«М.П.ЛАПЧИК, И.Г.СЕМАКИН, Е.К.ХЕННЕР МЕТОДИКА ПРЕПОДАВАНИЯ ИНФОРМАТИКИ Под общей редакцией М. П. Лапчика Рекомендовано Учебно-методическим объединением по специальностям педагогического образования в качестве учебного ...»

ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

М.П.ЛАПЧИК, И.Г.СЕМАКИН, Е.К.ХЕННЕР

МЕТОДИКА

ПРЕПОДАВАНИЯ

ИНФОРМАТИКИ

Под общей редакцией М. П. Лапчика

Рекомендовано

Учебно-методическим объединением по специальностям

педагогического образования в качестве учебного пособия

для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 030100 — «Информатика»

2 УДК37.022: 681.3 (075.8) ББК32.81я73 Л 24 Рецензенты:

академик Российской академии образования, доктор педагогических наук, профессор А.А.Кузнецов;

доктор педагогических наук, профессор Н. И. Пак Лапчик М.П. и др.

Л 24 Методика преподавания информатики: Учеб. пособие для студ. пед. вузов/ М.П.Лапчик, И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер; Под общей ред. М. П. Лапчика. — М.: Издательский центр «Академия», 2001. — 624 с.

ISBN 5-7695-0825- Учебное пособие предназначено студентам педагогических вузов, изучающим систематический курс методики преподавания информатики. В пособии раскрываются цели, принципы отбора содержания и методы преподавания информатики в средней общеобразовательной школе. Наряду с изложением общих вопросов теории и методики обучения информатике рассматриваются конкретные методические рекомендации по постановке базового и профильных курсов информатики.

Пособие будет полезно также практическим учителям общеобразовательных школ и преподавателям средних специальных учебных заведений как руководство при планировании и проведении занятий по информатике, а также аспирантам и всем тем, кто интересуется организацией и перспективами обучения информатике в школе.

УДК 37.022: 681.3 (075.8) ББК 32.81я © Лапчик М. П., Семакин И. Г., Хеннер Е. К., ISBN 5-7695-0825- ©Издательский центр «Академия»,

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА

Курс «Методика преподавания информатики» вошел в учебные планы педвузов в середине 80-х гг. прошлого века практически одновременно с введением в школу предмета Основы информатики и вычислительной техники (ОИВТ). В последней версии Госстандарта по учительской специальности 030100 «Информатика» (2000) курс получил название «Теория и методика обучения информатике», что почти соответствует наименованию научной (ваковской) специальности (где рядом с «обучением» стоит еще слово «воспитание»).

Впрочем, хорошо известно, что в обыденной практике независимо от официального названия преподаватели и студенты все равно будут именовать этот предмет «методикой информатики» и пользоваться аббревиатурой МПИ. Такова уж, вероятно, судьба всех методических дисциплин: вопреки самой строгой и изощренной научной аргументации ни одно из правильных названий, включая и предлагавшиеся не раз «дидактика (предмета)» и «педагогика (предмета)», не приживается. Пусть читатель простит нас за то, что основываясь, вероятно, на не вполне научных соображениях, мы в названии достаточно нового методического курса хотя бы частично сохранили аромат старой традиции. В то же время все упомянутые выше составляющие: и теория, и методика, и обучение, и даже воспитание, как надеются авторы, в содержании предлагаемого учебного пособия нашли свое подтверждение.

Попытки писать пособие по методике информатики предпринимались педвузовскими авторами и раньше, но можно сказать, что уже на протяжении полутора десятков лет отсутствие достаточно полного учебника по курсу МПИ сохраняет немалые трудности при постановке этой учебной дисциплины в педагогических вузах. Вслед за «скорострельным» пробным изданием (Лапчик М.

П. Методика преподавания информатики: Допущено М-вом просвещения СССР в качестве учеб, пособия для пед. ин-тов. 1987), появившимся практически сразу после завершения работы над первыми учебными книгами по информатике для учащихся и методическими руководствами для учителей, создание систематического учебного пособия по курсу методики информатики все эти годы откладывалось. Одна из причин — нескончаемая обстановка неуверенности вокруг проблемы места курса информатики в учебном плане школы и соответственно его целей и содержания.

К. сожалению, очень похоже на то, что лучшее время для школьной информатики еще не настало и настанет еще не так скоро, как хотелось бы и как того требует сама жизнь. Затянувшаяся дискуссия, не ослабевая, продолжается по сей день — быть или не быть протяженному самостоятельному предмету информатики? какие цели должно преследовать обучение информатике в школе? какое содержание должно составлять его общеобразовательное ядро? К слабости компьютерной и телекоммуникационной базы российских школ попрежнему примешиваются концептуальные несовпадения во взглядах на проблему информатизации школы в целом. Уверенно можно сказать только одно:

эта книга писалась в убеждении, что предмет информатики в школе не только есть, но предмету информатики в школе быть, причем в той структурной форме, которая будет активно наполнять и поддерживать непрерывную линию образования учащихся в области информатики и ее приложений на протяжении всех лет обучения. Многие надежды на этот счет связываются сегодня с введением базисного учебного плана 12-летней школы.

Но есть, конечно же, и другая (взаимосвязанная) причина — не преодоленные пока еще трудности в осмыслении и формировании теоретической базы нового направления педагогической науки — теории и методики обучения информатике. И все же можно сказать, что все эти годы не прошли даром. Стараниями преимущественно научной школы Российской Академии образования (ранее Академии педагогических наук СССР) практически одновременно со становлением базовой науки информатики формирование современной методики информатики обрело вполне убедительные информационнокибернетические и общедидактические основания. Этому сопутствовала активная опытно-экспериментальная практика и неустанная работа специальных периодических изданий (прежде всего — журнала «Информатика и образование»), привлекавших внимание к проблемам школьной информатики как практических учителей и вузовских преподавателей, так и представителей фундаментальной науки. Дискуссии еще продолжаются, но современная обстановка уже позволяет считать, что по меньшей мере начальную стадию формирования теории и практики новая методическая наука уже прошла. Авторы далеки от мысли, что им удалось в полной мере отразить и систематизировать все, что накоплено в теории и весьма многоликом практическом опыте, но все же они надеются, что появление настоящей книги также будет способствовать развитию и теоретической базы, и содержательно-методического наполнения новой педагогической науки — теории и методики обучения информатике.

Содержание пособия составляют две традиционные для методических курсов части — общей и конкретной (или частной) методики преподавания.

Первая часть имеет вводный теоретический характер и содержит сведения, составляющие содержание так называемой общей методики преподавания информатики. Переживаемая МПИ стадия становления теоретических основ, безусловно, сказалась на характере изложения. Здесь и избыточная публицистичность и, вероятно, большая, чем полагается в таких случаях, доля историзма, ретроспективного анализа. Однако в условиях становления школьного курса информатики было бы неосмотрительным излишне торопливо расстаться с предыдущим опытом: он еще настолько свеж и актуален, что может (и, вероятно, должен) оставаться предметом пристального изучения в современном курсе МПИ. При всех неудобствах обстановки, когда изучаемый предмет открыт в части своих понятий и стратегии развития, она имеет и весьма положительные стороны для учебных занятий. Постановка курса МПИ в этих условиях неизбежно создает интригу неопределенности и поиска, что только усиливает творческую составляющую учебного процесса. Преподавателю такая обстановка дает благоприятные возможности использовать развивающие, проблемные методы обучения, когда обсуждаются не какие-нибудь надуманные, а вполне реальные проблемы, имеющие на самом деле «жизненно важный» характер для школьного информатического образования. Все темы первой части пособия снабжены рекомендациями к проведению семинаров, а также обширными библиографическими списками.

Вторая часть пособия — конкретная методика обучения информатике:

базовый и профильные курсы. В основу построения методической системы изучения базового курса положен действующий ныне проект стандарта с фиксированным перечнем содержательных линий, которые, кстати, определяют и лицо используемых в школе соответствующих учебных пособий. Охватывая информационно-кибернетические основы формирования научной картины мира (мировоззренческая составляющая информационной культуры), процессы формализации, моделирования и алгоритмизации, линии технологий и компьютерной коммуникации, базовый курс информатики на основе современного кабинета вычислительной техники (КВТ) позволяет осуществить давний научнометодический замысел — ввести в содержание школьного обучения решение реальных прикладных задач. Триада «информация — информационное моделирование — информационные технологии» становится доминирующей идеей не только базового, но и предпрофессионального образования в области информатики (и только ли информатики?) в средней школе. Вместе с тем не стоит забывать, что последующее развитие предметной области информатики и, как следствие — расширение номенклатуры областей научного знания, влияющих на формирование основ этого учебного предмета в школе, будут приводить к актуализации пока еще не столь явно прописанных содержательно-методических аспектов школьной информатики: социально-экономических, гуманитарноэстетических, лингвистических (языковых). Еще продолжается процесс уточнения своего места и роли в базовом образовании общекибернетических и математических оснований информатики. Именно здесь находятся сегодня точки роста для будущего развития базового образования учащихся в области информатики и это не может не учитываться при постановке курса МПИ в педвузе.

