CC BY
57
Троицкая О.Н.
Северный (Арктический) федеральный университет им. М.В.Ломоносова, г. Архангельск, к.п.н., доцент, доцент кафедры экспериментальной математики и информатизации образования,
о . йойзкауа @ narfu.ru
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КАЧЕСТВЕННЫХ ЗАДАЧ ПРИ ОБУЧЕНИИ ИНФОРМАТИКЕ В ОСНОВНОЙ ШКОЛЕ
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
Житейские знания в области информатики и ИКТ, источники житейских знаний в области информатики и ИКТ, сосуществование житейских знаний с научными, средства интеграции субъектного и общественного опытов, качественные задачи информатики.
АННОТАЦИЯ
В статье обосновано наличие у учащихся основной школы житейских знаний в области информатики и ИКТ, определены их источники, состав и причины существования. Уточнено, что житейские знания в области информатики и ИКТ являются составной частью субъектного опыта учащихся и имеют качественный характер. Доказана целесообразность применения качественных задач информатики как средств интеграции субъектного опыта и общественного.
Информационные технологии и информатика стремительно проникли во все сферы деятельности: в образование, медицину, средства массовой информации. Компьютер стал не только средством обучения, но и непосредственным помощником человека при решении различных возникающих проблем. Изменение роли компьютера обусловлено также постановкой Государственным образовательным стандартом 2004 г. задачи формирования готовности учащихся использовать усвоенные знания, умения и способы деятельности в реальной жизни для решения практических задач. Это положение усиливается и в Федеральном Государственном образовательном стандарте 2010 г.: «развитие умений применять изученные понятия, результаты, методы для решения задач практического характера и задач из смежных дисциплин с использованием при необходимости справочных материалов, компьютера, пользоваться оценкой и прикидкой при практических расчётах» [1].
Решение поставленной задачи возможно осуществить различными способами. Так, например, можно разработать методику обучения информатике, которая позволяет учитывать субъектный опыт учащихся, связанный с решением житейских проблем с помощью средств информационных и коммуникационных технологий.
Как показывают результаты исследований психологов (Д. Канеман, П. Словик, Р. Солсо, А. Тверски, Д. Халперн) в обыденных ситуациях принятия решений люди предпочитают обращаться к приобретённым в процессе жизнедеятельности знаниям (житейским знаниям), а не к научным. Следовательно, для того, чтобы сформировать готовность учащихся к применению знаний по информатике на практике, необходимо не игнорировать факт наличия у учащихся житейских знаний, а учитывать его с целью построения обучения информатике на основе житейских знаний учащихся.
Анализ методической литературы и опыт общения со школьниками показали, что есть два основных источника житейских знаний в области информатики и информационных и коммуникационных технологий (далее ЖИЗ): 1) собственный опыт использования понятий информатики и средств информационных и коммуникационных технологий в жизненных ситуациях; 2) восприятие информации об опыте использования средств информационных и коммуникационных технологий в жизненных ситуациях других людей через фильмы, журналы, общение со взрослыми и т.д.
Первые представления о возможности применения средств информационных и коммуникационных технологий начинают складываться у детей в самом раннем возрасте (от 1 до 3 лет). Источником этих представлений являются различные житейские ситуации: наблюдение за процессом включения родителями мультфильма на компьютере или DVD-
проигрывателе, за поведением старшего брата в процессе компьютерной игры и папы при получении им электронной почты и т.д. Затем дети начинают осмысливать важность и полезность компьютера в жизни семьи (с 3 до 7 лет). Поиск необходимой информации, возможность общения родителей с использованием программы Skype с находящимися далеко людьми, скачивание любимых песен и мультфильмов — это далеко не полный перечень возможностей компьютера. В этот же период дети начинают самостоятельно работать с компьютером. Многие из них увлекаются компьютерными играми, осваивая при этом приемы работы с клавиатурой, мышью, знакомясь с интерфейсами различных программ. В дальнейшем знакомство со средствами ИКТ и их возможностями происходит в школе. Согласно ФГОС 2010 г, в рамках изучения курса «Технология» предполагается практика работы на компьютере, благодаря которой учащиеся научатся «пользоваться компьютером для поиска и воспроизведения необходимой информации; ... для решения доступных учебных задач с простыми информационными объектами (текстом, рисунками, доступными электронными ресурсами)» [1].
