«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 ...»

• системное ПО (операционная система, операционные оболочки, сетевое ПО, антивирусные средства, средства резервного копирования и восстановления информации и т.п.);

• ПО базовых информационных технологий (текстовые редакторы, электронные таблицы, СУБД, системы компьютерной графики и системы подготовки компьютерных презентаций, телекоммуникационное ПО и др.);

• инструментальное ПО общего назначения;

• ПО учебного назначения (рекомендуются к применению при наличии сертификата Министерства образования РФ)1;

• ПО поддержки издательской деятельности для нужд учебного заведения.

При оборудовании и использовании компьютерных кабинетов чрезвычайно важное значение имеет строгое соблюдение санитарных правил и норм, предназначенных для предотвращения неблагоприятного воздействия на человека вредных факторов, сопровождающих работы с видеодисплейными терминалами (ВДТ) и ПЭВМ [3, 13]. Вопрос о вредности работы с ВДТ и ПЭВМ актуален, разумеется, прежде всего потому, что речь идет о здоровье детей. Однако этот же вопрос не менее важен и для сохранения здоровья самого учителя, а также всех тех, кто является участником образовательного процесса с привлечением компьютерных средств. Именно поэтому требуется не только хорошее знание требований государственного нормативного акта [3], но и всемерное соблюдение всех предписанных им положений — как в части, касающейся обустройства помещений и оборудования самих КВТ, так и в части строжайшего соблюдения рекомендаций по организации учебной деятельности учащихся.

Обратим внимание только на некоторые положения этого документа. Согласно СанПиН [3] для учителей общеобразовательных школ длительность работы в дисплейных классах и кабинетах информатики устанавливается не более 4 часов в день, а для инженеров, обслуживающих учебный процесс в кабинетах с ВДТ и ПЭВМ, продолжительность работы не должна превышать 6 часов в день. Дополнительно для снижения нагрузки в течение рабочего дня устраиваются регламентированные перерывы в работе.

Разрешаемое время непрерывной работы учащихся за ВДТ зависит от их возраста, но не должно превышать:

• для учащихся I кл. (6 лет) — 10 мин;

• для учащихся II—V кл. — 15 мин;

• для учащихся VI—VII кл. — 20 мин;

• для учащихся VIII —IX кл. — 25 мин;

• для учащихся X—XI кл. на первом часе занятий — 30 мин, на втором — 20 мин.

После установленной выше длительности работы на ВДТ и ПЭВМ должен проводиться комплекс упражнений для глаз [3, Приложение 16], а после каждого урока на переменах — физические упражнения для профилактики общего утомления [3, Приложение 18].

Число уроков для учащихся X—XI кл. с использованием ВДТ и ПЭВМ должно быть не более двух в неделю, а для остальных классов — не более одного урока.

Занятия в кружках с использованием ПЭВМ и ВДТ должны проводиться не чаще двух раз в неделю общей продолжительностью:

• для учащихся II —V кл. (7—10 лет) — не более 60 мин;

Перечень рекомендованных и широко используемых педагогических программных средств в поддержку школьного курса информатики приведен в конце книги.

• для учащихся VI кл. и старше — не более 90 мин. Очевидно, что фактор санитарно-гигиенических требований к организации учебного процесса в КВТ накладывает весьма жесткие ограничения на структуру каждого урока по информатике, что должно учитываться при их планировании. В частности, это непосредственно касается учета продолжительности времени (хронометража) использования программных средств, применение которых предусматривается на уроке.

6.3. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ В КАБИНЕТЕ

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Для обеспечения организации работы кабинета информатики приказом директора школы назначается заведующий КВТ из числа учителей информатики. Заведующий кабинетом является организатором оборудования кабинета, работы учителей и учащихся по применению средств вычислительной техники, информационных технологий в преподавании информатики и других учебных предметов. Заведующий КВТ обеспечивает использование кабинета в соответствии с учебным планом школы, разрабатывает перспективный план оборудования кабинета, принимает меры по его дооборудованию и пополнению учебно-наглядными пособиями и техническими средствами обучения в соответствии с «Перечнем» [13, Приложение], несет ответственность за сохранность имеющегося в кабинете оборудования и средств вычислительной техники. Заведующий кабинетом несет ответственность за ведение журнала инвентаризационной записи, содержание оборудования в постоянной готовности к применению, своевременность и тщательность профилактического технического обслуживания ВТ, регистрацию отказов ПЭВМ и организацию их отладки или ремонта, за поддержание в КВТ санитарно-гигиенических требований и требований техники безопасности.

Заведующий кабинетом принимает участие в планировании загрузки КВТ учебными, кружковыми, факультативными и другими занятиями с учащимися;

все виды занятий в КВТ проводятся при обязательном присутствии преподавателя. Заведующий кабинетом несет ответственность за своевременное проведение вводного и периодического инструктажа по технике безопасности, которые проводятся, как правило, учителями, ведущими занятия в КВТ. На вводном инструктаже учитель знакомит учащихся с правилами распорядка в кабинете, правилами техники безопасности и гигиены труда, с опасными моментами, которые могут возникнуть в процессе работы, и с соответствующими мерами предосторожности. Вводный инструктаж проводится в виде лекции, беседы.