В условиях «дозревания» концепции профильного обучения информатике на старшей ступени школы перечень включенных в пособие профильных курсов, основанный на их примерной классификации, формировался как на основе практического опыта школ, так и на базе заметных научно-методических разработок. В четырех последних главах, посвященных профильному обучению, отражены четыре группы наиболее известных конкретных профильных курсов, ориентированных, соответственно, на моделирование, программирование, гуманитарные знания и информационные технологии (с обязательными ссылками на их разработчиков). Все разделы конкретной методики преподавания базового и профильных курсов сопровождены указаниями к проведению лабораторных практикумов. Все это, разумеется, носит рекомендательный характер и предназначено лишь для оказания помощи кафедрам при организации практической части курса.

Во второй части пособия не затрагиваются вопросы обучения информатике в младшей школе. Между тем в связи с закреплением в учебном плане начальной школы стабильного модуля пропедевтического курса информатики есть все основания надеяться, что педагогические стандарты подготовки учителя для начальной школы будут приведены в соответствие с требованиями времени. За пределами книги остались также организационно-методические аспекты дополнительного образования в области информатики. Для приведения разноликого практического опыта в соответствие с законодательными актами, видимо, еще потребуется время.

Среди авторов пособия — те, кто принимал непосредственное участие в создании первой программы школьного курса ОИВТ и учебных книг первого поколения, кто разрабатывал современные версии программ и пособий для учащихся и учителей и участвует в разработке концепции перспективного школьного курса информатики. Работа авторов распределилась так: первая часть книги (главы 1 — 6) написана М.П.Лапчиком, вторая часть — И. Г. Семакиным (главы 7—12, Приложение 1) и Е. К. Хеннером (главы 13-16).

Авторы благодарны доцентам кафедры информатики и вычислительной техники Омского педагогического университета, составившим лабораторные практикумы ко всем главам второй части пособия: Л.Г.Лучко и О.В.Шкабура (базовый курс - подразделы 7.7, 8.6, 9.5, 10.7, 11.7, 12.7), М.И.Рагулиной и:

Л.В.Смолиной (профильные курсы — подразделы 13.6, 14.10, 15.5, lb.ll). Указанные тексты практически неизменными вошли в книгу и являются не только вкладом, но и достоянием их авторов. Неоценимую техническую помощь в подготовке окончательного текста рукописи оказала выпускница факультета информатики ОмГПУ Т. С. Кононова.

М. П. Лапчик, доктор педагогических наук, профессор

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ

ИНФОРМАТИКЕ В ШКОЛЕ

ИСТОКИ: ЭТАПЫ ВВЕДЕНИЯ ЭВМ,

ПРОГРАММИРОВАНИЯ И ЭЛЕМЕНТОВ

КИБЕРНЕТИКИ В СРЕДНЮЮ ШКОЛУ СССР И

РОССИИ (СЕРЕДИНА 50-Х — СЕРЕДИНА 80-Х ГГ.

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 X 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.

1.1. НАЧАЛО Появление первых электронных вычислительных машин (ЭВМ) в нашей стране относится к началу 50-х гг. XX века [13, 65]1. 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 содержало каких-либо принципиальных трудностей, ограничивающих возможности его понимания и восприятия школьниками. Этому есть простое объяснение: составление несложных учебных программ для ЭВМ опиУказатель литературы имеется в конце каждой главы.

рается на ограниченный круг весьма простых и общезначимых понятий, вполне доступных школьнику среднего возраста.

Так или иначе, вскоре после появления первых ЭВМ в научноисследовательских учреждениях и крупных вузовских центрах, там, где доступ к ЭВМ и обладание машинным временем совпадали с энтузиазмом специалистов и их интересом к поисковой работе 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.

1.2. СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ ПО ПРОГРАММИРОВАНИЮ

НА БАЗЕ ШКОЛ С МАТЕМАТИЧЕСКИМ УКЛОНОМ

Толчком к созданию первых официальных учебных программ по курсу программирования, ориентированного на учащихся средних школ, послужило появление в начале 1960-х гг. школ с математической специализацией, предусматривающих предпрофессиональную подготовку вычислителей-программистов на базе общего среднего образования. Широкую известность в эти годы получила опытная работа, начатая в сентябре 1959 г. на базе одного из классов школы № 425 Первомайского р-на г.Москвы С.И.Шварцбурдом [72, 73, 74].

С 1960/61 учебного года число школ, готовящих программистов, стало расти. На основе опыта московской школы № 425 и Других школ, готовивших вычислителейпрограммистов, уже в июле 1961 г. Министерство просвещения РСФСР утвердило первый вариант документации для школ с математической специализацией [73]: квалификационную характеристику выпускника, учебный план, программы по общему курсу математики, а также специальным учебным предметам: «Математические машины и программирование», «Вычислительная математика» (в первом варианте этот предмет имел название «Приближенные вычисления»).

Становление первых школ (классов) с математической специализацией позволило накопить важный для будущего опыт организационного взаимодействия общеобразовательных средних школ с вычислительными центрами крупных научно-исследовательских учреждений и предприятий, оснащенных передовой вычислительной техникой. Первые шаги в этом направлении были связаны с немалыми трудностями. Как писал в то время С. И. Шварцбурд, «...к началу эксперимента в школе № 425 сама мысль о допуске учащихся на практику в вычислительный центр казалась дерзкой» [73, с. 9]1. Успех достигался в результате объединения интереса и усилий управлений образования, шефствующих предприятий и районных (городских) административных органов.

Одним из первых примеров такого сотрудничества в новой для школы области явилось проведение с помощью администрации Первомайского района г. Москвы вычислительной практики учащихся на базе вновь построенного вблизи школы № 444 (куда в 1962 г. были переведены классы вычислителейпрограммистов из школы № 425) Вычислительного центра Центрального научно-исследовательского института комплексной автоматизации (ВЦ ЦНИИКА), взявшего на себя заботы предприятия-шефа [70]. Подобный опыт сближения общеобразовательных школ и научно-производственных учреждений и предприятий впоследствии был многократно повторен и широко использовался при создании и организации работы районных учебно-производственных комбинатов во многих городах страны.

Развитие сети школ со специализацией в области программирования сыграло весьма важную положительную роль: оно возбудило поток публикаций и методических разработок, посвященных вопросам преподавания программирования школьникам. Это и появлявшиеся с начала 1960-х гг. необычные для журнала «Математика в школе» материалы по обучению программированию (С. И. Шварцбурд [72, 74]), а также специальные материалы для школ с математической специализацией (достаточно упомянуть, например, первый сборник статей [59] из замечательной серии «Проблемы математической школы», издававшейся в 1965 — 1970 гг.).

Широкое распространение в эти годы имели подготовленные для школ с математической специализацией учебные пособия, основанные на системе программирования в содержательных обозначениях А.Л.Брудно [12, 68 и др.].

Написанные на хорошем методическом уровне, эти книги сыграли заметную роль и при становлении факультативных курсов по программированию.

1.3. ОБУЧЕНИЕ ШКОЛЬНИКОВ ЭЛЕМЕНТАМ

КИБЕРНЕТИКИ

Одна из наиболее перспективных содержательно-методических линий Весьма схожее впечатление об уникальной практике общения детей с компьютером (хоть это и относится к более позднему периоду) осталось у будущего главы корпорации Microsoft 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].

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 научнометодических исследований активно включился А. А. Кузнецов, ученик В.С.Леднева [48, 51].

постановке и захватывало целый ряд общезначимых вопросов общего среднего образования, а именно: «место кибернетики в содержании общего среднего образования, ее значение для образования учащихся средней сформулированы аргументы, позволявшие сделать убедительные выводы об общеобразовательном, политехническом значении основ кибернетики для среднего образования. Приведем здесь только 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, мно-госторуннее, 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 70 часов в IX и X 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.