В возрасте 11-12 лет (5-6 классы) дети не только применяют в обыденной речи термины информатики (например, информация, программа, модель, сеть), но и начинают использовать компьютер при подготовке к урокам истории, природоведению и др. Они обращаются к поисковым системам (Yandex, Google) при поиске ответов на отдельные вопросы и пишут доклады, рефераты по заданным школьными учителями темам.
Эти выводы подтверждаются опытом общения с детьми разного возраста, а также результатами психолого-педагогических исследований. Так, по словам учителя начальных классов В.В. Козловой, «современные школьники, которые с детства играют с компьютерными приставками, электронными игрушками, компьютер воспринимают также естественно, как простейшие бытовые предметы. Он привлекателен для детей, как любая новая игрушка, и именно так они в большинстве случаев смотрят на него. Поэтому у младших школьников практически нет психологического барьера перед этой техникой» [2].
Таким образом, можно сделать вывод о том, что к началу изучения информатики в основной школе учащиеся обладают богатым и достаточно действенным собственным опытом оперирования житейским знаниями в области информатики и ИКТ ЖИЗ включают житейские понятия (код, меню, функция, рабочий стол), житейские суждения о законах протекания информационных процессов и особенностях архитектуры ЭВМ («База данных представляет собой большую таблицу, в которой хранится важная информация»), житейские способы поиска, хранения и распространения информации (передача интересной и увлекательной информации через социальные сети, например, ВКонтакте).
Проведенный анализ источников ЖИЗ и особенностей их содержания позволяет определить это понятие следующим образом: ЖИЗ — знания о мире информатики и ИКТ, их средствах, методах и технологиях, полученные учащимися до обучения информатике в процессе индивидуальной жизнедеятельности и коммуникации.
Результаты исследования кросс-культурных особенностей мышления также подтверждают необходимость выявления и учета ЖИЗ при обучении информатике. Они доказывают, что приобретение научных знаний не влечет за собой отказ от житейских. Например, Р. Солсо пишет: «... даже те ученики, которых специально готовили решать задачи путем абстрактных рассуждений, снова обращаются к непосредственному наблюдению после того, как покидают школу» [3]. К аналогичному выводу пришел и И.Л. Можаровский, который, анализируя полученные в различных странах данные обследований школьников и студентов, успешно прослушавших учебные курсы, пришел к выводу: «.содержание наивных теорий учащихся мало изменяется в результате изучения научных дисциплин» [4].
Житейские знания сосуществуют с научными по двум причинам: 1) по причине незнания положений научных теорий, 2) по причине нежелания или неумения использовать эти положения на практике. ЖИЗ могут включать как знания, соответствующие научным, так и альтернативные им.
В жизни мы используем, сами не осознавая того, положения, которые по существу представляют собой житейские аналоги свойств и законов протекания информационных процессов.
Пример 1. В ходе работы с текстовыми документами говорят «При вставке в документ рисунка размер файла значительно увеличивается». Это утверждение является житейской интерпретацией особенностей представления графической информации в памяти компьютера.
В повседневной жизни мы также применяем житейские знания, альтернативные научным.
Пример 2. При выборе компьютера покупатели говорят «Чем больше ядер у процессора, тем быстрее он работает». Однако следует учитывать, что не всякое программное обеспечение (ПО) поддерживает работу с многоядерными процессорами, и при использовании такого ПО ожидать повышения производительности компьютера стоит не всегда.
Житейские знания, альтернативные научным, подменяют научное знание. Доказательством этого является применение в обыденной практике утверждений, противоречащих научным.
