Лекция 1. Предмет информатики в школе

Содержание лекционного занятия:

1. Информатика как наука и как учебный предмет

2. История введения предмета информатика в отечественной школе.

3. Роль и место информатизации процесса обучения в школе.

4. Связь методики преподавания информатики с наукой информатикой, психологией, педагогикой и другими предметами

5. Взаимосвязи основных компонентов курса информатики и вычислительной техники

 

 

3. Информатика как наука и как учебный предмет

Информатика является очень молодой наукой - её появление и становление относится ко второй половине 20 века. Сам термин «информатика» в отечественной литера­туре используется сравнительно недавно и его толкование до сих пор нельзя считать устоявшимся и общепринятым. Это связано с терминологическими и понятийными труд­ностями введения понятия «информатика» и его произ­водных понятий. Толковый словарь по информатике опре­деляет её так: «Научная, техническая и технологическая дисциплина; занимается вопросами сбора, хранения, об­работки, передачи данных, в том числе с помощью ком­пьютерной техники».

Технической основой современной информатики яв­ляется микроэлектроника, новые полупроводниковые ма­териалы, тонкопленочные технологии и нанотехнологии, линии и системы компьютерной связи.

Истоки информатики тесно связаны с математикой и кибернетикой. Особую роль при этом сыграли математи­ческая логика и кибернетика, которая создала теоретиче­ские предпосылки для создания ЭВМ. Отцом кибернетики общепризнанно считают американского ученого Норберта Винера, который в 1948 году опубликовал книгу «Киберне­тика, или Управление и связь в животном и машине». В отношении кибернетики в нашей стране были допущены грубейшие ошибки и извращения со стороны государства и идеологических органов коммунистической партии. Ки­бернетика была объявлена «буржуазной лженаукой», «продажной девкой империализма» (это клише газет и журналов тех времен). Ещё в 1954 году в «Кратком фило­софском словаре» кибернетика характеризовалась как «реакционная лженаука, возникшая в США после второй мировой войны и получившая широкое распространение и в других капиталистических странах; форма современного механицизма». Грубые ошибки из-за такой неверной идеологической оценки нанесли серьёзный вред науке, затормозили её развитие в нашей стране на многие годы, привели к существенному отставанию в развитии отечест­венных электронных вычислительных машин. Это отстава­ние мы ощущаем и по настоящее время. Лишь огромные потребности в машинных расчетах для создания атомного оружия и ракетной техники вынудили отодвинуть в сторо­ну идеологические догмы, предотвратили разгром кибер­нетической науки в нашей стране, позволили разрабаты­вать отечественные ЭВМ.

Интересна история слова «кибернетика». В начале 19 века французский физик Андре Ампер, известный из школьного курса фи­зики по закону Ампера, создал единую классификацию всех наук, как существовавших в то время, так и тех гипотетических, которые, по его мнению, должны были бы существовать. Он предположил, что должна существовать и наука, изучающая искусство управле­ния людьми. Эту несуществующую в то время науку Ампер назвал кибернетикой, взяв для наименования греческое слово «кибернети-кос» - искусный в управлении. В Древней Греции такого титула удо­стаивались лучшие мастера управления боевыми колесницами.

Кибернетика и информатика имеют много общего, основанного на концепции управления. Кибернетика ис­следует общие законы движения информации в произ­вольных системах, в частности, в тех аспектах, которые от­носятся к процессам управления. Информатика исследует общие закономерности движения информации в природе и в социальных системах. Если кибернетические принципы не зависят от частных реальных систем, то принципы ин­форматики всегда находятся в тесной связи с функциони­рованием реальных систем.

Объектом информатики (объект - это часть объек­тивной реальности, подлежащая изучению) является то общее, что свойственно всем многочисленным разновид­ностям конкретных информационных процессов (техноло­гий), т.е. объектом информатики являются информацион­ные процессы в природе и обществе и информационные технологии.

Предметом информатики являются общие свойства и закономерности информационных процессов в природе и обществе. В более узком плане - это общие закономер­ности конкретных информационных технологий.

Сам термин «информатика» имеет французское про­исхождения, и был введен в широкий оборот в 60 - 70 го­дах 20 века как соединение двух французских слов «infor-matione» (информация) и «avtomatique» (автоматика). В СССР в середине 20 века термин «информатика» связыва­ли с обработкой научно-технической информации. Однако с середины 1970 годов термин получил другое толкование в работах академика А.П. Ершова «... как название фунда­ментальной естественной науки, изучающей процессы пе­редачи и обработки информации».