1. Вводные понятия — 6 ч 2. Что изучает кибернетика — 2ч 4. Представление информации в кибернетической системе — 6ч 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 — 8ч 2. Энтропия и информация — 8ч 3. Кодирование и передача сообщений — 8ч Принципы построения систем управления — 12ч 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 и 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.

1.4. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ФАКУЛЬТАТИВНЫЕ КУРСЫ

С введением в среднюю общеобразовательную школу факультативных занятий как новой формы учебной работы, нацеленной на углубление знаний и развитие разносторонних интересов и способностей учащихся (правительственное постановление «О мерах дальнейшего улучшения работы средней общеобразовательной школы», 1966), началась работа и по организации факультативов по математике и ее приложениям. В их числе три специальных факультативных курса, постановка которых в той или иной степени предполагала использование ЭВМ: «Программирование», «Вычислительная математика», «Векторные пространства и линейное программирование». С введением этих факультативных курсов и, прежде всего, курса «Программирование» связан протяженный и своеобразный этап поступательного внедрения элементов программирования в среднюю школу. Своеобразие этого процесса заключалось в том, что (в отличие от школ с математической специализацией) факультативные занятия по программированию чаще всего строились в условиях «безмашинного» обучения, что, кстати говоря, нередко приводило к поиску весьма методически оригинальных подходов, опиравшихся на выявлении общеобразовательной сути алгоритмизации и программирования.

Впоследствии в связи с приведением системы факультативных занятий в соответствие с осуществляемой в те годы перестройкой среднего математического образования в перечень рекомендованных школе факультативных курсов были включены новые избранные темы: «Системы счисления и арифметические устройства ЭВМ» (VII кл.), «Алгоритмы и программирование» (VIII кл.), «Основы кибернетики» (IX; X кл.), «Языки программирования» (Хкл.). Основные методические проблемы, связанные с разработкой содержания и методов обучения элементам программирования для ЭВМ и кибернетики в рамках специальных факультативных курсов того времени, нашли свое решение в работах И.Н.Антипова [4, 5], В.М.Монахова [54, 55], В.С.Леднева и А.А.Кузнецова [34, 35, 36, 48, 50, 51], В.Н.Касаткина и др. [27, 29, 30], М.П.Лапчика [39, 41, 44], а также многих других методических разработках.

Справедливости ради надо сказать, что специальные факультативные курсы, предполагавшие изучение программирования для ЭВМ и элементов кибернетики, не могли получить широкого распространения. Это было связано с двумя главными причинами: неподготовленностью преподавателей и необеспеченностью материальной базой. Сказалось также и затянувшееся идейное перевооружение литературы по программированию, обусловленное заметным уже в то время отставанием СССР в области производства ЭВМ. Все это привело к тому, что еще в середине 1970-х гг. школе предлагались учебные пособия, построенные на устаревших подходах к программированию. И все же настойчиво пропагандируемые специальные факультативные курсы по программированию, сохранившиеся во многих случаях исключительно за счет энтузиазма практических учителей, в том числе и в условиях «безмашинного» преподавания, так или иначе способствовали распространению в учительской среде представлений о новой увлекательной и практически значимой области — программировании для ЭВМ. Накопленный таким путем опыт, особенно в части развития контактов школы и базовых научно-производственных предприятий, оснащенных вычислительной техникой, создавал предпосылки для развития нового канала внедрения программирования и вычислительной техники в сферу школьного образования — на базе учебно-производственных комбинатов (УПК).

1.5. 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 г. соответствующий эксперимент начат в УПК Первомайского района г. Москвы. Функции научно-методического руководства были возложены на руководимую С. И. Шварцбурдрм 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) [И].

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 впоследствии 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, программистлаборант, 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 научнопроизводственных 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. АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА

УЧАЩИХСЯ

Преподавание программирования в школах с математическим уклоном, как и в УПК, преследовало большей частью специальные, профессиональнонаправленные интересы. Однако в это же время настойчиво велось исследование общеобразовательного влияния ЭВМ и программирования как новой области человеческой деятельности на содержание обучения в массовой средней школе. С самого начала было ясно, что общеобразовательная сила идей и методов, заимствованных из области программирования, несет в себе огромный потенциал для развития новых фундаментальных компонентов содержания общего школьного образования. Выявлению общеобразовательных ценностей практического программирования способствовала также происходящая как раз в это время (60—70-е гг. XX века) быстрая смена его внешнего облика, направленная на развитие естественных форм общения человека и ЭВМ. Что из общеобразовательных ценностей программирования и новых подходов к решению задач на основе применения ЭВМ должно войти в общее образование и как оно может влиять на содержание и методику школьного обучения? — вот вопросы, которые вызывали активный интерес ученых-педагогов задолго до эпохи персональных компьютеров и появления школьной информатики.

В основе программирования для ЭВМ лежит понятие алгоритмизации, рассматриваемой в широком смысле как процесс разработки и описания алгоритма средствами заданного языка. Однако алгоритмизация как метод, на который опирается общение человека с формализованным исполнителем (автоматом), связана не только с составлением программ для ЭВМ. Так же как и моделирование, алгоритмизация — это общий метод кибернетики. Процессы управления в различных системах сводятся к реализации определенных алгоритмов.

С построением алгоритмов связано и создание самых простейших автоматических устройств, и разработка автоматизированных систем управления сложнейшими производственными процессами. Фундаментальные основы алгоритмизации лежат в сугубо теоретической области современной математики — теории алгоритмов, однако, алгоритмизация в широком практическом смысле понимается как набор определенных практических приемов, основанных на особых специфических навыках рационального мышления об алгоритмах.

Хорошо известно, что представления об алгоритмических процессах и способах их описания формировались (хотя и неявно) в сознании учащихся при изучении школьных дисциплин еще до появления информатики и вычислительной техники. Основная роль среди школьных дисциплин при этом выпадала математике, в которой операционные и алгоритмические действия изначально составляли один из существенных элементов учебной деятельности. Действительно, умение формулировать, записывать, проверять математические алгоритмы, а также точно исполнять их всегда составляли важнейший компонент математической культуры школьника, хотя сам термин «алгоритм» мог при этом в школьных учебных программах и не употребляться. С распространением ЭВМ и программирования этот сектор математической культуры стал приобретать самостоятельное значение, требовалось только дополнить его за счет наиболее общезначимых компонентов алгоритмизации. Образованная таким образом совокупность специфических понятий, умений и навыков, определяющая новый элемент общей культуры каждого современного человека и претендующая по этой причине на включение в общее школьное образование (как и в разряд новых понятий теории и методики школьного обучения), получила название алгоритмической культуры учащихся (М.П.Лапчик [38, 40, 42, 43]).

Ниже приведены перечень и описание компонентов алгоритмической культуры, составленные на основе анализа общеобразовательных основ алгоритмизации.

1. Понятие алгоритма и его свойства. Понятие алгоритма является центральным понятием алгоритмизации и, соответственно, основным компонентом алгоритмической культуры. В обучении алгоритмизации нет необходимости (да и возможности) использовать строгое математическое уточнение этого понятия, достаточно его толкования на интуитивно-наглядном уровне. Существенное значение при изложении приобретают такие содержательные свойства алгоритмов, как понятность, массовость, детерминированность и результативность.

2. Понятие языка описания алгоритмов. Задача описания алгоритма всегда предполагает наличие некоторого языка, на котором должно быть выполнено описание. По этой причине само понятие алгоритма находится в неразрывной связи с понятием языка как средства выражения (представления) алгоритма. Выбор языка в каждом отдельном случае определяется областью применения алгоритма, т.е., по существу, свойствами объекта (человека, автомата, компьютера), выступающего в роли исполнителя. Соблюдение требования строго следовать границам языковых возможностей в общении с тем или иным исполнителем служит в некотором роде первоосновой алгоритмизации. Понимание этого обстоятельства и точное соблюдение возможностей используемых языковых средств в каждой конкретной ориентации описания также составляет важный компонент алгоритмической культуры.

