Методики обучения информатике в школе

Часть 1

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ В ШКОЛЕ

Глава 1

ИСТОКИ: ЭТАПЫ ВВЕДЕНИЯ ЭВМ,

ПРОГРАММИРОВАНИЯ И ЭЛЕМЕНТОВ КИБЕРНЕТИКИ

В СРЕДНЮЮ ШКОЛУ СССР И РОССИИ

(середина 50-х – середина 80-х гг. ХХ века)

Информатика как учебный предмет была введена во все типы средних школ бывшего СССР с 1 сентября 1985 г. Новая учебная дисциплина получила название «Основы информатики и вычислительной техники» (ОИВТ). В общеобразовательной школе предмет преподавался в двух старших классах (тогда это были IX и Х кл.).

Вместе с тем, постепенное проникновение в учебный план общеобразовательной школы сведений из области информатики началось значительно раньше и начинался этот процесс с опытов по изучению школьниками элементов программирования и кибернетики. В этом примечательном периоде истории отечественного образования выделяются несколько вполне фиксированных этапов, характеризующих важные качественные накопления в системе школьного образования и обществе в целом. Эти накопления (мировоззренческие, учебно-методические, организационные и многие другие) и привели в середине 1980-х гг. к созданию условий, обеспечивших формирование и введение в школу самостоятельного учебного предмета. Ниже дается краткий обзор предпосылок введения предмета ОИВТ в среднюю школу стран бывшего СССР.

Начало

Появление первых электронных вычислительных машин (ЭВМ) в нашей стране относится к началу 50-х гг. ХХ века [13, 65]. Вместе с этим получила бурное развитие новая область человеческой деятельности – программирование для ЭВМ. Надо сказать, что даже в начальный период своего становления, отмеченный несовершенством языковых средств и методов, программирование для ЭВМ не cсодержалокаких-либо принципиальных трудностей, ограничивающих возможности его понимания и восприятия школьниками. Этому есть простое объяснение: составление несложных учебных программ для ЭВМ опирается на ограниченный круг весьма простых и общезначимых понятий, вполне доступных школьнику среднего возраста.

Так или иначе, вскоре после появления первых ЭВМ в научно-исследовательских учреждениях и крупных вузовских центрах, там, где доступ к ЭВМ и обладание машинным временем совпадали с энтузиазмом специалистов и их интересом к поисковойработе со школьниками, стали возникать группы учащихся (нередко разновозрастные) по изучению начал программирования для ЭВМ. Сейчас трудно установить, где подобная практика была осуществлена впервые. Известно, например, что уже к концу 1950-х гг. такой опыт с участием и под руководством одного из наиболее ярких представителей когорты отечественных математиков-программистов, будущего академика Академии наук СССР и организатора работ по созданию первой внедренной версии школьной информатики А.П.Ершова (1931 – 1988) получил развитие в ряде школ Новосибирска на базе вычислительной техники, принадлежащей Академгородку [67]. В короткое время в аналогичную работу были включены десятки, сотни энтузиастов-ученых из университетов и научно-исследовательских институтов страны. Эти первые шаги, однако, еще не имели прямого отношения к формированию регулярного учебного курса программирования для учащихся, хотя и подтвердили принципиальную осуществимость самой идеи обучения школьников программированию.

Введение

1. Вводные понятия - 6 ч

2. Что изучает кибернетика - 2 ч

3. Модель - 6 ч.

4. Представление информации в кибернетической системе - 6 ч.

Преобразование и преобразователи информатики

1. Алгоритм и преобразование информации - 12 ч.

2. Логические преобразователи информации - 24 ч.

3. Конечные автоматы - 14 ч.

4. Цифровые вычислительные машины - 18 ч.

5. Программирование для ЦВМ - 14 ч.

Сигнал и информация

1. Элементы теории вероятностей - 8 ч.

2. Энтропия и информация - 8 ч.

3. Кодирование и передача сообщений - 8 ч.

Принципы построения систем управления - 12 ч.

Заключение - 2 ч.

Поскольку актуализированные в этом исследовательском проекте такие кибернетические категории и понятия, как управление, автоматизация, а также хранение, передача, преобразование и использование информации войдут впоследствии наряду с основами алгоритмизации и программирования в число базовых компонентов школьного курса информатики, естественно считать, что именно эти, теоретически обоснованные и методически апробированные в процессе экспериментальной работы основы общеобразовательного курса кибернетики (в современном наименовании – информатики) и создали предпосылки для формирования фундаментальных компонентов современного школьного курса информатики [46].