В англоязычных странах термину «Информатика» со­ответствуют термины «Computer Science» (наука о компью­терах) и «Information Science» (наука об информации).

Структура предметной области информатики вклю­чает в себя 4 раздела:

• теоретическая информатика,

• средства информатизации,

• информационные технологии,

• социальная информатика.

Школьная информатика обслуживает соответствую­щие проблемы преподавания информатики в школе. Она является ветвью информатики, занимающейся исследова­нием и разработкой программного, технического, учебно-методического и организационного обеспечения приме­нения компьютеров в учебном процессе, а также исполь­зованием в обучении современных информационно-коммуникационных технологий.

В последнее время некоторые ученые и методисты предлагают для обозначения школьной информатики вве­сти новый термин - «компьюторика», который частично соответствует переводу с английского термина «Computer Science». Однако он не получил распространения.

В структуре школьной информатики выделяют 4 раз­дела:

1) Программное или математическое обеспечение, ко­торое включает в себя программистские средства для про­ектирования и сопровождения информационной, обу­чающей и управляющей систем средней школы.

2) Техническое обеспечение, которое включает в себя определение параметров оборудования типовых школь­ных кабинетов вычислительной техники, обоснование экономически целесообразного выбора компьютерных средств сопровождения учебно-воспитательного процесса.

3) Учебно-методическое обеспечение включает в себя вопросы разработки учебных программ, методических по­собий, учебников по школьному курсу информатики, а также по смежным предметам, использующим информа­ционно-коммуникационные технологии.

4) Организационное обеспечение рассматривает вопро­сы внедрения новых информационно-коммуникационных технологий учебного процесса, подготовки педагогических программных средств, подготовки и переподготовки пре­подавательских кадров в современных условиях информа­тизации образования.

 

2. История введения предмета информатика в отечественной школе

Информатика была введена как обязательный учеб­ный предмет во все средние школы СССР с 1 сентября 1985 года и получила название «Основы информатики и вычис­лительной техники», сокращенно ОИВТ. С 2004 года дан­ный предмет называется «Информатика и информацион­но-коммуникационные технологии» или более сокращен­но - «Информатика и ИКТ». Между возникновением ин­форматики как самостоятельной науки и введением её в практику массовой общеобразовательной школы прошло очень мало времени - всего 10-15 лет, что является бес­прецедентным случаем в истории педагогики. Поэтому определение содержания школьного курса информатики и в настоящее время является непростой задачей.

Вначале информатика преподавалась в двух послед­них старших классах - 9 и 10 (в те годы школа была деся­тилетней), а сейчас её изучают уже в начальной школе. Однако проникновение в учебные программы школ све­дений из информатики началось значительно раньше -ещё на заре компьютерной эры были отдельные опыты изучения со школьниками элементов программирования и кибернетики. Можно выделить три основных этапа в исто­рии отечественного образования в этой области:

• первый этап - с начала постройки первых советских ЭВМ и до введения в школе учебного предмета ОИВТ в 1985 году;

• второй - с 1985 по 1990 гг. до начала массового по­ступления в школы компьютерных классов;

• третий - с 1991 г. и по настоящее время.

1. На первом этапе в начале 1950 годов отдельные группы энтузиастов в НИИ и вузовских вычислительных центрах вели поисковые работы по обучению школьников началам программирования. Эти группы начали возникать в разных местах. Будущий академик А.П. Ершов руководил такой группой в конце 1950 годов в новосибирском Ака­демгородке и впервые внедрил в практику версию школь­ной информатики. В начале 1960 годов стали открываться школы с математической специализацией, и для них были созданы первые официальные учебные программы по курсу программирования, ориентированных на учащихся средних школ. В этих специализированных школах преду­сматривалась профессиональная подготовка вычислите-лей-програм-мистов на базе общего среднего образова­ния. Развитие сети таких школ привело к появлению спе­циальных учебных пособий по системам программирова­ния, а в журнале «Математика в школе» стали публико­ваться материалы по обучению школьников программи­рованию.

В середине 1960 годов в физико-математической школе при Саратовском государственном университете был развернут компьютерный класс на базе ЭВМ Урал 1 и Урал 2, а затем БЭСМ 4. Позднее в этой школе была уста­новлена ЭВМ ЕС 1020. Школьники изучали программиро­вание на языках Алгол 60 и Ассемблер (см. ИНФО, 1993, № 2, С.9).