Пример 3. Винчестер представляет собой внутреннюю память компьютера, так как расположен внутри системного блока. Однако особенности архитектуры ЭВМ таковы, что жесткий диск относится к устройствам внешней памяти.
В истории педагогики сложились два основных подхода к решению задачи преобразования общественного опыта в собственный опыт ребенка. Первый подход берёт в качестве основы идею интериоризации ребенком общественного опыта. Термин «интериоризация» имеет французские корни и переводится как переход извне внутрь. В российской педагогике акцент делался на оценке влияния (причём негативного) доучебного опыта ребенка на процесс усвоения научных знаний. Со слов В.А. Крутецкого: «Неправильное житейское понятие, разумеется, мешает усвоению соответствующего научного понятия» [5]. Как следствие, опыт ребенка стал рассматриваться как «...несовершенный, несущественный, отягощенный случайными (не научными) представлениями» [6]. Таким образом, задачей обучения стала замена «негативного» опыта общественным, т.е научным, совершенным.
Спустя некоторое время было замечено, что доучебный опыт ученика имеет двойное влияние, и в научной литературе развился второй подход к обучению. В его основу была положена идея преобразования опыта ребенка в процессе рефлексивной переоценки опыта самим ребенком на основе общественного через создание проблемных ситуаций. Тем самым, основной движущей силой развития ребенка стало противоречие между индивидуальным и общественно-историческим опытом. С.Л. Рубинштейн предложил «формулу» успешного обучения, согласно которой всегда внешние влияния преломляются через внутренние условия. Реализация этой формулы привела к уточнению содержания понятия «опыт ребенка», раскрытию особенностей его влияния на процесс обучения и к разработке подходов к обучению с учетом содержания этого опыта. В методической, психологической и педагогической литературе были введены прилагательные, по-разному характеризующие содержание понятия «опыт»: жизненный (Н.Г. Свинина), личностный (А.В. Зеленцова, В.В. Сериков), субъектный (Н.С. Подходова, И.С. Якиманская), ментальный (М.А. Холодная) и субъективный (Е.Ю. Артемьева). Проведенный анализ позволил сделать вывод о том, что ЖИЗ являются составной частью этого опыта.
Авторы учебных пособий порой обращаются к житейским знаниям учащихся с целью мотивации изучения информатики или раскрытия ее практической значимости.
Пример 4. В учебнике для 8 класса И.Г. Семакина мы встречаем следующее описание понятия оперативной памяти: «Те сведения, которые мы помним, всегда нам доступны. Например, если вы запомнили таблицу умножения, то вам никуда не надо заглядывать для того, чтобы ответить на вопрос: сколько будет пятью пять? Каждый человек помнит свой домашний адрес, номер телефона, а также адреса и номер телефона близких людей. Если же понадобился адрес или телефон, которого мы не помним, то обращаемся к записной книжке или к телефонному справочнику». Тем самым, И. Г. Семакин ставит в соответствие понятию «оперативная» житейский термин «быстрая»: «Человек быстро воспроизводит сохранённые в памяти знания».
Пример 5. В учебнике для 8-9 классов Н.В. Макаровой мы встречаем следующий подход к описанию понятия кодирование: «До наших дней дошли творения предков, которые с помощью различных символов увековечили себя и свои деяния в памятниках и надписях. Наскальные рисунки (петроглифы) до сих пор служат загадкой для ученых. Возможно, таким способом древние люди хотели вступить в контакт с нами, будущими жителями планеты и сообщить о событиях их жизни. Каждый народ имеет свой язык, состоящий из набора символов (букв): русский, английский, японский и многие другие. Вы уже познакомились с языком математики, физики, химии. Представление информации с помощью какого-либо языка часто бывает кодированием».
Однако при введении ряда понятий авторы учебников по информатике используют контексты, не входящие в личностный опыт учащихся.