3. Уровень формализации описания. Понятие уровня формализации описания неразрывно связано с понятием языка. Если описание составлено для автомата, то используемый при этом язык подчиняется строгим ограничениям, которые обычно могут быть сведены в систему формальных правил, образующих синтаксис языка. Сам язык в подобных случаях становится, как говорят, формализованным. Однако на практике в процессе разработки алгоритмов, особенно при построении предварительных описаний, могут использоваться языковые средства, не обязательно строго ограниченные. Более того, такая ситуация возможна и не только в процессе предварительной разработки. Если, к примеру, алгоритм адресуется человеку, то и окончательный вариант алгоритмизации может иметь неформальное, «расплывчатое» представление. Немалое множество используемых на практике алгоритмов «работают» именно в неформализованном варианте. Важно лишь, чтобы алгоритм был понятен исполнителю, т.е. не использовал средств представления, выходящих за границы его возможностей.

Таким образом, применяемые на практике уровни формализации представления алгоритмов могут варьироваться в довольно широком диапазоне: от уровня полного отсутствия формализации до уровня формализации «в той или иной мере» и, наконец, до уровня «абсолютной» формализации. Умение работать с языками различных уровней формализации с учетом фактора понятности алгоритма для исполнителя также является существенным компонентом алгоритмической культуры.

4. Принцип дискретности (пошаговости) описания. Построение алгоритма предполагает выделение четкой целенаправленной последовательности допустимых элементарных действий, приводящих к требуемому результату. Организованная совокупность этих действий образует определенную дискретную структуру описания алгоритма, сообщающую ему ясность и четкость. В различных языках такие отдельные этапы алгоритма представляются различными средствами. В словесных представлениях алгоритма (на естественном языке) — это отдельные предложения, указания, пункты, в языке схем — это отдельные блоки, в объектном языке ЭВМ — это отдельные команды, в алгоритмическом языке высокого уровня — операторы.

5. Принцип блочности. Возможности языка, используемого для построения алгоритмов, вынуждают избирать ту или иную степень детализации описаний. Это обстоятельство не препятствует, однако, тому, чтобы в процессе работы по составлению требуемого алгоритма при описании его первоначальной схемы употребить язык, единицы действия которого более крупны по сравнению с возможностями исполнителя, которому алгоритм адресуется. По сути дела, речь в данном случае идет об умении расчленять сложную задачу на более простые компоненты. Такой путь приходится избирать всегда, когда задача оказывается достаточно сложной, чтобы алгоритм ее решения в нужном языке можно было описать сразу. В этом случае задача разбивается на информационно замкнутые части (блоки), которым придается самостоятельное значение, и после составления первоначальной схемы, связывающей части задачи, проводится работа по детализации отдельных блоков. Каждый из этих блоков может быть детализирован по только что описанному принципу.

Принцип блочности, являясь на деле общим мыслительным приемом, имеет большое общеобразовательное и воспитательное значение. Очень часто в его схему укладывается процесс исследования в самых различных областях.

Установив внешние связи, исследователь стремится поделить область неведомого на отдельные самостоятельные части (блоки), а затем уже проникает внутрь каждого блока. Или наоборот: с целью обозреть общую схему связей сначала отдельные элементы группируются в самостоятельные блоки, которые связываются затем между собой. Принцип блочности наглядно показывает, какую общеобразовательную силу могут иметь подходы, заимствованные из области программирования.

При окончательном построении алгоритма из блоков возможны два принципиально различных подхода:

а) детальное представление блока помещается в соответствующее место алгоритма, а сам блок, исчерпав свою роль общего приема поиска алгоритма, как бы «растворяется» в нем;

б) содержание блоков не встраивается в алгоритм, а в его соответствующих местах помещаются ссылки — обращение к размещенным отдельно блокам; окончательным алгоритмом считается совокупность главного алгоритма и всех его отдельных блоков (вспомогательных алгоритмов).

6. Принцип ветвления. Требование алгоритмической полноты языков, используемых для представления алгоритмов, должно обеспечивать наличие средств, позволяющих реализовывать в алгоритмических описаниях логические ситуации, т. е. ситуации, в которых требуется принятие решения в зависимости от заданных начальных условий. Организация таких алгоритмов требует умелого использования логических (разветвляющих) средств языка. Существенными компонентами алгоритмической грамотности здесь является осознание того, что:

а) описание должно предусматривать все возможные варианты исходных данных и для каждой их комбинации быть результативным;

б) для конкретных значений исходных данных исполнение алгоритма всегда проходит только по одному из возможных путей, определяемому конкретными условиями.

7. Принцип цикличности. Эффективность алгоритмических описаний в большинстве случаев определяется возможностью неоднократного использования одних и тех же фрагментов описаний при различных значениях входных величин. Именно на этом приеме основано построение описаний, не удлиняющихся при увеличении объема действий, предусматриваемых этими описаниями. Возвращение к повторному прохождению одного и того же фрагмента описания может быть организовано с применением логических средств языка, однако язык может содержать и специальные средства организации циклических алгоритмов (например, операторы цикла в языках высокого уровня). И в том и другом случае существенным компонентом алгоритмической культуры здесь является понимание общей схемы функционирования циклического процесса и, что особенно важно, умение выделять при построении алгоритмов повторяющуюся (рабочую) часть цикла.

8. Выполнение (обоснование) алгоритма. Существенно важным компонентом алгоритмической грамотности является постоянно привлекаемое в процессе алгоритмизации умение воспринимать и исполнять разрабатываемые фрагменты описания алгоритма отвлеченно от планируемых результатов — так, как они описаны, а не так, как может быть, в какой-то момент хотелось бы самому автору или исполнителю. Говоря иными словами, требуется развитое умение четко сопоставлять (и разделять) то, что задумано автором, с тем, к чему приводит фактически написанное. Этот компонент алгоритмизации понуждает автора алгоритма постоянно перевоплощаться в хладнокровного и педантичного исполнителя и является, по сути дела, единственным работающим в процессе создания алгоритмического описания (до передачи его исполнителю) средством контроля правильности и обоснования алгоритма.

9. Организация данных. Исходным материалом для алгоритма является информация или исходные данные, которые надлежит обработать. Составитель алгоритма обязан думать не только о том, как и в какой последовательности производить обработку, но и о том, где и как фиксировать промежуточные и окончательные результаты работы алгоритма.

Мы перечислили компоненты алгоритмической культуры, овладение которыми имеет основополагающее значение для формирования навыка составления алгоритмов — алгоритмизации и, следовательно, программирования для ЭВМ. Однако особенность компонентов, образующих алгоритмическую культуру, в том, что они не имеют узкой ориентации исключительно на взаимодействие школьника с ЭВМ, а имеют, вообще говоря, независимое от программирования более широкое значение. Говоря иными словами, алгоритмическая культура школьника как совокупность наиболее общих «доп-рограммистских»

представлений, умений и навыков обеспечивает некоторый начальный уровень грамотности школьника не только для его успешной работы в системе «ученик — компьютер», но и в неформальных безмашинных системах «ученик — учитель», «ученик — ученик» и т.п., т.е. создает то операционное наполнение, которое, в частности, обслуживает деятельность школьника в рамках учебных дисциплин за пределами «компьютерной» обстановки. Как отмечал академик Е.

П. Велихов в связи с введением в школу предмета Основы информатики и вычислительной техники, «информатика является частью общечеловеческой культуры, не сводящейся к использованию компьютеров, а в равной степени относящейся, скажем, к умению объяснить приезжему дорогу» [8].

Исследования, направленные на выявление общеобразовательного материала по программированию для средней школы, связывались в конечном итоге с педагогической задачей формирования общеобразовательного предмета (раздела) по программированию для последующего включения в учебный план массовой школы. Такая попытка впервые была реализована к середине 1970-х гг.: в курсе алгебры VIII класса появился материал для беседы по теме «Вычисления и алгоритмы», а позднее 11-часовой раздел «Алгоритмы и элементы программирования» [2].

Значение этого внезапного «прорыва» сведений о программировании для ЭВМ в регулярное содержание школьного образования трудно переоценить, хотя в целом эта акция оказалось явно неудачной и новый раздел вскоре был исключен из учебника алгебры. Причина в том, что вместо привлечения наработанных к тому времени умеренных учебно-методических средств наглядного обучения алгоритмизации в учебник была введена формальная англоязычная нотация языка Алгол-60, что, естественно, шокировало неподготовленного массового учителя математики. В результате — развивается идея использования для формирования фундаментальных компонентов алгоритмической культуры учащихся учебных (гипотетических) машин и языков алгоритмизации (И.Н.Антипов [3, 6], М.П.Лапчик [40] и др.). В периодической методической печати все настойчивее ставится вопрос о введении в школу общеобразовательных курсов (разделов}, посвященных изучению элементов кибернетики, ЭВМ и программирования, в его обсуждении наряду с методистами принимают участие известные математики [9, 26, 28, 31, 33, 53, 60 и др.]. В то же время исследуются содержательно-методические аспекты межпредметного влияния алгоритмизации на традиционные школьные предметы и, прежде всего, математику через язык, алгоритмическую направленность содержания, усиление внимания к прикладной стороне знаний и т.п. [7, 40, 53, 71, 75]. Перспективная значимость этих работ в том, что они рассматривали именно те аспекты глубокого влияния идей и методов программирования на содержание и процесс обучения, недостаток которых в полной мере стал проявляться в условиях решительной экспансии компьютеризации школы, грянувшей десятилетие спустя.

