Преподавание информатики

Нельзя изучать предмет без лиц и событий

Презентация к уроку

Загрузить презентацию (8,43 МБ)

---

“Кто хочет ограничиться настоящим,
без знания прошлого,
тот никогда его не поймет…”
Г.В.Лейбниц

Введение.

Термин “информатика” появился в середине 60-х годов XX столетия как гибрид двух слов “информация” и “автоматика” для обозначения науки об автоматизации процессов обработки информации. С этого времени начинается период бурного развития электронно-вычислительной техники и ее внедрения во многие области человеческой деятельности.

Проект федерального компонента образовательного стандарта по информатике определил основные содержательные линии предмета, обозначил их внутреннее наполнение. Таким образом, этот документ нарисовал контуры образовательной области информатики в ее инвариантном виде. Вот перечень содержательных линий базового курса:

1. Линия информационных процессов;
2. Линия представления информации;
3. Алгоритмическая линия;
4. Линия компьютера;
5. Линия формализации и моделирования;
6. Линия информационных технологий.

Три из перечисленных линий (информационные процессы, компьютер, информационные технологии) так или иначе, связаны с темой “История развития вычислительной техники”.

Преподавая информатику в школе 25 лет и работая с разными методическими пособиями, я пришла к выводу, что данная тема не рассмотрена в полном объеме ни в одном учебном или методическом пособии.

В любом общеобразовательном школьном предмете присутствует историческая линия. Нет и не должно быть учебной дисциплины без дат, событий, имен. Значение истории предмета помогает сформировать в сознании учеников целостное представление о его содержании. Невозможно, например, изучать физику и не знать об открытиях Ньютона, Фарадея, Резерфорда, Бора, Эйнштейна и др. История предмета – это “драма идей” и логика его развития.

Школьная информатика пока еще формируется как общеобразовательный предмет. Содержание предмета информатики за 25 лет существования менялось неоднократно. По началу информатика была теоретической, затем большая часть времени отводилась на программирование. В настоящее время стали больше уделять внимания новым информационным технологиям и методам обработки информации. Школьная информатика ищет свое фундаментальное содержание. Но каково бы оно не было, в этом содержании должно быть место истории. Ведь с одной стороны, информатика – молодая наука, а с другой – это одна из немногих наук, которая стремительно развивается, а значит, ее история богата открытиями и достижениями.

Ученики обязательно должны познакомиться с историей информатики, должны знать имена, связанные с ней. Знание исторической линии помогает сформировать в сознании учеников цельное представление об изучаемой дисциплине, рассматривать ее в контексте истории развития общества. Не должно быть ни одного школьного предмета без “лиц и событий”.

Методическое мастерство учителя информатики должно быть направлено на то, чтобы за суетой рутинной работы на уроках, решением сиюминутных организационных и технических проблем не потерять главные цели изучения предмета: общеобразовательные, развивающие и прагматические. Решению этих задач должны помочь сформулированные ниже рекомендации.

1. Информация – центральное понятие курса. Понятие информации – стержень всего курса. Учитель не должен упускать это из вида при изложении любой темы. Каждый раздел – это разговор об информации и информационных процессах (ЭВМ это универсальное средство для работы с информацией; алгоритм – это управляющая информация).
2. Принцип системности. В процессе изучения курса в сознании учеников строится взаимосвязанная система знаний. Логика курса в целом должна просматриваться как в его структуре, так и в содержании отдельных разделов. Учащиеся должны понять необходимость каждого раздела и его место в общей структуре курса, увидеть за “деревьями” отдельных тем весь “лес” системы знаний предмета.
3. Принцип параллельности в освоении фундаментальной и прагматической составляющей курса. Фундаментальная (общеобразовательная) компонента курса и прагматическая (технологическая) должны идти параллельно. В разных разделах их соотношение различно. Но и в разделах, связанных с ИТ, обязательно присутствует фундаментальная компонента. Для базового курса она первична.
4. Принцип исполнителя. Во всех темах, касающихся приложений ЭВМ, проводится методическая концепция: “ЭВМ + прикладное ПО = исполнитель для определенного вида работ с информацией”. Здесь можно говорить об архитектуре исполнителя, которая описывается следующими компонентами: среда, режимы работы, система команд, данные (обрабатываемая информация).
5. Принцип освоения методики самообучения. Информатика и компьютерные технологии – быстро развивающиеся области. Поэтому человеку, деятельность которого связана с компьютерами, постоянно приходится обучаться. Методическая последовательность изложения материала должна быть такой (прежде всего в разделах, посвященных ИТ), чтобы давать учащимся схему организации самообразования в этом предмете. Необходимо приучать учеников к самостоятельному использованию дополнительной справочной литературы.
6. Принцип историзма. Ученики обязательно должны познакомиться с историей информатики, должны знать основные имена, связанные с ней. Знание исторической канвы помогает сформировать в сознании учеников цельное представление об изучаемой дисциплине, рассматривать ее в контексте истории развития общества. Не должно быть ни одного школьного предмета без “лиц и событий”.