Пример 6. В учебнике для 8 класса Н.Д. Угринович предлагает следующий подход к введению понятия «1Р адрес»: «Для того чтобы в процессе обмена информацией компьютеры могли найти друг друга, в Интернете существует единая система адресации, основанная на использовании 1Р-адресов. Каждый компьютер, подключенный к Интернету, имеет свой уникальный двоичный 32-битовый 1Р-адрес». Далее в учебнике следуют примеры адресов данного вида. Однако в такой трактовке понятие 1Р-адреса будет абсолютно абстрактным и, как следствие, непонятным для учеников. В качестве подхода к введению понятия можно предложить следующую схему: каждый компьютер, как и человек, имеет свой определённый адрес проживания. Допустим, компьютер имеет 1Р-адрес 192.168.233.67. Первая часть (192.168) — это идентификатор подсети, в которой находится компьютер, его аналогом является улица города. Вторая часть (233.67) указывает на конкретный компьютер в этой подсети — дом на этой улице.
Примеры 4 — 6 говорят о том, что при выборе методических средств мотивации приобретения знаний в области информатики и их дальнейшего применения необходимо учитывать имеющиеся у ребенка ЖИЗ. Иначе реализуемая в учебном процессе логика познания будет непонятной для учащихся, а результаты познавательного процесса — оторванными от сферы практических приложений.
И.С. Якиманская считает, что субъектный опыт ученика должен быть включен в образовательный процесс через раскрытие его содержания, согласование этого содержания с социокультурным образцом, создание условий для активного использования при усвоении знаний.
Технологическая схема, которую предложила И.С. Якиманская, развивала Н.С. Подходова в своих диссертационных работах применительно к обучению геометрии учащихся 1 — 6 классов. Так как в основе любого понятия лежат образы, которые входят в содержание субъектного опыта ребенка и являются для него личностно-значимыми образованиями, то, по мнению Н.С. Подходовой, в формировании научных понятий основанная задача учителя состоит в том, чтобы «помочь ученику научиться связывать изучаемое понятие с образом или образами, входящими в его субъектный опыт, а в случае их отсутствия организовать условия для их образования, т.е. научиться подбирать собственную основную модель понятия» [7]. Одним из средств обучения, предложенных Н.С. Подходовой, являются задания, которые допускают решение как на образном уровне (например, мысленно перевернуть часы), так и на аналитическом (например, применить осевую симметрию).
И.Л. Можаровский в своём исследовании описывает задачи, которые допускают решения на различных уровнях: «Среди учебных задач, стимулирующих применение учащимися интуитивного способа анализа изучаемых явлений, сложившегося в житейском опыте, следует отметить, так называемые «конфликтные» задачи, которые существенно различны, либо даже противоположным образом решаются «по-научному» и «по-житейски» [4].
В результате анализа психолого-педагогической и методической литературы мы пришли к выводу о том, что ЖИЗ обладают качественным характером, как следствие, они всесторонне раскрывают и проявляют себя в задачах, имеющих качественный характер.
Данная категория получила широкое распространение в методике преподавания естественнонаучных дисциплин (в частности, физики). Исследованию роли и области применимости качественных задач в обучении посвящены работы И.С. Башкатовой, М.В. Исупова, М.Е. Тульчинского и др., однако однозначной трактовки это понятие в настоящее время не имеет. Одним из первых характеристику данному понятию дал М.Е. Тульчинский. Качественной задачей по физике он называл такую задачу, в которой ставится «для разрешения проблема, связанная с качественной стороной физического явления. Решается задача либо путем логических умозаключений, базирующихся на законах физики, либо графически, либо экспериментально. Математические действия при решении задачи не применяются» [8]. В рамках теории и методики обучения математике осмыслить понятие «качественная задача» пытались Е.А. Бунимович, В.В. Крылов. Е.А. Бунимович отмечает, что задачами качественного характера являются те задачи, на которые «могут дать ответ все школьники вне зависимости от уровня их вероятностно-статистической подготовки» [9]. В.В. Крылов рассматривает понятие качественной задачи в связи с решением проблемы разработки средств «...предупреждения и искоренения формализма знаний при обучении математике» [10]. Однако в своем исследовании
он ограничился лишь описанием следующих существенных черт данного понятия: «решение их не носит алгоритмического характера, для субъекта они являются нестандартными, т.е. решающий не обладает готовым способом решения их; процесс решения не требует громоздких алгебраических преобразований, значительных арифметических вычислений, сложных доказательств, длинных многоходовых рассуждений; решение таких задач требует от решающих наличия понимания математики и способствует совершенствованию имеющегося понимания» [10].