1.7. 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.

1.8. ПОЯВЛЕНИЕ ЭВМ МАССОВОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Освоение производства микропроцессоров, приведшее к радикальному изменению структуры парка ЭВМ и широкому распространению ЭВМ массового применения (персональные ЭВМ, многотерминальные комплексы на базе малых ЭВМ, диалоговые вычислительные комплексы и т.п.), создало необходимые предпосылки для преодоления возникшего на рубеже 1960 — 1970-х гг.

(одновременно с существенным усложнением архитектуры ЭВМ третьего поколения) временного кризиса идей и практических шагов по внедрению ЭВМ и программирования в школу. Характеризуя особенность нового момента, А.П.Ершов говорил по этому поводу: «Сейчас, после появления микропроцессоров, вопрос о том, быть или не быть ЭВМ в школе, уже становится схоластикой. ЭВМ уже есть в школах и будет приходить туда в нарастающих количествах, и от нас требуется очень активная интеллектуальная и организационная работа, чтобы придать этому процессу управляемый и педагогически мотивированный характер» [14].

Качественно новый этап в развитии отечественной вычислительной техники, обязанный появлению микропроцессоров, начался во второй половине 1970-х гг. Это возбудило новую волну исследований по проблеме введения ЭВМ и программирования в школу. Вперед выдвинулась инициативная «сибирская группа школьной информатики», сформированная под руководством А. П. Ершова при отделе информатики ВЦ Сибирского отделения Академии наук СССР. Основные программные положения апологетов этой группы (А.П.Ершов, Г.А.Звенигородский, Ю.А.Первин), в значительной части своей послужившие впоследствии развитию национальной программы компьютеризации школы, опубликованы в 1979 г. [17]. Отдел информатики ВЦ СО АН СССР стал инициатором и центром проведения Всесоюзных заочных олимпиад школьников по информатике, организатором летних школ юных программистов и других форм работы с учащимися, в том числе и раннего подросткового возраста (А.П.Ершов, Г.А.Звенигородский, Ю.А.Первин, Н.А.Юнерман и др.

[16, 22]). Значительный вклад в результаты деятельности сибирской группы школьной информатики внес молодой и талантливый ученый Г. А. Звенигородский (1952—1984), возглавлявший в то время работы по созданию интегрированной системы программирования «Школьница» — первой отечественной программной системы, специально ориентированной на школьный учебный процесс [15, 19, 20, 21]. К выходу правительственных документов о намеченной в то время очередной школьной реформе [61] в методической науке и школьной практике был накоплен значительный теоретический и практический багаж, вместивший опыт трех предыдущих десятилетий. Тем самым были созданы все необходимые предпосылки для активных государственных решений проблемы компьютеризации школьного образования.

1.9. ВВЕДЕНИЕ В ШКОЛУ ПРЕДМЕТА «ОСНОВЫ

ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ»

Итак, толчком к проработке конкретных организационно-методических мероприятий в области компьютеризации школы стали «Основные направления реформы общеобразовательной и профессиональной школы» (1984, [61]).

Одним из главных положений школьной реформы того времени стала впервые явно продекларированная задача введения информатики и вычислительной техники в учебно-воспитательный процесс школы и обеспечения всеобщей компьютерной грамотности молодежи. В конце 1984 г. под совместным кураторством ВЦ СО АН СССР (А. П. Ершов) и Научноисследовательского института содержания и методов обучения (НИИ СиМО) АПН СССР (В.М.Монахов) с привлечением группы педагогов-информатиков из различных регионов страны развернулась работа по созданию программы нового общеобразовательного предмета для общеобразовательной школы, получившего название «Основы информатики и вычислительной техники». К середине 1985 г. такая работа была выполнена и одобрена Министерством просвещения СССР [64]. Последующими правительственными решениями был одобрен и главный стратегический путь, позволяющий быстро решить задачу формирования компьютерной грамотности молодежи — введение в среднюю школу предмета «Основы информатики и вычислительной техники» как обязательного, а также конкретный срок введения нового предмета в среднюю школу — 1 сентября 1985 г. В сжатые сроки вслед за программой были подготовлены пробные учебные пособия для учащихся [62, 63], книги для учителей [23, 24]. Свидетельством большого внимания государства к В.М.Монахов проблеме компьютеризации школы явилось учреждение нового научнометодического журнала «Информатика и образование»

(ИНФО), первый номер которого вышел к началу 1986/87 учебного года. Невзирая на экономические трудности нынешнего периода развития России, ИНФО и по сей день остается исключительно важным для современной системы образования специальным научно-методическим журналом, освещающим методические, дидактические, технические, организационные, социальноэкономические, психолого-педагогические вопросы внедрения информатики и информационных технологий в сферу образования.

Для преподавания нового предмета в течение летнего периода 1985 и 1986 гг. была проведена интенсивная курсовая подготовка учителей, главным образом из числа работающих преподавателей математики и физики [57], а также организаторов образования [56]. Этот контингент был пополнен путем ускоренной углубленной подготовки в области информатики и вычислительной техники будущих молодых учителей — выпускников физико-математических факультетов 1985—1986 гг. В то же время Министерством просвещения СССР были приняты оперативные организационно-методические меры по организации регулярной подготовки учителей информатики и вычислительной техники на базе физико-математических факультетов пединститутов [37, 38].

Чтобы точнее понимать характер и уровень сложности проблем, которые требовалось в сжатые сроки решить в сфере кадрового обеспечения введения предмета ОИВТ в школу или, если сказать шире, в сфере компьютеризации школы в целом, следует напомнить о том, каким был фактический уровень подготовки в области информатики и ЭВМ учителей, работавших в середине 1980х гг. в школах СССР.

Впервые весьма краткий ознакомительный курс программирования для ЭВМ с экзотическим названием «Математические машины и программирование с вычислительным практикумом» появился в учебных планах физикоматематических факультетов педагогических вузов в 1964 г. В 1970 г. в учебные планы этих учебных заведений вводится обновленный курс «Вычислительные машины и программирование» (около 50 часов), причем содержание программы этого курса явно не соответствует перспективным направлениям развития программирования.

Следующая официальная версия программы синтетического курса «Вычислительная математика и программирование» (1976) уже отводила на программирование около 70 часов и предполагала, в частности, ознакомление с языком высокого уровня Алгол-60 [45]. При этом следует учесть, что наивысшим для того времени уровнем технического обеспечения, причем для очень небольшого числа педвузов страны, являлось наличие одной — двух малых ЭВМ типа «Наири», «Проминь», «Мир» и т.п. К концу 1970-х гг. в педвузах России было открыто лишь четыре кафедры программирования и вычислительной математики (Москва, Ленинград, Свердловск, Омск), а первые персональные ЭВМ (отечественные ПЭВМ ряда «Искра», «ДВК», «Электроника») стали появляться в очень ограниченном количестве и в очень ограниченном числе педвузов практически лишь к середине 1980-х гг.

Из сказанного выше со всей очевидностью следует, что к моменту введения информатики в среднюю школу (1985) уровень компьютерной подготовки работавших в то время в школе выпускников физико-математических факультетов педвузов в массе своей ни в какой мере не соответствовал требованиям преподавания нового курса ОИВТ.

Причины очевидны:

• педвузовское образование не давало образования в области информатики, а было ориентировано лишь на ознакомление с началами программирования, причем на значительно более отсталом идейном уровне, чем тот, на котором курс информатики стал вводиться в школу;

• педвузовская подготовка по программированию носила исключительно образовательный характер, она не была ориентирована на преподавание этого предмета школьникам (не было такой задачи).