В 1961 г. В.С. Леднев предпринял экспериментальное преподавание специально разработанного им курса для средней школы по общим основам кибернетики. Результа­том этой работы стало официальное включение в середи­не 1970 годов курса «Основы кибернетики» (объём 140 часов) в число факультативных курсов для общеобразова­тельной средней школы. Значительная часть его содержа­ния была посвящена информатике.

После школьной реформы 1966 года в учебные пла­ны средней школы были введены новые формы учебной работы - факультативы. По математике и её приложениям было разработано три факультативных курса: «Програм­мирование», «Вычислительная математика» и «Векторные пространства и линейное программирование». В то время эти курсы строились в условиях «безмашинного» обучения и не получили широкого распространения, что было связа­но как с неподготовленностью преподавателей, так и с от­сутствием в школах материальной базы.

В начале 1970 годов начала развиваться система межшкольных учебно-производственных комбинатов (УПК), в некоторых из которых стали возникать специали­зации по профессиональной подготовке учащихся старших классов в области применения вычислительной техники. С 1971 года такую подготовку в экспериментальном порядке начали в УПК Первомайского района г. Москвы на базе вы­числительного центра Центрального НИИ комплексной ав­томатизации под методическим руководством С.И. Шварцбурда. Постепенно этот опыт стал распространяться по стране в тех местах, где были предприятия-шефы, кото­рые обладали новейшими ЭВМ. В таких УПК стали успешно готовить школьников по специальностям: 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 появ­лением многотерминальных комплексов на базе малых ЭВМ, диалоговых вычислительных комплексов и персо­нальных компьютеров в этих УПК произошло существен­ное изменение как содержания подготовки школьников по компьютерным специальностям, так и их перечня. В нача­ле 1990 годов с развалом СССР УПК фактически исчезли как форма образовательной деятельности средней школы и сейчас работу продолжают лишь некоторые уцелевшие из них, где готовят, в основном, пользователей персональ­ного компьютера и компьютерных дизайнеров.

Широкое распространение ЭВМ в конце 1960 годов привело к всё более возрастающему воздействию их на все стороны жизни людей. Ученые-педагоги и методисты ещё в то время обратили внимание на большое общеоб­разовательное влияние ЭВМ и программирования, как но­вой области человеческой деятельности, на содержание обучения в школе. Они указывали, что в основе програм­мирования лежит понятие алгоритмизации, рассматри­ваемое как процесс разработки и описания алгоритма средствами заданного языка. Любая человеческая дея­тельность, процессы управления в различных системах сводятся к реализации определенных алгоритмов. Пред­ставления учащихся об алгоритмах, алгоритмических про­цессах и способах их описания неявно формируются при изучении многих школьных дисциплин и особенно мате­матики. Но с появлением ЭВМ эти алгоритмические пред­ставления, умения и навыки стали получать самостоятель­ное значение, и постепенно были определены как новый элемент общей культуры современного человека. По этой причине они были включены в содержание общего школьного образования и получили название алгоритми­ческой культуры учащихся.

Основными компонентами алгоритмической культу­ры являются:

• понятие алгоритма и его свойств;

• понятие языка описания алгоритма;

• уровень формализации описания;

• принцип дискретности (пошаговости) описания;

• принципы построения алгоритмов: блочности, ветв­ления, цикличности;

• выполнение (обоснование) алгоритма;

• организация данных.

Формирование алгоритмической культуры предпола­галось осуществлять средствами различных школьных предметов, однако, в середине 1970 годов только в учеб­ник по алгебре для 8 класса был включен раздел «Алго­ритмы и элементы программирования», который потом был исключен. Тем не менее, идея глубокого влияния про­граммирования и алгоритмизации на содержание и про­цесс обучения дала толчок развитию школьной дидактики в этом направлении перед началом эры компьютериза­ции.

В конце 1970 годов появились массовые и дешёвые программируемые микрокалькуляторы. После экспери­ментальной проверки решением Минпроса СССР они были введены в школьный учебный процесс. Быстро появились методические разработки, которые позволили обеспечить массовое обучение школьников программированию на микрокалькуляторах. Однако появление персональных компьютеров отодвинуло микрокалькуляторы в сторону.
Широкое распространение с конца 1970 годов микропро-
цессоров, малых ЭВМ, диалоговых многотерминальных
комплексов, а затем и персональных ЭВМ, которые начали
появляться и в школах, породило новую волну интереса к
проблеме внедрения программирования и ЭВМ в школу.
Лидировала в этом деле «сибирская группа школьной ин-
форматики» при отделе информатики ВЦ Сибирского от-
деления АН СССР под руководством академика А.П. Ершо-
ва. В начале 1980 годов Г.А. Звенигородским была создана
интегрированная система программирования

«Школьница» - первая отечественная программная систе­ма, специально ориентированная на школьный учебный процесс. Всё это создало предпосылки для последующего решения проблемы компьютеризации школьного образо­вания.