В теории и методике обучения информатике вопрос целесообразности применения качественных задач, а также их отличия от количественных задач ставил В.Н. Рыжов. Под качественной задачей он понимает «такую задачу, в которой главной особенностью является акцент на качественную сторону процесса или явления... Решаются такие задачи путём логических умозаключений, с помощью графиков, рисунков или экспериментально, обычно без применения математических вычислений» [11]. Второе название данного вида задач — «задачи-вопросы». Выступая средством проверки знаний и умений, качественные задачи, по мнению В.Н. Рыжова, способствуют их закреплению и углублению. При этом использование качественных задач особенно актуально при изучении тех разделов, где нет возможности решать количественные задачи, например, при изучении моделей, истории информатики, текстового редактора и др.
Анализ исследований И.С. Башкатовой, М.В. Исупова, М.Е. Тульчинского, В.Н. Рыжова показал, что данные ими определения качественной задачи противопоставляют её задаче, при решении которой может быть применен аппарат математики, так как основными характеристиками задач качественного характера, по мнению данных авторов, являются, во-первых, ориентированность на решение проблем реальной действительности, во-вторых, решение без использования математических средств, а именно применение логических умозаключений, графический либо экспериментальный способы решения. Принятие этой точки зрения мы считаем невозможным, так как она исключает использование качественных задач в качестве средств обучения информатике.
Пример 7. В барабане для розыгрыша лотереи находится 32 шара. Миша предположил, что количество информации, содержащейся в сообщении о том, что первым выпавшим номером будет номер 12, равно 2. Истинно ли предположение Миши? Ответ обоснуйте.
Решение на основе житейских знаний. Предположение Миши не верно, так как нет никаких числовых данных для определения количества информации.
Решение на основе научных знаний. Предположение Миши не верно. Извлечение любого из 32 шаров равновероятно, и, следовательно, количество информации об одном выпавшем номере находится из уравнения 2х=32. Решая данное уравнение, находим значение х=5. Значит, количество информации, содержащейся в сообщении о том, что первым выпавшим номером будет номер 12, равно 5 бит, то есть действительно предположение Миши не верно.
Таким образом, качественной задачу делает характер требования (вопроса) задачи, которое определяет необходимость исследования качественных свойств объектов, процессов, явлений. Кроме того, средством интеграции субъектного и общественного опытов могут выступать лишь те задачи с качественными требованиями, которые допускают варьирование уровня решения (решение на уровне житейских знаний, решение на уровне научных знаний).
Таким образом, опираясь на структуру образовательной области «Информатика и ИКТ» в той интерпретации, которая была представлена в Национальном докладе Российской Федерации на II Международном Конгрессе ЮНЕСКО «Образование и информатика», под качественной задачей информатики мы будем понимать задачу, содержащую описание ситуации использования средств информатизации, теоретической информатики, социальной информатики или информационных технологий и допускающую исследование качественных свойств действий субъекта в этой ситуации или описания самой ситуации на научном и житейском уровнях.
Пример 8. «Вы выходите на следующей остановке?» — спросили человека в автобусе. «Нет», — ответил он. Сколько информации содержит ответ?
Решение на основе житейских знаний. Ответ содержит одну информацию — это то, что человек выходит не на следующей остановке.
Решение на основе научных знаний. Ответ содержит 1 бит информации. Количество возможных вариантов результата равно 2 («Да» или «Нет»). Оба эти варианта равновероятны. Ответ может быть получен из решения уравнения: 2х = 2, откуда, очевидно, следует: x = 1 бит. Вывод: в любом случае сообщение об одном событии из двух равновероятных несёт один бит информации.