Очевидно, что предпринимаемые во второй половине 1980-х гг. государственными и региональными органами управления образованием самые решительные и оперативные организационно-методические меры по обеспечению срочной доподготовки учителей для преподавания информатики и вычислительной техники из числа работающих учителей математики и физики годились лишь как неотложные меры первого этапа внедрения ОИВТ в школу. Что же касается налаживания регулярной подготовки учителей информатики и организаторов компьютеризации школы на базе физико-математических факультетов пединститутов, как и осуществления последующих мероприятий по приведению в соответствие компьютерного образования учителей других школьных дисциплин, то эти меры должны были опираться на основательные научнометодические обоснования и разработки.

1.10. РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРОВЕДЕНИЮ

СЕМИНАРСКОГО ЗАНЯТИЯ

Тема «Этапы введения ЭВМ, программирования и элементов кибернетики в среднюю школу СССР и России (середина 50-х — середина 80-х гг. XX в.)»

Вопросы для обсуждения:

1. Анализ исторических предпосылок формирования целей и задач введения в школу предмета ОИВТ.

2 Алгоритмическая культура учащихся как исходный базис для формирования целей обучения информатике в школе.

3 Начальная концепция школьной информатики (А. П. Ершов и др.)

ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ

1. Абрамов С.А., Антипов И.Н. 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 (XXVI).

4. Антипов И.Н. Алгоритмический язык АЛГОЛ-60. — М.: Просвещение, 1975.

5. Антипов И.Н. Программирование: Учеб. пособие по факультативному курсу для учащихся VIII—IX кл. — М.: Просвещение, 1976.

6. Антипов И.Н. Учебная модель ЭВМ // Математика в школе. — 1977. — № 3.

7. Антипов И.Н., ШварцбурдЛ. С. О символике 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. отд. «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. Я., Шкабара Е.А. Как это начиналось. — М.: Знание, 1981.

14. Ершов А. П. Программирование — вторая грамотность. — Новосибирск, 1981.

(Препринт / АН СССР, Сиб. отд. ВЦ; 293).

15. ЕршовА.П., Звенигородский Г.А. Информатика//ИНФО.— 1987.— № 3.

16. Ершов А. П., Звенигородский Т.А. Зачем надо уметь программировать // Квант. Ершов А.П., Звенигородский Г.А., Первин Ю.А. Школьная информатика (концепции, состояние, перспективы). — Новосибирск, 1979. (Препринт / АН СССР. Сиб. отд-ние ВЦ; 152 с.).

18. Жалдак М.И., Рамский Ю. С. Программирование на микрокалькуляторах: Пособие для самообразования учителей. — Киев: Рад. шк., 1985.

19. Звенигородский Г. А. Вычислительная техника и ее применение. — М.: Просвещение, 1987.

20. Звенигородский Т.А. Первые уроки программирования. — М.: Наука, 1985.

21. Звенигородский Т.А. Программное наполнение системы «Школьница». — Новосибирск, 1987.

22. Звенигородский Г.А., Первин Ю.А., Юнерман И.А. Заочная школа профаммирования//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. И. Электронный помощник учителя // Математика в школе. - 1983. - № 5.

26. Канторович Л. В., Соболев С.Л. Математика в современной школе // Математика в школе. — 1979. — № 4.

27. Касаткин В. И. Введение в кибернетику: Пособие для факультативных занятий в классе. — Киев, 1976.

28. Касаткин В.Н. Программирование как элемент общего образования // Кибернетика. — 1973. — № 2.

29. Касаткин В. Н. Элементы анализа и синтеза простейших автоматов в школьном курсе математической логики // Математика в школе. — 1964.-№1.

30. Касаткин В.Н., Верлань А.Ф. Секреты кибернетики. — Киев: Рад. шк., 1971.

31. К вопросу преподавания программирования в средней школе / В.Н.Антипов, Н.Б.Балыгюк, 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. Лапчик М. П. Готовить учителей нового типа // ИНФО. — 1987. — № 2.

38. Лапчик М.П. Информатика и информационные технологии в системе общего и педагогического образования: Монография. — Омск: Изд-во Ом. гос. пед. ун-та, 1999.

39 Лапчик М.П. Метод блок-схем в профаммировании: Учеб. пособие. — Омск, 1969.

40 Лапчик М.П. 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. Профаммирование 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 профаммирования 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. Леднев В. С., Кузнецов А.А. Начала кибернетики: 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 профамм // Математика в школе. — 1973.

— № 2.

54. Монахов В. М. О специальном факультативном курсе «Программирование» // Математика в школе. — 1973. —№ 2.

55. Монахов В.М. Профаммирование. Факультативный курс: Пособие для учителя. — М.: Просвещение, 1974.

56. Научно-методические основы информатики и электронно-вычислительной техники: Проф. 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: Проф.

подгот. учителей математики и физики сред, общеобразоват. шк., преподавателей ПТУ и ССУЗ (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.Шварц-бурд, 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 // Математика в школе. — 1974. — № 4.

61. Основные направления реформы общеобразовательной и профессиональной школы: Сб. док. и материалов. — М.: Политиздат, 1984.

62. Основы информатики и вьиислительной 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.

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 — 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. Резниковский 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. — № 1.

70. Симою М.П., Резник С.М. и др. Обучение программированию и практика на ЭЦВМ // 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. N° 444 г. Москвы. — М.: Просвещение, 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.

ПРЕДМЕТ МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ

ИНФОРМАТИКИ

2.1. ИНФОРМАТИКА КАК НАУКА:

ПРЕДМЕТ И ПОНЯТИЕ

Появление и начальное становление информатики как науки относится ко второй половине прошлого века. Область интересов информатики — это структура и общие свойства информации, а также вопросы, связанные с процессами поиска, сбора, хранения, преобразования, передачи и использования информации в самых различных сферах человеческой деятельности. Обработка огромных объемов и потоков информации немыслима без автоматизации и систем коммуникации, поэтому электронные вычислительные машины и современные информационные и коммуникационные технологии являются и фундаментальным ядром, и материальной базой информатики.

Термин «информатика» (в том смысле как он применен в первом абзаце) в отечественной литературе используется сравнительно недавно, к тому же его толкование до настоящего времени еще нельзя считать установившимся и общепринятым. Терминологические и понятийные трудности, связанные с сущностью самого понятия «информатика» (равно как и производных понятий) не преодолены до сих пор. Обратимся к истории вопроса, восходящей ко времени появления электронных вычислительных машин.

После второй мировой войны получила бурное развитие кибернетика как общая наука об управлении и связи в системах различной природы — искусственных, биологических, социальных.

Рождение кибернетики принято связывать с опубликованием в 1948 г.

американским математиком Норбертом Винером книги «Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине». В этой работе были показаны пути создания общей теории управления и заложены основы методов рассмотрения проблем управления и связи для различных систем с единой точки зрения. Развиваясь одновременно с прогрессом электронных вычислительных машин, кибернетика со временем превращалась в более общую науку о преобразовании информации. Под информацией в кибернетике понимается любая совокупность сигналов, воздействий или сведений, которые некоторая система воспринимает от окружающей среды (входная информация X), выдает в окружающую среду (выходная информация Y), а также хранит в себе (внутренняя, внутрисистемная информация Z) (рис. 2.1).

Развитие кибернетики в нашей стране переживало драматические периоды (достаточно подробный обзор событий и фактов, сопровождавших становление информатики в СССР и, далее, в России, дан в статье Д. А. Поспелова [32]). Как писал в начале 1960-х гг. академик А. И. Берг, немало сделавший для официального признания кибернетики в Советском Союзе, «... в 1955 — 57 гг. и даже позже в нашей литературе были допущены грубые ошибки в оценке значения и возможностей кибернетики. Это нанесло серьезный ущерб развитию науки в нашей стране, привело к задержке в разработке многих теоретических положений и даже самих электронных машин» [4]. Достаточно сказать, что еще в четвертом издании «Краткого философского словаря» (1954) кибернетика была определена как «реакционная лженаука, возникшая в США после второй мировой войны и получившая широкое распространение и в других капиталистических странах; форма современного механицизма» [34]. Помимо чисто идеологических мотивов, причиной этого явления послужили, с одной стороны, недооценка новой бурно развивающейся науки отдельными учеными «классического» направления, с другой — неумеренное пустословие тех, кто вместо активной разработки конкретных проблем кибернетики в различных областях спекулировал на полуфантастических прогнозах о ее безграничных возможностях, дискредитируя тем самым эту науку. Случилось так, что «...кибернетика обросла паразитным слоем пустой болтовни, за которой не все сумели разглядеть очень важное научно-техническое открытие, создавшее предпосылки для революции в развитии производительных сил человеческого общества» [7].