Инструктаж перед работой на ЭВМ дополняет вводный инструктаж и имеет целью ознакомить учащихся с требованиями правильной организации и содержания рабочего места, назначением приспособлений и ограждений, с безопасными методами работы и правилами пользования защитными средствами, с возможными опасными моментами при выполнении конкретной работы, с обязанностями работающего на своем рабочем месте, а также опасными ситуациями и правилами поведения при их возникновении. Периодический инструктаж на рабочем месте должен быть кратким, содержать четкие и конкретные указания и в необходимых случаях сопровождаться показом правильных и безопасных приемов выполнения работы. Все сведения по проведению инструктажа учащихся заносятся в специальный журнал (табл. 6.1).

Журнал регистрации инструктажа по технике безопасности № Фамилия ин- Дата Содержание Ф.И.О. Подпись прово- Подпись инп/п структируемо- инструктажа проводившего дившего ин- структируего с указанием инструктаж, структаж, его мого Как показывает опыт, важной организационной формой деятельности кабинета информатики в школе может стать учебно-методический семинар, к работе которого привлекаются не только учителя информатики, но и преподаватели других дисциплин. Семинар может эффективно использоваться для распространения опыта применения информационных и коммутационных технологий (ИКТ) в обучении, ознакомления с новыми программными средствами, обучения преподавателей основам работы на ПЭВМ, обсуждения основных направлений внеклассной работы с учащимися и т. п. Направленность работы семинара может быть весьма различной и, вероятно, будет меняться по мере совершенствования информационной культуры преподавателей. Следует иметь в виду, что в тех случаях, когда преподаватели других учебных дисциплин в школе еще не овладели в полной мере средствами ИКТ, предполагается финансирование совместной работы двух преподавателей (информатики и предметника) при проведении занятий по учебным предметам в классах с использованием информационных технологий [1, Приложение 3].

Помощь в работе заведующему КВТ оказывает лаборант (или техник)1.

Лаборант (техник) находится в непосредственном подчинении заведующего кабинетом и отчитывается перед ним за сохранность, правильное хранение и использование учебного оборудования. Лаборант обязан знать всю систему КУВТ, правила ухода за ним, условия хранения техники и наглядных пособий. В соответствии с перспективными планами развития КВТ лаборант под руководством заведующего кабинетом участвует в приобретении необходимого учебного оборудования, ведет учет-ность, инвентаризационные записи. По плану преподавателя и под его руководством лаборант готовит оборудование к уроку. Лаборант обеспечивает соблюдение учащимися правил техники безСтавки обслуживающего персонала устанавливаются соответствующими нормативными актами. Так, например, «Типовое штатное расписание» (прило-кение к приказу № 373 Минобразования РФ от 2 сентября 1996 г.) при наличии оборудованного кабинета информатики устанавливало следующие долж-|ности: в кабинетах, имеющих 20 комплектов компьютеров — 1 ставка лаборан-21—30 комплектов — 1 ставка техника, свыше 30 комплектов — 1 ставка специалиста (инженера) и 1 ставка лаборанта [8].

опасности, постоянную готовность противопожарных средств и средств первой помощи, регистрирует отказы техники во время занятий, а также проводит мелкий ремонт вышедшего из строя оборудования.

Следует иметь в виду, что согласно СанПиН [3] при кабинете информатики должна быть лаборантская комната площадью не менее 18 кв. м с двумя входами: в учебное помещение и на лестничную площадку (или в рекреацию).

6.4. РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРОВЕДЕНИЮ

СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ

ТЕМА «ОРГАНИЗАЦИЯ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ В ШКОЛЕ»

Основные вопросы:

1. Формы и методы учебных занятий по информатике.

2. Средства обучения информатике: кабинет вычислительной техники и программное обеспечение.

3. СанПиН. Гигиенические требования к оборудованию и организации работы в КВТ.

4. Организация работы в кабинете вычислительной техники.

ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ

1. Базисный учебный план общеобразовательных учреждений Российской Федерации для 12-летней школы (проект) // Учительская газета. — 2000. - № 38.

2. Вихрев В. В., Федосеев А. А., Христочевский С. А. Практическое внедрение информационных технологий на основе метода проектов // Педагогическая информатика. — 1993.

— № 1.

3. Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вьиислительным машинам и организации работы. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.2.542—96: Утв. и введ. в действие Постановлением Госкомсанэпиднадзора России от 14 июля 1996 г. № 14 // ИНФО. - 1997. - № 4, 6.

4. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. — М.: Наука, 1987.

5. Даншиц Л.Д. «Большие проекты» — в средней школе // ИНФО. — 1995. - № 3.

6. Дидактика средней школы: Некоторые проблемы современной дидактики / Под ред.

М.Н.Скаткина. — 2-е изд. — М.: Просвещение, 1982.