Специфика информатики состоит в том, что абсолютное большинство учеников имеют высокую первоначальную мотивацию к изучению этого предмета. В их сознании информатика связывается с компьютерами, а научиться работать на компьютере хочет практически каждый. Педагогическая задача учителя, начиная с первого занятия, состоит в том, чтобы, не потеряв положительный заряд этой первоначальной мотивации, настроить учеников на изучение очень серьезного и непростого общеобразовательного предмета. Необходимо дать понять ученикам, что получение практических навыков – работы с компьютером – это не самоцель, а всего лишь средство для освоения информатики.

Объем материала, излагаемого на вводном занятии, и уровень его изложения определяются учителем, исходя из имеющегося учебного времени, уровня подготовленности учеников и др. специфических условий.

На первом вводном занятии закладывается начало будущей системы знаний учеников по предмету. Вся система знаний может быть представлена в виде дерева (иерархической многоуровневой структуры) с перекрестными ссылками. Корень этого дерева (“Базовый курс информатики”) и шесть ответвлений от него (шесть содержательных линий).

Остановимся на одной из них: история информатики.

1. Информационная деятельность человека раскладывается на три составляющие, три типа информационных процессов: хранение информации, передача информации и обработка информации. Первоначально орудия и средства информационной деятельности человека развивались отдельно по каждому из этих трех направлений. В области хранения информации раскрывается история информационных носителей: от камня и кости до современных магнитных и оптических дисков. Важнейшими моментами этой истории было изобретение бумаги и письма на бумаге (Китай, 2-й век нашей эры), а также изобретение книгопечатания в 15-м веке в Европе. Эти события способствовали массовому распространению грамотности, а под грамотностью понимается умение читать, писать, считать, т. е. работать с информацией. Последствия изобретения книгопечатания можно назвать первой информационной революцией в истории цивилизации. Причиной второй информационной революции стало изобретение компьютера в 20-м веке.

История развития средств передачи информации прослеживается от первых почтовых контактов до современных средств спутниковой связи. Учителю необходимо обратить внимание учеников на следующий момент: в настоящее время много говорится об информационном обществе, о том, что информация становится важнейшим ресурсом в жизни человечества. В информационном обществе происходят интенсивные процессы обмена информацией между его членами. Такое общество постепенно складывается в течение последних тысячелетий с момента появления первого средства дальней связи – почты. Обмен информацией на расстоянии сейчас принято называть телекоммуникациями. Здесь тоже можно говорить о двух революционных эпохах в развитии средств связи. Первый этап: XIX век, изобретение средств электросвязи (телефон, телеграф); радиосвязи и телевидения (l-я половина ХХ). Второй этап: появление и распространение компьютерных телекоммуникаций во второй половине XX века. Многие физические открытия и технические изобретения ориентировались на развитие средств передачи информации. Все это подчеркивает важность для человеческого общества процессов информационного обмена.