Но и после преодоления идеологических барьеров и официального признания кибернетики как науки (а уже в 1959 г. в Академии наук СССР был создан Научный совет по комплексной проблеме «Кибернетика») трудностей не убавилось. Дело в том, что развитие отечественной кибернетики в течение длительного периода сопровождалось серьезными неудачами в реализации крупных государственных проектов. Приведем краткий обзор положения, сложившегося к середине 1980-х гг., ссылаясь на оценки специалистов [13].

Воодушевляющие перспективы применения кибернетики в народном хозяйстве возбудили предложения широкого применения математических методов и ЭВМ для целей глобального планирования и управления. Сформулированные крупными учеными, эти предложения нашли отражения в партийных и правительственных решениях. В государственные планы включались программы создания автоматизированных систем управления (АСУ) во всех звеньях народного хозяйства от предприятия до отрасли. АСУ должны были стать базой структурной перестройки управления народным хозяйством: с АСУ должны были взаимодействовать автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП), над АСУ предполагалось создать автоматизированные системы плановых расчетов (АСПР). Все автоматизированные системы планировалось реализовать на единой общегосударственной сети вычислительных центров. Однако по ряду причин были доведены до практической реализации лишь отдельные фрагменты системы управления, общая же идея достижения глобальной цели управления не была осуществлена.

К середине 1970-х гг. была поставлена задача создания САПР (систем автоматического проектирования); в рамках САПР получила развитие идея создания автоматизированных рабочих мест (АРМ) конструкторов, научных работников, плановиков и т.п. Позднее получила широкое распространение и поддержку идея создания гибких автоматизированных производств (ГАП) и промышленных роботов.

Работа в указанных направлениях привела к накоплению значительного опыта создания информационных систем управления технико-экономическими объектами, были созданы отдельные САПР, давшие возможность многократно увеличить производительность труда проектировщиков новых сложных систем;

Достигнуты определенные успехи в области конструирования и «интеллектуализации» ЭВМ, в технологии их изготовления. Вместе с тем первоначально поставленные глобальные цели все-таки не были достигнуты. Сложилась ситуация, в которой, с одной стороны, требовалось окончательно отмежеваться от шелухи пустословия и выделить из кибернетики здоровое научное и техническое ядро, а с другой — консолидировать силы для развития нового движения к давно уже стоящим глобальным целям. (К сожалению, приходится констатировать, что неудачи и незавершенность крупномасштабных государственных проектов в области информатизации общества сохранялись и после описанных событий.) Подойдем сейчас к вопросу о становлении информатики на основе кибернетики с терминологической точки зрения. Вскоре вслед за появлением термина «кибернетика» в мировой науке стало использоваться англоязычное «Computer Science» (компьютерная наука); этот термин и сейчас достаточно широко распространен в Соединенных Штатах Америки, в Канаде и некоторых странах латино-американского континента в качестве наименования как для научной, так и учебной дисциплины, изучающих процессы обработки, хранения и передачи информации при помощи компьютеров и телекоммуникационных систем [11].

Чуть позже, на рубеже 60-х и 70-х гг. XX века, французы ввели термин «informatique» (информатика), образованный, судя по всему, как производное от двух французских слов — «informatione» (информация) и «avtomatique» (автоматика). Новый термин получил впоследствии распространение в СССР (следовательно, в России и странах СНГ) и странах Западной Европы. Надо сказать, что в русском языке наиболее раннее (примерно с середины 1960-х гг.) употребление термина «информатика» было связано с узкоконкретной областью научно-технической информации и документалистики (см., например, [25]).

Согласно определению, данному в Большой советской энциклопедии, информатика рассматривалась как «дисциплина, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности ее создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности» [26]. Подобное определение связывало информатику с библиотековедением, библиографией, методами поиска информации в массивах документов. С этой целью в 1952 г. был создан Институт научной информации АН СССР, позже преобразованный в ВИНИТИ — Всесоюзный институт научной и технической информации.

Параллельно с этим направлением (и независимо от него) развивалось другое толкование термина «информатика», которое, как считал академик А.П.Ершов, начиная со второй половины 1970-х гг. стало широко закрепляться в отечественной литературе после появления перевода с немецкого (под ред. А.

П. Ершова) учебного пособия и задачника [1, 2] по вузовскому курсу информатики. Поясняя значение термина «информатика» (в связи с открытием с 1983 г.

в составе Академии наук СССР нового отделения информатики, вычислительной техники и автоматизации), А. П. Ершов утверждал, что этот термин вводится в русский язык как название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации. При таком толковании информатика оказывается более непосредственно связанной с философскими и общенаучными категориями, проясняется и ее место в кругу «традиционных» академических научных дисциплин».

Комментируя это определение информатики, А. П. Ершов отмечал далее:

«Сознавая некоторую относительность деления наук на естественные и общественные, мы все же относим информатику к естественнонаучным дисциплинам в соответствии с принципом вторичности сознания и его атрибутов и с представлением о единстве законов обработки информации в искусственных, биологических и общественных системах. Отнесение информатики к фундаментальным наукам отражает общенаучный характер понятия информации и процессов ее обработки. Информатика как самостоятельная наука вступает в свои права тогда, когда для изучаемого фрагмента мира построена так называемая информационная модель. И хотя общие методологические принципы построения информационных моделей могут быть предметом информатики, само построение и обоснование информационной модели является задачей частной науки. Понятия информационной и математической моделей очень близки друг к другу, поскольку и та и другая являются знаковыми системами. Информационная модель — это то сопряжение, через которое информатика вступает в отношение с частными науками, не сливаясь с ними, и в то же время не вбирая их в себя» [8, с. 29—30].

Созвучно высказанному выше представлению о науке информатике и мнение академика Н.Н.Моисеева: «Зародившись в недрах науки о процессах управления — кибернетики, информатика... буквально на наших глазах из технической дисциплины о методах и средствах обработки данных при помощи средств вычислительной техники превращается в фундаментальную естественную на-уку об информации и информационных процессах в природе и обществе» [28]. Между тем среди отечественных ученых с самого начала становления информатики как самостоятельной отрасли науки не было полного единодушия в ответе на вопрос, что такое информатика.

В том же «установочном» сборнике «Становление информатики» ВС.Михалевич, Ю. М. Каныгин и В. И. Гриценко утверждают: «Информатика — комплексная научная и инженерная дисциплина, изучающая все аспекты разработки, проектирования, создания, оцен-Kttj Функционирования машинизированных (основанных на ЭВМ) систем переработки информации, их применения и воздействия на различные области социальной практики» [27]. Как видим, в последнем толковании не только явно подчеркивается связь самого возникновения информатики с развитием компьютерной техники, но и то, что информатика — это следствие развития ЭВМ.

Коснемся вопроса об объекте и предмете науки информатики. В общегносеологическом плане противопоставление объекта и предмета науки является относительным [36]. И все же представление о различии понятий «объект науки» и «предмет науки» важно для установления существа любой науки.

Объект — это область действительности, на которую направлена деятельность исследователя, а предмет — это посредствующее звено между субъектом и объектом исследования. Понятие «предмет науки» выражает диалектическое единство объективной и субъективной сторон познания, оно не тождественно понятию «объект науки». Основное структурное отличие предмета от объекта заключается в том, что в предмет входят лишь главные, наиболее существенные свойства и признаки1.

Объект выступает как такая часть объективной реальности, которая находится во взаимодействии с субъектом, причем само выделение объекта познания осуществляется при помощи форм практической и познавательной деятельности, выработанных обществом и отражающих свойства объективной реальности [36, с. 452]. Предметная область — область объектов, универсум рассмотрения (рассуждения), класс (множество) объектов, рассматриваемых в пределах данного контекста (понимаемом как отдельное рассуждение, фрагмент Вот как на наглядном примере трактуется это различие в учебном пособии по дидактике средней школы: «Представители разных наук видят один и тот же объект по-разному, в свете разных задач, в разных системах понятий, свойственных каждой науке, выделяют в объекте разные стороны, разные связи и отношения.