Несколько иной аспект опытной работы по включению элементов кибернетики (основы конструирования автоматов) в программу для учащихся по математической логике еще в «дофакультативный» период начала 1960-х гг. осуществлялся в школе г. Ялты на базе Малой академии наук школьников «Искатель» В.Н. Касаткиным [39]. Эти важные начинания, способствовавшие изданию и широкому распространению новой учебной литературы, адресованной учащимся и учителям [27, 28, 30], создавали основу не только для внедрения соответствующих факультативных курсов, но и активной поддержки идеи включения элементов кибернетики в содержание общего среднего образования.

Специализации на базе УПК.

В начале 1970-х гг. в рамках развиваемой в то время системы межшкольных учебно-производственных комбинатов наряду с другими направлениями подготовки учащихся по профилю наиболее распространенных рабочих профессий стали возникать специализации по профессиональной подготовке учащихся старших классов в области применения вычислительной техники. С 1971 г. соответствующий эксперимент начат в УПК Первомайского района г. Москвы. Функции научно-методического руководства были возложены на руководимую С.И. Шварцбурдом лабораторию прикладной математики НИИ содержания и методов обучения Академии Педагогических наук СССР, базовое предприятие – ВЦ Центрального научно-исследовательского института комплексной автоматизации (ЦНИИКА) [75].

Вскоре, в 1972 г., в Москве был создан получивший широкую известность Октябрьский УПК № 1. До 1984 г. базовым предприятием для Октябрьского УПК являлся Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ) Минприбора СССР, с 1984 г. был подключен вновь организованный Институт проблем информатики Академии наук СССР (ИПИАН) [11].

В это же время специализации по вычислительной технике и программированию стали открываться в межшкольных районных (городских) УПК по всей стране. За короткое время получил известность положительный опыт работы многих УПК Ленинграда, Свердловска, Новосибирска и других городов. В отличие от факультативов по программированию соответствующие специализации в УПК, поддерживаемые мощными предприятиями-шефами, как правило, с самого начала обеспечиваются основательной учебно-материальной базой и подготовленными кадрами. Не случайно в последствии они стали межшкольными центрами, поддерживающими на первой стадии внедрения практическую часть нового школьного курса основ информатики и вычислительной техники.

На базе УПК получил «прописку» целый ряд направлений трудовой подготовки школьников по специальностям, связанным с изучением и использованием вычислительной техники: оператор ЭВМ, оператор устройств подготовки данных для ЭВМ, электромеханик по ремонту и обслуживанию внешних устройств ЭВМ, регулировщик электронной аппаратуры, программист-лаборант, оператор вычислительных работ. С распространением ЭВМ массового применения (персональные ЭВМ, многотерминальные комплексы на базе малых ЭВМ, диалоговые вычислительные комплексы и т.д.) перечень и содержание подготовки по «компьютерным» специальностям УПК потребовали пересмотра и уточнения, приведения их в соответствие с такими функциональными возможностями ЭВМ массового применения, как оснащенность их развитыми пакетами прикладных программ и преобладающее использование современных систем программирования.

С началом 1990-х гг. на фоне решительной перестройки экономической системы государства, повлекшей безработицу и развал многих научно-производственных предприятий, которые в свое время создавали и поддерживали материальную базу УПК, произошло фактическое исчезновение УПК как формы образовательной деятельности средней школы. Лишь относительно немногие из них, сохранившие хоть какую-то материальную базу и педагогические кадры, продолжают на межшкольной основе поддерживать курс школьной информатики.

1.6. Развитие общеобразовательного подхода.

Электронные калькуляторы

Во второй половине 1970-х гг. внимание ученых-методистов было привлечено к широко распространенным портативным микропроцессорным приборам – микрокалькуляторам, обещавшим немало привлекательных перспектив от внедрения их в учебный процесс школы: ускорение процессов счета и высвобождение солидной части учебного времени на решение прикладных задач, формирование полезных навыков работы с автоматическим устройством, ряд новых возможностей методики преподавания школьных дисциплин и прежде всего дисциплин естественнонаучного цикла – математики, физики, химии. Проведенная экспериментальная проверка [32 и др.] повлекла решение Министерства просвещения СССР о введении калькуляторов в учебный процесс массовой школы [58]. С распространением дешевых программируемых калькуляторов тут же появились методические разработки по использованию этих моделей как технического средства для обеспечения обучения школьников программированию и даже для управления учебным процессом [18, 25, 32, 69]. Тенденции эти, однако, вскоре должны были уступить натиску персональных компьютеров, обладающих куда более привлекательными потребительскими свойствами и несравнимой широтой функциональных и дидактических возможностей.

