Использование системы творческих заданий на уроках информатики при изучении темы «Логические и физические основы ЭВМ» Текст научной статьи по специальности «Науки об образовании»

УДК 378.147:37.025/26 ББК 74.480.26-266 К 57

Коджешау М.А.

Кандидат педагогических наук, доцент кафедры прикладной математики, информационных технологий и информационной безопасности факультета математики и компьютерных наук Адыгейского государственного университета, Майкоп, тел. (8772) 593904

Использование системы творческих заданий на уроках информатики при изучении темы «Логические и физические основы ЭВМ»

(Рецензирована)

Аннотация. Рассматриваются актуальные вопросы расширения методического инструментария обучения информатике, перехода от традиционного обучения к системе творческих заданий и использованию исследовательских задач при изучении темы «Логические и физические основы ЭВМ».

Ключевые слова: логический преобразователь, двоичный одноразрядный сумматор, таблица истинности, творческая задача, творческое мышление, функциональная схема.

Kodzheshau M.A.

Candidate of Pedagogy, Associate Professor of Department of Applied Mathematics, Information Technologies and Information Security of the Mathematics and Computer Science Faculty, Adyghe State University, Maikop, ph. (8772) 593904

Use of system of creative tasks at informatics lessons in learning the subject "Logical and Principal Physics of the Computer"

Abstract. Topical issues of expansion of methodical tools of training in informatics, transition from traditional tutoring to system of creative tasks and use of research tasks are considered in learning the subject "Logical and Principal Physics of Computer".

Keywords: logical converter, binary single-digital adder, table of a truth, creative task, creative thinking, the function chart.

При изучении в школьном курсе информатики темы устройства ЭВМ, логических и физических принципов организации ее работы традиционно используются задачи репродуктивного характера. В то же время содержание учебного материала позволяет разработать такую систему творческих заданий, которая может существенно повлиять на степень понимания и усвоения указанного учебного материала. Сложность преподавания этой темы заключается в том, что устройство компьютера представляется в основном по схемам, и у учащихся возникают трудности в осмыслении того, что находится и происходит внутри «черного ящика». К сожалению, наглядный показ «внутренностей» компьютера ничего не объясняет. Важность понимания процессов, происходящих в компьютере, требует внесения определенных корректив в методику традиционного преподавания информатики в целом и рассматриваемого раздела, в частности. Таким средством изменения траектории мышления обучающихся в данной ситуации можно считать систему творческих заданий, ее классификацию по уровням сложности. Заметим, что изучение таких подходов в обучении информатике является составной частью дисциплины «Методика преподавания информатики в школе» для студентов специальности «Математика». Формирование у будущих учителей информатики навыков и опыта работы с системами творческих задач, на наш взгляд, расширит их методический багаж, позволит применить полученные знания на практике.

Для понимания возможности реализации нетрадиционного подхода к рассматриваемой теме достаточно проследить тот перечень задач, который обычно предлагается учителями информатики на практических занятиях при изучении физических и логических основ ЭВМ, и сопоставить его с возможностями формулировки и решения творческих задач по рассматриваемой теме.

Анализ современной литературы показывает, что точного определения понятия «творческое задание» в методике преподавания пока нет. Например, Дж. Брунер творческим счи-

тает любое действие, которое эффективно и вызывает удивление. В.И. Андреев определяет творческое задание как такую организацию деятельности учащихся, которая направлена на развитие их творческих способностей и реализацию интеллектуальных инициатив. При этом предполагается наличие некоторой проблемы, вопроса, однозначного ответа на который нет [1, 2]. Творческий характер является неотъемлемой частью системы обучения и требованием к любой задаче (заданию). Занятия по информатике предполагают такое применение компьютеров, которое позволяет обучающимся заниматься исследовательской работой при решении задач из физики, математики и других наук.

Творческая задача - это задача, для выполнения которой требуется изменение изученных правил или самостоятельное составление новых правил и в результате решения которой создаются субъективно или объективно новые системы - информация, конструкции, вещества, явления, произведения искусства. При этом следует учитывать следующие положения:

1. Хотя этап сбора информации, а также реализации принятого решения здесь фактически выведены за рамки научного рассмотрения, сам процесс анализа, переработки исходных условий и порождения творческого решения исследован весьма подробно [1].

2. Объем невербализованной активности значительно превосходит по объему вербальную продукцию. Невербализованный компонент мышления имеет сложную динамичную структуру.

3. На основе этой невербализованной деятельности создается неосознанное психическое отражение задачи (невербальный смысл).

4. Имеет место перенос неосознаваемых результатов исследовательской деятельности из одной ситуации в другую без их вербализации.

5. Невербальные предвосхищения и отражения - это части единого механизма, регулирующего поисковую деятельность.

6. В игровых ситуациях развертывается процесс прогнозирования невербализованных смыслов действия для противника (рефлексия), а не только его целей.

7. Выделен особый класс познавательных потребностей, возникающих по ходу исследовательской деятельности и опредмечивающихся в продуктах невербализованной исследовательской деятельности.

8. Структура и механизмы неосознаваемого психического отражения меняются при переходе к более высокому уровню овладения данным видом деятельности.

9. За вербальным пониманием стоит невербальное.