Обучение может быть объектом изучения и дидакта, и методиста, и психолога, и кибернетика. Но каждый из них выделяет для изучения в этом объекте свое, ставит разные цели изучения и формулирует эти цели и результаты изучения по-разному. Это значит, что каждый из них работает в своем предмете. Эти специалисты могут, допустим, вместе прийти на урок. Они увидят одно и то же, но каждый будет смотреть на происходящее сквозь призму своей науки. Дидакт будет думать о том, какие общедидактические методы применяет учитель, какие общие принципы он реализует. Методист обратит внимание на соответствие способов преподавания и содержания учебного материала целям обучения данному учебному предмету в школе.

Психолога преимущественно заинтересуют особенности усвоения материала школьниками как проявление общих закономерностей усвоения, а перед кибернетиком обучение предстанет как система управления с прямой и обратной связью» [6, с. 9].

научной теории или теория в целом). Например, в теории чисел предметной областью служит натуральный ряд (множество целых неотрицательных чисел) [36, с. 525].

В.С.Леднев при сопоставлении понятий «объект» и «предмет» науки опирается на представления о двух способах отражения наами их объектов: аспектный и объектный [20, с. 85 — 87]. При этом при определении предмета науки учитывается не только ее объект, «… но и аспект отражения наукой ее объекта» [20, с. 99]. Вот как описывает В.С.Леднев предмет и объект науки кибернетики: «Предметная область кибернетики охватывает... живую природу, человека, общественные и технические системы. Но эта предметная область кибернетикой всесторонне не изучается. Всесторонне (в объектном плане) ее изучают биология, антропологические, общественные и технические науки.

Кибернетика изучает только информационно-управленческий аспект этой предметной области — процессы управления. К тому же она рассматривает лишь определенную сторону процесса управления — его общие закономерности, свойственные любым процессам управления, т.е. не зависящие от специфики конкретных систем» [20, с. 90].

Отсюда напрашивается вывод, что предмет информатики, как и кибернетики, образуется на основе широких областей своих приложений, а объект — на основе общих закономерностей, свойственных любым информационным процессам в природе и обществе.

Действительно, поскольку информационный подход все более начинает восприниматься как общенаучный метод познания природы и общества, широчайшие приложения информатики становятся ее важнейшей особенностью. Это приложения, охватывающие в основном все виды общественной деятельности:

производство, управление, науку, образование, проектные разработки, торговлю, денежно-кассовые операции, медицину, криминалистику, охрану окружающей среды и др., а также быт, личную деятельность. Главное значение здесь имеет совершенствование социального управления на основе информационных процессов и информационно-коммуникационных технологий.

Информатика изучает то общее, что свойственно всем многочисленным разновидностям конкретных информационных процессов (технологий). Эти информационные процессы и технологии и есть объект информатики (см. также [27, с. 33— 35]).

Предмет информатики определяется многообразием ее приложений. Различные информационные технологии, функционирующие в разных видах человеческой деятельности (управление производственным процессом, системы проектирования, финансовые операции, образование и т.п.), имея общие черты, в то же время существенно различаются между собой. Тем самым образуются различные «предметные» информатики, базирующиеся на разных наборах операций и процедур, различных видах кибернетического оборудования (во многих случаях наряду с компьютером используются специализированные приборы и устройства), разных информационных носителях и т.п.

Одной из областей человеческой деятельности, испытывающей в настоящее время активное влияние информатики, является система образования.

Ветвь информатики, обслуживающая проблемы средней школы, получила название школьной информатики. Впервые в отечественной литературе этот термин введен в широкое употребление в одноименном концептуальном документе, разработанном под руководством А.П.Ершова [9]. Воспроизведем описание предмета школьной информатики, опираясь на основные положения указанной работы.

Школьная информатика определяется как ветвь информатики, занимающаяся исследованием и разработкой программного, технического, учебнометодичесйсого и организационного обеспечения применения ЭВМ в школьном учебном процессе.

Программное (или математическое) обеспечение школьной информатики поддерживает информационную, управляющую и обучающую системы средней школы, включает в себя программистские средства для проектирования и сопровождения таких систем, а также средства общения с ними, ориентированные на школьников, учителей и работников аппарата управления органами просвещения.

В области технического обеспечения школьная информатика имеет своей целью экономически обосновать выбор технических средств для сопровождения учебно-воспитательного процесса школы; определить параметры оборудования типовых школьных кабинетов вычислительной техники (КВТ); найти оптимальное соотношение использования серийных средств и оригинальных разработок, ориентированных на среднюю школу.

Учебно-методическое обеспечение школьной информатики состоит в разработке учебных программ, методических пособий, учебников по школьному курсу информатики, а также по всем школьным предметам, которые могут испытывать методологическое влияние информатики, и по курсам, при преподавании которых планируется использование средств информатики.

Проблемы организационного обеспечения, связанного с внедрением и поддержанием новой информационной технологии учебного процесса, сложны и многообразны, особенно на первом этапе компьютеризации школьного образования. Сюда, в частности, относятся: организационно-технические мероприятия по обеспечению и последующему сопровождению технической базы школьной информатики; организации разработки, тиражирования и доставки педагогических программных средств (ППС) в школу; подготовка и переподготовка кадров для всех уровней системы просвещения и прежде всего школьных учителей, способных нести в массовую школу информатику как новую научную дисциплину, как инструмент совершенствования преподавания других школьных предметов, как стиль мышления.

В связи с развитием информатики возникает вопрос о ее взаимосвязи и разграничении с кибернетикой. При этом, очевидно, требуется уточнение предмета науки кибернетики, более строгое его толкование. Информатика и кибернетика имеют много общего основанного на концепции управления, однако «...информатика не растворяется целиком в кибернетике» [27, с. 35]. Один из подходов разграничения информатики и кибернетики — отнесение к области информатики исследований информационных технологий только в социальных системах, а не в любых кибернетических системах (т.е. системах любой природы: биологических, технических и т.д.). Кроме того, за кибернетикой сохраняются исследования общих законов движения информации в произвольных системах, в то время как информатика, «опираясь на этот теоретический фундамент, изучает технологию — конкретные способы и приемы переработки, передачи, использования информации. Кибернетические принципы не зависят от частных реальных систем, а принципы информатики всегда в технологической связи именно с реальными системами» [27, с. 36].

Не все разделы информатики возникали одновременно. История информатики связана с постепенным расширением области ее интересов. Возможность расширения диктовалась развитием компьютеров и накоплением моделей и методов их применения при решении задач различного типа.

Как считает Д. А. Поспелов, структуру информатики в настоящее время определяют следующие основные области исследования [32]:

• теория алгоритмов (формальные модели алгоритмов, проблемы вычислимости, сложность вычислений и т.п.);

• логические модели (дедуктивные системы, сложность вывода, нетрадиционные исчисления: индуктивный и дедуктивный вывод, вывод по аналогии, правдоподобный вывод, немонотонные рассуждения и т.п.);

• базы данных (структуры данных, поиск ответов на запросы, логический вывод в базах данных, активные базы и т.п.);

• искусственный интеллект (представление знаний, вывод на знаниях, обучение, экспертные системы и т.п.);

• бионика (математические модели в биологии, модели поведения, генетические системы и алгоритмы и т.п.);

• распознавание образов и обработка зрительных сцен (статистические методы распознавания, использование призначных пространств, теория распознающих алгоритмов, трехмерные сцены и т. п.);

• теория роботов (автономные роботы, представление знаний о мире, децентрализованное управление, планирование целесообразного поведения и т.п.);

• инженерия математического обеспечения (языки программирования, технологии создания программных систем, инструментальные системы и т.п.);

• теория компьютеров и вычислительных сетей (архитектурные решения, многоагентные системы, новые принципы переработки информации и т.п.);

• компьютерная лингвистика (модели языка, анализ и синтез текстов, машинный перевод и т.п.);

• числовые и символьные вычисления (компьютерно-ориентированные методы вычислений, модели переработки информации в различных прикладных областях, работа с естественно-языковыми текстами и т.п.);

• системы человеко-машинного взаимодействия (модели дискурса, распределение работ в смешанных системах, организация коллективных процедур, деятельность в телекоммуникационных системах и т.п.);

• нейроматематика и нейросистемы (теория формальных нейронных сетей, использование нейронных сетей для обучения, нейрокомпьютеры и т.п.);

• использование компьютеров в замкнутых системах (модели реального времени, интеллектуальное управление, системы мониторинга и т. п.).

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАТИКИ

ТЕХНИЧЕНИЯ И ПЕРЕ-

рования. Сервисные оболочки, системы пользовательского инСИСТЕМНЫЕ терфейса. Программные средства межкомпьютерной связи (системы теледоступа), вычислительные и информационные среды.

РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