Литература к главе 1

1. Абрамов С.А., Антипов И.И. Программирование на упрощенном Алголе - М.: Наука, 1978.
2. Алгебра-8: Учеб. пособие для сред. шк. – М.: Просвещение, 1974, 1979, 1982.
3. Антипов И.Н. Абстрактная модель ЭВМ для безмашинного обучения элементам программирования // Новые исследования в педагогических науках. – 1975. – №12 (ХХVI).
4. Антипов И.Н. Алгоритмический язык АЛГОЛ-60. – М.: Просвещение, 1975.
5. Антипов И.Н. Программирование: Учеб. пособие по факультативному курсу для учащихся VIII – IХ кл. – М.: Просвещение, 1976.
6. Антипов И.Н. Учебная модель ЭВМ // Математика в школе. – 1977. - №6.
7. АнтиповИ.Н., Шварцбурд Л. С. Осимволике школьного курса математики с точки зрения программирования // Математика в школе. – 1975. – №6.
8. Велихов Е.П. Новая информационная технология в школе // ИНФО. – 1986. - №1.
9. Виленкин Н.Я., Блох А.Я. Изучение дискретной математики в школе. // Математика в школе. – 1977. – № 6.
10. Гейтс Билл. Дорога в будущее: Пер. с англ. – М.: Изд. стд. «Русская редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.», 1996.
11. Гиглавый А.В., Згут М.А., Кравчук Т.П. Учим работать с ЭВМ (из опыта работы первого межшкольного учебно-производ. комб. вычислительной техники Октябрьского р-на г. Москвы): Пособие для учителя. – М. Просвещение, 1984.
12. Гутер Р. С., Овчинский Б.В., Резниковский П. Т. Программирование и вычислительная математика. – М.: Просвещение, 1965.
13. Дашевский Л. Н., Шкабара Е.А. Как это начиналось. – М.: Знание, 1981.
14. Ершов А.П. Программирование – вторая грамотность. – Новосибирск, 1981. (Препринт/ АН СССР, Сиб. стд. ВЦ; 293).
15. Ершов А.П., Звенигородский ГА. Информатика// ИНФО. – 1987. – № 3.
16. Ершов А.П., Звенигородский Г.А. Зачем надо уметь программировать // Квант. – 1979. – № 9.
17. Ершов А.П., Звенигородский Г.А., Первин Ю.А. Школьная информатика (концепции, состояние, перспективы). – Новосибирск, 1979. (Препринт/АН СССР. Сиб. отдеоение ВЦ; 152 с.).
18. Жалдак М.И., Рамский Ю. С. Программирование на микрокалькуляторе. Пособие для самообразования учителей. – Киев: Рад. шк., 1985.
19. Звенигородский Г.А. Вычислительная техника и ее применение. – М.: Просвещение, 1987.
20. Звенигородский Г.А. Первые уроки программирования. – М.: Наука, 1985.
21. Звенигородский Г.А. Программное наполнение системы «Школьница». – Новосибирск, 1987.
22. Звенигородский Г.А., Первин Ю.А., Юнерман Н.А. Заочная школа программирования // Квант. – 1979. – № 9 – 11; 1980. – № 1 – 3; 1981. – № 1 – 3.
23. Изучение основ информатики и вычислительной техники: Пособие для учителей / Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. – М.: Просвещение, 1985. – Ч. 1.
24. Изучение основ информатики и вычислительной техники: Пособие для учителей / Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. – М.: Просвещение, 1986. – Ч. 2.
25. Ионов Г.Н. Электронный помощник учителя // Математика в школе. – 1983. – № 5.
26. Канторович Л.В., Соболев С.П. Математика в современной школе // Математика в школе. – 1979. – № 4.
27. КасаткинВ.Н. Введение в кибернетику: Пособие для факультативных занятий в 9 классе. – Киев, 1976.
28. КасаткинВ.Н. Программирование как элемент общего образования // Кибернетика. – 1973. – № 2.
29. КасаткинВ.Н. Элементы анализа и синтеза простейших автоматов в школьном курсе математической логики//Математика в школе. – 1964. – № 1.
30. КасаткинВ.Н., Верлань А.Ф. Секреты кибернетики. – Киев: Рад. шк., 1971.