Из всех видов обработки информации наиболее сложными являются математические вычисления. Именно в этой области приложено немало усилий для изобретения средств, облегчающих работу человека. Должны прослеживаются две линии в истории: история представления чисел и систем счисления и история изобретений средств механизации и автоматизации вычислений. Одно с другим тесно связано, поскольку только после распространения десятичной позиционной системы счисления стали активно изобретаться вычислительные механизмы: десятичные счеты, счетная машина Паскаля и арифмометр, современный калькулятор. Следует подчеркнуть значимость работы Ч.Бэббиджа над проектом Аналитической машины. Несмотря на то, что в окончательном виде такая машина не была построена, заслуга Бэббиджа состоит в том, что он первым разработал проект программно-управляемого вычислительного автомата и заложил ряд идей, впоследствии использованных изобретателями электронно-вычислительной машины.

2. История электронно-вычислительных машин. По своему усмотрению учитель может использовать этот материал на разных этапах изучения курса. Нередко об истории ЭВМ рассказывается в самом начале, на первых уроках. Такое вполне возможно. Увлекательный рассказ о развитии компьютерной техники может поднять интерес учеников к предмету. Однако есть существенные аргументы за то, чтобы историю ЭВМ изучать в конце курса. Дело в том, что понимание этого материала требует от учеников определенной компьютерной грамотности. Если ученики еще ничего не знают о памяти и процессоре ЭВМ, о программировании, о круге задач, решаемых с помощью ЭВМ, то вряд ли они смогут понять рассказ о том, как развивались эти средства и возможности компьютера. Получив на уроках представление об устройстве и областях применения современного компьютера, ученики получат “точку отсчета”, относительно которой они смогут оценивать технику предыдущих поколений.

Возможен и компромиссный вариант. Историческую информацию учитель дает “порциями”, вводя ее понемногу в различные разделы курса. Например, на первом вводном уроке можно рассказать о том, что первые ЭВМ появились в конце сороковых годов ХХ века, применялись исключительно для математических расчетов и их производительность составляла около 1000 арифметических операций в секунду. Современные ЭВМ умеют работать с любой информацией: числами, текстами, графическими изображениями, звуком; а их быстродействие составляет миллионы и даже миллиарды операций в секунду. Рассказывая об устройстве персонального компьютера, о микропроцессоре, который умещается на ладони, можно сообщить, что на первых ламповых машинах подобное устройство было очень громоздким и занимало несколько шкафов. Знакомя учеников с современными устройствами ввода-вывода информации (клавиатурой, монитором), можно рассказать о том, что раньше для ввода информации использовались перфорационные носители – перфоленты, перфокарты. Если есть возможность, то показать образцы таких перфоносителей.

Изучая тему “Первое знакомство с компьютером”, ученики обязательно должны услышать имя Джона фон Неймана, узнать о значении его работ для развития компьютерной техники. Подытожить тему истории ЭВМ можно в конце курса, ознакомив учеников с историческим делением компьютерной техники на поколения, дать целостную картину ее эволюции. Вопросы истории компьютерной техники могут быть предметом реферативных работ учащихся.

3. Тема “Введение в программирование” может также изучаться в историческом ключе. Фактически эта тема начинается с главы “ Как работает компьютер”. В этой главе объясняется, что такое команда процессора, программа на языке машинных команд. Необходимый состав системы команд процессора был описан Дж. фон Нейманом в 1946 году. Следует рассказать ученикам, что программирование на первых ЭВМ производилось исключительно в машинных командах.

Далее рассказывается об историческом развитии средств программирования: языки машинных команд сменили Автокоды (Ассемблеры), затем появились языки высокого уровня. Ученикам полезно знать, что понятие “программное обеспечение” берет начало от трансляторов с языков программирования.

Обобщая все выше сказанное, я пришла к выводу, что необходимо дополнить исторические темы: “История средств докомпьютерной информатики”, “История ЭВМ”, “История информационных технологий”, более подробным историческим материалом. Решением этой проблемы может послужить создание брошюры и электронного пособия в виде слайдов.

Исторический материал подбирался не за один день и год. Этот материал был накоплен за много лет преподавания информатики. Большая часть исторического материала по истории развития вычислительной техники подобрана учениками при подготовке к КВН по информатике, который проводится практически ежегодно. Информация об ученых была собрана учениками при подготовке к научной конференции по информатике. Подбирая материал, учащиеся использовали не только научную литературу и энциклопедии, но и средства Интернет.