Обучение школьников элементам кибернетики

Одна из наиболее перспективных содержательно-методических линий развития фундаментальных основ школьной информатики получила развитие с начала 1960-х гг. в связи с экспериментами по обучению учащихся элементам кибернетики. У истоков этого исследовательского направления стоит В.С.Леднев, предпринявший с 1961 г. экспериментальное преподавание специально разработанного курса по общим основам кибернетики для средней школы и настойчиво доказывавший необходимость включения основ кибернетики в учебный план средней школы в качестве базового (обязательного) компонента общего образования. Впоследствии в это новое направление научно-методических исследований активно включился А.А. Кузнецов, ученик В.С.Леднева [48, 51]. Важно заметить, что предпринятое исследование велось в широкой, прицельной на общее школьное образование постановке захватывало целый ряд общезначимых вопросов общего среднего образования, а именно: «место кибернетики в содержании общего среднего образования, ее значение для образования учащихся средней школы, пути изучения ее в школе, содержание и методы преподавания курса кибернетики» [50].

Более четверти века тому назад В.С.Ледневым и А.А. Кузнецовым были сформулированы аргументы, позволив сделать убедительные выводы об общеобразовательном, политехническом значении основ кибернетики для его образования. Приведем здесь о некоторые из них: «Кибернетика, вводя понятие об информационных связях, присущих системам различной природы, об общности строения управляющих органов всех целесообразно действующих систем, способствует формированию представлений о единстве мира. Трактовка явлений, процессов, изучаемых с разных сторон учебными предметами, в том числе и кибернетикой, создает у учащихся глубокое, многостороннее, подлинно научное представление о мире.

Изучение кибернетики открывает возможности для более последовательного изложения основных мировоззренческих идей, позволяет завершить обучение в средней школе важнейшими выводами и обобщениями, способствующими диалектико-материалистическому пониманию окружающего мира. Кибернетика расширяет сферу человеческого познания, вторгается в область, куда раньше наука практически не имела доступа, что также имеет большое мировоззренческое значение, так как отвергает всякого рода агностические взгляды об ограниченности человеческого познания.

Роль кибернетики в подготовке учащихся к профессиональному обучению определяется прежде всего тем, что изучение целого ряда практических наук, осуществляемое в профессиональной школе, прямо или косвенно базируется на изучении ее основ. Так как общее среднее образование должно служить основой для профессионального обучения любого направления, то изучение кибернетики становится в настоящее время необходимым для подготовки учащихся средней школы к последующему профессиональному обучению и для формирования у них общетрудовых умений и навыков» [50].

На основе длительной теоретико-экспериментальной работы был сделан однозначный вывод: «...изучение кибернетики должно войти в содержание общего среднего образования как отдельный предмет» [50]. Однако большее, чего в то время удалось добиться исследователям – это официального включения в середине 1970-х гг. курса «Основы кибернетики» общим объемом в 140 часов (по 10часов в IX и Х кл.) в число факультативных курсов для общеобразовательной средней школы [51]. Для того чтобы получить представление о характере содержания предлагавшегося учебного материала, ниже приведены основные разделы факультатива.

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.