31. К вопросу преподавания программирования в средней школе / В. Н. Антипов, Н. Б. Вальцюк, А.Д. Кудрявцев, В.В. Щенников // Математика в школе. – 1973. – № 5.
32. Ковалев М.П., Шварцбурд С.И. Электроника помогает считать: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1978.
33. Колмогоров А.Н. Современная математика и математика в современной школе // Математика в школе. – 1971. – № 6.
34. Кузнецов А.А. Изучение факультативного курса «Основы кибернетики». Факультативные занятия в средней школе.– М.: Педагогика, 1978.
35. Кузнецов А.А. Основы кибернетики // Содержание углубленного изучения физики в средней школе. – М.: Педагогика, 1974.
36. Кузнецов А.А. Цифровые вычислительные машины: Учеб. материалы для учащихся. – М., 1969.
37. ЛапчикМ. П. Готовить учителей нового типа // ИНФО. – 1987. – №2.
38. Лапчик М.Л. Информатика и информационные технологии в системе общего и педагогического образования: Монография. – Омск: Изд-во Ом. гос. пед. ун-та, 1999.
39. ЛапчикМ.П. Метод блок-схем в программировании: Учеб. пособие. –Омск,1969.
40. ЛапчикМ.Л. Обучение алгоритмизации. – Омск, 1977.
41. Лапчик М.П. Основы программирования: Учеб. пособие для учащихся. – М.: НИИ СИМО АПН СССР, 1972.
42. Лапчик М.П. Проблема формирования алгоритмической культуры школьников. Сообщение 1. Постановка проблемы, выдвижение целей и задач исследования // Новые исследования в педагогических науках. – М.: Педагогика, 1976. – №1(27). – С. 33 – 36.
43. Лапчик М. П. Проблема формирования алгоритмической культуры школьников. Сообщение 2. Алгоритмическая культура учащихся: содержание понятия // Новые исследования в педагогических науках. – М.: Педагогика, 1976. – № 2(28). – с. 37 – 41.
44. Лапчик М.П. Программирование для трехадресной машины: Учеб. пособие для студентов мат. фак. пед. ин-тов / Под ред. проф. А.Л. Брудно. – Омск, 1972.
45. Лапчик М.П. Элементы программирования для ЭВМ: Учеб. пособие для студентов физ.-мат. фак. пед. ин-тов. – Омск, 1976.
46. Леднев В. С. Годом рождения курса является 1961-й // ИНФО. – 1999. – № 10.
47. Леднев В. С. Содержание образования. – М.: Высш. шк., 1989.
48. Педнев В. С., Кузнецов А.А. Началакибернетики: Учеб. материалы для учащихся. – М., 1968.
49. Леднев В. С., Кузнецов А.А. Перспективы изучения кибернетики в школе// Перспективы развития содержания общего среднего образования. – М., 1974.
50. Леднев В. С., Кузнецов А.А. Перспективы изучения основ кибернетики в средней школе // Советская педагогика. – 1975. – № 6.
51. Леднев В. С., Кузнецов А.А. Программа факультативного курса «Основы кибернетики» // Математика в школе. – 1975. – №1.
52. Леднев В. С., Кузнецов А.А., Бешенков С.А. Состояние и перспективы развития курса информатики в общеобразовательной школе // ИНФО. – 1998. – №3.
53. Ляпунов А.А. О реформе математических программ // Математика в школе. – 1973. – № 2.
54. Монахов В. М. О специальном факультативном курсе «Программи-рование» // Математика в школе. – 1973. – № 2.
55. Монахов В.М. Программирование. Факультативный курс: Пособие для учителя. – М.: Просвещение, 1974.
56. Научно-методические основы информатики и электронно-вычислительной техники: Прогр. повышения квалификации организаторов нар.образования (60 ч) / Сост. В. И. Ефимов, М. П. Лапчик и др. – М.: Ротапринт Минпроса СССР.
57. Научно-методические основы информатики и вычислительной техники: Прогр. подгот. учителей математики и физики сред. общеобразоват. шк., преподавателей ПТУ и ССУ3 (72 ч): АПН СССР, НИИ СИМО / Сост. В.М.Монахов, А.А.Кузнецов, М.П. Лапчик и др. – М.: Ротапринт Минвуза СССР, 1985.