Качественные задачи могут быть использованы на всех трех этапах интеграции субъектного опыта и общественного при изучении информатики в основной школе. Например, в 8 классе при раскрытии содержания понятия «гипертекст» учитель путем постановки серии вопросов может определить, что первая часть данного слова «гипер» является для учащихся синонимом слова «большой». В повседневной жизни они часть слышат слова «гипермаркет» (большой магазин, в котором можно купить практически всё необходимое), «гипертония» (большое, то есть высокое, давление) и т.д. Соответственно, при введении данного понятия на уроках информатики учитель может столкнуться с ситуацией неприятия учащимися основного свойства гипертекста, а именно наличия в данном тексте ссылок на другие фрагменты. С целью выявления и дальнейшего исправления неверных представлений учащимся можно предложить качественную задачу.
Задание 9. Проверьте истинность представленных ниже утверждений. Обоснуйте ответ.
1. Повесть Марка Твена «Приключения Тома Сойера» представляет собой гипертекст, так как в ней очень много глав.
2. Любая энциклопедия является гипертекстом, поскольку в ней каждая статья имеет отсылки к другим статьям этой же энциклопедии.
3. Электронный учебник является гипертекстом, так как изучать его можно по-разному: читать все главы последовательно или переходить от одной главы к другой, используя ссылки.
Качественные задачи, являясь одним из средств обучения информатике в основной школе, позволяют наиболее эффективно реализовать идеи личностно-ориетированного подхода к обучению.
Литература
1. ФГОС начального общего образования [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.edu.ru/db-mon/mo/Data/d_09/m373.html
2. Козлова, В.В. Применение компьютерных технологий в начальной школе [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://nsportal.ru/nachalnaya-shkola/raznoe/2011/10/15/primenenie-kompyuternykh-tekhnologiy-v-паЛа1поу^ко1е
3. Солсо, Р. Когнитивная психология. Серия «Мастера психологии» [Текст] / перевод с англ. Н.Ю.Спомиор. — СПб.: Питер, 2002. — 592 с.
4. Можаровский, И.Л. Осознание житейских представлений как условие их изменения в процессе усвоения научных знаний [Текст]: дисс. .канд. пед.наук: 13.00.01 / И.Л. Можаровский. — Москва, 1996 — 203 с.
5. Крутецкий, В.А. Психология [Текст]: учебник для пед. училищ / В.А. Крутецкий. — М.: Просвещение, 1980. — 352 с.
6. Якиманская, И.С. Требования к учебным программам, ориентированным на личностное развитие школьников [Текст] / И.С. Якиманская // Вопросы психологии.- 1994. — №2.-С.64-77
7. Подходова, Н.С. Теоретические основы построения курса геометрии 1-6 класса [Текст]: дисс. ... докт. пед. наук: 13.00.02 / Н.С. Подходова. — Санкт-Петербург, 1999. — 395 с.
8. Тульчинский, М.Е. Сборник качественных задач по физике [Текст]: пособие для учителей / М.Е. Тульчинский.- 2-е изд., перераб. — М.: Учпедгиз, 1961.- 240 с.
9. Бунимович, Е.А. Методическая система изучения вероятностно-статистического материала в основной школе [Текст]: дисс. ... канд. пед. наук: 13.00.02 / Е.А. Бунимович. — Москва, 2004. — 157 с.
10. Крылов, В.В. Установление содержательных взаимосвязей учебного материала на практикуме по решению математических задач посредством качественных заданий [Текст]: Автореф. дисс. . канд. пед.наук: 13.00.02 / В.В. Крылов. — Санкт-Петербург, 2000. — 16 с.
11. Рыжов, В.Н. Методика преподавания информатики: учебное пособие для студентов вузов, педагогических колледжей и училищ / В.Н. Рыжов. — Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2008. — 376 с.