2. Второй этап наступил в ходе реформы школы 1984
года, когда была объявлена задача введения информатики
и вычислительной техники в учебный процесс школы и
обеспечения всеобщей компьютерной грамотности моло-
дежи. В конце 1984 года ВЦ Сибирского отделения АН
СССР и НИИ СиМО АПН СССР развернули работы по созда-
нию программы нового для школы учебного предмета -
«Основы информатики и вычислительной техники», кото-
рый с 1 сентября 1985 года был введен как обязательный.
Одновременно в сжатые сроки были подготовлены проб-
ные учебные пособия для учащихся и для учителей. Тогда
же был учрежден новый научно-методический журнал
«Информатика и образование» (ИНФО), который и сейчас
остается исключительно важным для информатизации об-
разования. Журнал освещает организационные, техниче-
ские, социально-экономические, психолого-
педагогические и методические вопросы внедрения ин­форматики и информационных технологий в образова­тельную сферу.

Введение информатики в школе в то время было достаточно революционным. В тех немногих западных странах, где в то время также вводили этот новый пред­мет, его воспринимали, в основном, в прикладном аспекте - для освоения информационных технологий. В нашей же стране он рассматривался в развивающем и формирую­щем аспектах, и на первый план выдвигалась его фунда­ментальная составляющая.

В летний период 1985 и 1986 годов была проведена массовая переподготовка учителей математики и физики на специальных курсах, а также начата регулярная подго­товка учителей информатики на физматах пединститутов. В то время отечественные персональные ЭВМ в педагогиче­ских вузах были в очень ограниченном количестве, а под­готовка учителей информатики не соответствовала требо­ваниям преподавания нового предмета. Только в неболь­шой части ведущих вузов были установлены первые отече­ственные компьютерные классы, а также японские компь­ютеры «Ямаха». Перед электронной промышленностью страны была поставлена задача - в сжатые сроки развер­нуть массовое производство персональных компьютеров и компьютерных классов для оснащения школ. Эта задача была успешно выполнена - в конце 1980 - начале 1990 го­дов в школы стали массово поступать отечественные ком­пьютерные классы с персональными ЭВМ типа «ДВК», «Корвет», «Микроша», «Агат», «Электроника» и др., что ознаменовало переход от «безмашинного» курса инфор­матики к собственно «машинному».

3. Третий этап начался с поступлением в школы IBM совместимых персональных компьютеров и компьютерных классов производства киевского завода «Электронмаш», а также зарубежных. В середине 1990 годов в ряд школ Рос­сии поставлялись также компьютерные классы, укомплек­тованные ПЭВМ «Макинтош» фирмы Apple.

Все эти качественные и количественные изменения в оснащении школ вычислительной техникой привели к су­щественному изменению содержания курса ОИВТ и насту­плению современного этапа в истории отечественного об­разования по информатике. Произошёл пересмотр содер­жания курса, и ориентация значительной части методистов и учителей на подготовку пользователей персонального компьютера. В 1993 году была принята первая версия ба­зисного учебного плана школы, в котором информатику предлагалось изучать с 7 класса за счёт часов вариативной части. Однако в базисном учебном плане 1998 года ин­форматика была прописана уже в инвариантной части в составе образовательной области «Математика» как само­стоятельный предмет в 10-11 классах, а за счёт вариатив­ной части она могла изучаться с 7 класса. В это же время стала намечаться тенденция со стороны органов управле­ния образованием «размазать» информатику по образова­тельным областям «Математика» и «Технология». Эту тен­денцию заметили методисты и стали активно противодей­ствовать попыткам расчленения информатики как само­стоятельного предмета. Всё это привело к тому, что в ба­зисном учебном плане 2004 года информатика включена как обязательный предмет с 3 класса, правда, как учебный модуль предмета «Технология» в 3 и 4 классах, и как от­дельный предмет - с 5 класса. Такие «шараханья» дирек­тивных органов системы образования, конечно, не способ­ствуют стабильности и повышению качества обучения по информатике, но отражают тенденции в подходах различ­ных групп ученых, методистов и чиновников от системы народного образования.