10. Вербализованное отражение может быть обобщением невербализованных отражений.

11. Существуют определенные критерии, определяющие вербализацию.

12. Вербализованное и невербализованное отражения оказывают различное влияние на организацию поиска решения задачи, они по-разному могут быть переносимы из одной ситуации в другую.

13. Необходимо использовать сложные представления о стадиях (этапах, фазах) решения задачи. Период невербализованного поиска решения неоднороден.

14. Психологические исследования изобретательской деятельности тоже представляют определенный интерес [2]. Умение по-новому оценить условия задачи, переформулировать их, уточнить - важный элемент мышления (особенно творческого).

Изучение темы «Логические и физические основы ЗВМ» традиционно строится по схеме: основные устройства ЭВМ, элементы математической логики, физические основы ЭВМ. Использование крупноблочного метода изложения, позволяющего соединить взаимосвязанные элементы всех трех названных компонентов, на практике оказывается наиболее эффективным. Такое изложение позволяет сформировать систему творческих и исследовательских задач, использовать элементы опережающего обучения [4].

Рассмотрим примеры задач разного уровня по теме «Логические основы ЭВМ».

Задача № 1. Начертите схему одноразрядного двоичного сумматора и, используя таблицы истинности входящих в нее элементарных преобразователей информации, составьте таблицу истинности устройства. Исходные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1

Таблица исходных данных

Преобразователь

Таблица истинности

А & Х

В

А В Х

1 1 1

1 0 0

0 1 0

0 0 0

А 1 Х

В

А В Х

1 1 1

1 0 1

0 1 1

0 0 0

Х

А

Х= А

1 0

0 1

Х

А В Х

1 1 0

1 0 1

0 1 1

0 0 1

Х

А В Х

1 1 0

1 0 0

0 1 0

0 0 1

Для выполнения задания репродуктивного уровня составляется требуемая схема устройства и определяются значения сигналов на выходах:

а) при Рг-.1=0:

б) при Рг-.1=1:

a b Pi-i

А В С Р

0 0 1 0

0 1 0 1

1 0 0 1

1 1 1 1

А В С Р

0 0 0 0

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 0 1

Задача № 2. Составьте функциональную схему логического устройства, выполняющего сложение трех двоичных чисел. Составьте таблицу истинности. Соответствует ли полученная вами таблица правилам вычисления суммы чисел в двоичной системе счисления?

Задача № 3. Возможна ли разработка устройства, производящего деление, умножение и сравнивание чисел в двоичной системе счисления. Если да, то разработайте такое устройство. Докажите корректность его работы.

В рамках этой темы также рассматривается такое понятие, как переключательные сжимы. Традиционно практикум по схемам включает задачи на составление формул по готовым схемам или схем по несложным формулам.

В качестве примера рассмотрим следующие задачи.

Задача № 4. По данной функциональной схеме составить логическую формулу:

Задача № 5. Составить формулу для переключательной схемы:

о-

у

у

-О

х

Z

t

Разработка системы творческих задач позволит перейти на более высокий уровень в работе с переключательными схемами. Рассмотрим пример задачи, требующей творческого и исследовательского подхода.

Задача № 6. Укажите номер верного ответа. Структурная формула для переключательной схемы

имеет вид: 1. (С ^ А) 0 (С ^ В); 2. (А ^ С) = (С ^ В); 3. (С ^ В) = (В ^ С);

4. (А ^ С) 0 (В ^ С); 5. (А ^ С) = (В ^ С).

Таким образом, для эффективного изучения рассматриваемой темы необходимы не только отдельные творческие задачи (задания), а системы творческих исследовательских задач, с которыми студенты должны быть ознакомлены, в процессе использования которых в профессиональной деятельности возможно формирование и развитие у учащихся творческого мышления. На наш взгляд, системы творческих заданий могут быть основой учебной деятельности по каждой теме, не только по информатике, но и в каждом школьном предмете.

Примечания:

1. Хуторской А.В. Педагогическая инноватика: методология, теория, практика: науч. изд. М.: Изд-во УНЦ ДО, 2005. 222 c.

2. Хуторской А.В., Маслов И.С., Завьялова О.А. Дистанционный курс центра дистанционного образования «Эйдос». Как разработать творческие задания для уроков. 2005. URL: http://www.eidos.ru/journal/2005/0421. htm

3. Спиридонов В.Ф. Психология мышления: решение задач и проблем: учеб. пособие. М.: Генезис, 2006. 319 с.

4. Лыскова В.Ю., Ракитина Е.А. Логика в информатике. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2004. 160 с.

References:

1. Khutorskoy A.V. Pedagogical innovation: methodology, theory and practice (scientific edition). M.: UNTs DO Publishing House, 2005. 222 pp.

2. Khutorskoy A.V., Maslov I.S., Zavyalova O.A Distance learning course of Eidos distance education center. How to develop creative activities for lessons. 2005. URL: http://www.eidos.ru/journal/2005/0421.htm

3. Spiridonov V.F. Psychology of thinking: problemsolving: a textbook. M.: Genesis, 2006. 319 pp.

4. Lyskova V.Yu., Rakitina E.A. Logic in computer science. M.: Laboratory of Basic Knowledge, 2004. 160 pp.