков Юрий Борисович, кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры РВКС ФТК СПбГТУ.
НАШИ АВТОРЫ