58. Об использовании микрокалькуляторов в учеб. процессе // Математика в школе. – 1982. – № 3.
59. Обучение в математических школах: Сб. ст. / Сост. С.И.Шварцбурд, В.М.Монахов, В.Г.Ашкинузе. – М.: Просвещение, 1965.
60. О включении элементов программирования в школьный курс математики ( В.Н.Антипов, Н.Б. Бальцюк, С.И. Шварцбурд, В.В. Щенников Ц Математика в школе. – 1974. – № 4.
61. Основные направления реформы общеобразовательной и профессиональной школы: Сб. док. и материалов. – М.: Политиздат, 1984.
62. Основы информатики и вычислительной техники: Пробное учеб. пособие для сред. учеб. заведений / Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. – М.: Просвещение, 1985. – Ч. 1.
63. Основы информатики и вычислительной техники: Пробное учеб. пособие для сред. учеб. заведений / Под ред. А.П. Ершова, В.М. Монахова. – М.: Просвещение, 1986. – Ч. 2.
64. Основы информатики и вычислительной техники: Прогр. сред. общеобразовательной шк.: Рек. Гл. упр. школ М-ва просвещения СССР Сост. А.А. Кузнецов, С.И. Шварцбурд, Г.М. Нурмухамедов, Д.О. Смекалин, Я.Э.Гольц, С.А.Бешенков, В.К.Белошапка, Ю.А.Первин, Э.Ю.Красс, Э.И. Кузнецов, М.П.Лапчик, Н.В.Апатова / Под ред.А.П. Ершова, В.М. Монахова, Л.Н.Преснухина//Математика в школе. – 1985. – №3. – с. 4 – 7.
65. Поспелов Д.А. Становление информатики в России // Информатика: Еженед. прил. к газ. «Первое сентября». – 1999. – № 19.
66. Проблемы педагогики информационного общества и основы педагогической информатики / Г.А. Бордовский, В.В.Извозчиков, И.А.Румянцев, А.М.Слуцкий // Дидактические основы компьютерного обучения. – Л. – 1989. – С. 3 – 32.
67. Работа со школьниками в области информатики: Опыт Сиб. отд-ния АН СССР / А. П. Ершов, Г.А. Звенигородский, С. И. Литерат, Ю.А. Первин // Математика в школе. – 1981. – №1.
68. Резниковекий П. Т., Монахов В. М. Программирование для одноадресных машин. – М.: Просвещение, 1968.
69. Саградян М.К., Кузнецов Э.И. Обучение элементам программирования на базе электронных клавишных машин (( Математика в школе. – 1980. – М 1.
70. Симою М.П., Резник С.М. и др. Обучение программированию и практика на ЭЦВМ Ц Линейная алгебра и геометрия (Проблемы математической школы). – М.: Просвещение, 1967.
71. Формирование алгоритмической культуры школьника при обучении математике: Пособие для учителей / В.М.Монахов, М.П.Лапчик, Н.Б.Демидович, Л.П.Червочкина – М.: Просвещение, 1978.
72. Шварцбурд С.И. Из опыта работы с учащимися 9 класса, овладевающими специальностью лаборантов-программистов // Математика в школе. – 1960. – №5.
73. Шварцбурд С. И. Математическая специализация учащихся средней школы: Из опыта работы шк. №444 г. Москвы. – М.: Просвещение, 1963.
74. Шварцбурд С.И. О подготовке программистов в средней общеобразовательной политехнической школе // Математика в школе. – 1961. – №2.
75. Шварцбурд С.И. Проблемы повышенной математической подготовки учащихся. – М., 1972.

[1] Весьма схожее впечатление об уникальной практике общения детей с компьютером (хоть это и относится к более позднему периоду) осталось у будущего главы корпорации М1сгозой Билла Гейтса, которому такая возможность представилась в 13-летнем возрасте: «Дать школьникам поработать с компьютером в конце шестидесятых – для Сиэтла это было что-то! Такое не забывается!» [10, с. 1]

Часть 1

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ В ШКОЛЕ

Глава 1

ИСТОКИ: ЭТАПЫ ВВЕДЕНИЯ ЭВМ,