7. Ершов А. П., Звенигородский Г. А., Первин Ю.А. Школьная информатика (концепции, состояние, перспективы). — Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1979.

8. Жаркова В. Б. Некоторые вопросы оплаты труда учителей информатики // ИНФО. Кабинет вычислительной техники всех типов средних учебных заведений (на базе персональных микроЭВМ): Метод, рекомендации // ИНФО. — 1986. - № 3.

10. Кузнецов А.А. Контроль и оценка результатов обучения в условиях внедрения стандартов образования // Педагогическая информатика. — 1997. — № 1.

11. Малькова З.А. Современная школа США. — М., 1971.

12. Методические рекомендации по оборудованию и использованию кабинета информатики в общеобразовательных учреждениях. Приложение 4 к решению Коллегии Минобразования РФ // ИНФО. — 1995. — № 4. — С. 66-75.

13. Методические рекомендации по оборудованию и использованию кабинетов информатики, классов с персональными электронно-вычислительными машинами или видеодисплейными терминалами в учебных заведениях системы общего среднего образования / Ин-т информатизации образования РАО // ИНФО. — 2000. — № 10.

14. Оценка качества подготовки выпускников основной школы по информатике / А.А.Кузнецов, Л.Е.Самовольнова, Н.Д.Угринович. — М.: Дрофа, 2000.

15. Пак Н.И., Семенов С. В. Из опыта использования метода проектов в курсе информатики средней школы // Педагогическая информатика. — 1997.-№ 1.

16. Педагогико-эргономические условия безопасного и эффективного использования средств вычислительной техники, информатизации и коммуникации в сфере общего среднего образования / Институт информатизации образования РАО // ИНФО. — 2000. — № 4, 5, 7.

17. Первин Ю.А. Некоторые дидактические механизмы школьного курса программирования // Математика в школе. — 1982. — № 3.

18. Перечни технических средств, учебно-наглядных пособий и мебели для кабинетов вычислительной техники // ИНФО. — 1986. — № 1.

19. Положение о кабинете вычислительной техники всех типов средних учебных заведений: Утв. М-вом просвещения СССР 9 декабря 1988 г. // ИНФО. - 1990. - № 3.

20. Программа курса «Основы информатики и вычислительной техники» // Микропроцессорные средства и системы. — 1986. — № 2 (см. также: Математика в школе. — 1986.

— № 3).

21. Проект федерального компонента Государственного образовательного стандарта начального общего, основного общего и среднего (полного) образования. Образовательная область «Информатика» Под ред. А. А. Кузнецова// ИНФО. — 1997. — № 1.

22. Скаткин М.Н. Проблемы современной дидактики. — М.: Педагогика, 1980.

23. Требования к средствам ВТ и оборудованию кабинетов информатики. Приложение 3 к решению Коллегии М-ва образования РФ // ИНФО. — 1995.-№4.-С. 36-66.

24. Шаталов В. Ф. Куда и как исчезли тройки. — М.: Педагогика, 1979.

25. Яковлева Е.И., Сопрунов С. Ф. Проекты по информатике в начальной школе // ИНФО. - 1998. — № 7.

КОНКРЕТНАЯ МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ В ШКОЛЕ

БАЗОВЫЙ КУРС

Современной российской общеобразовательной школе рекомендована непрерывная структура школьного курса информатики (часть 1, гл. 4—5), включающая пропедевтический, базовый и профильный этапы. В то же время на практике школы по-разному осваивают эту рекомендацию — некоторые (сравнительно небольшая часть школ) полностью, другие лишь частично. Но ядром школьного образования в области информатики в любом варианте реализации остается базовый курс информатики, поскольку согласно проекту образовательного стандарта по информатике, базовый курс «обеспечивает обязательный общеобразовательный минимум подготовки школьников по информатике».

Как уже отмечалось в Предисловии, вопросы конкретной методики обучения информатике в младшей школе в настоящем пособии напрямую не затрагиваются. В таком случае содержание и методика преподавания базового курса могут исходить из предположения нулевого начального уровня знаний, умений и навыков учащихся в области информатики. Формальное право такого построения курса МПИ сохраняется до тех пор, пока введение пропедевтического этапа преподавания информатики в российской школе не станет обязательным.

Рассматривая в настоящем пособии вопросы методики преподавания базового курса, мы будем строго следовать структуре образовательного стандарта. В связи с этим тематические разделы (содержательные линии) будут расположены в следующем порядке:

1. Линия информации и информационных процессов.

2. Линия представления информации.

3. Линия компьютера.

4. Линия формализации и моделирования.

5. Линия алгоритмизации и программирования.

6. Линия информационных технологий.

Являясь элементом обязательного образования, базовый курс должен быть общедоступным. Общедоступность понимается в двух аспектах: вопервых, теоретический материал курса должен соответствовать уровню развития и знаний учащихся, изучающих предмет; во-вторых, для общеобразовательных школ должны быть доступны все необходимые компоненты обеспечения преподавания курса. Уровень преподавания информатики, как никакого другого школьного предмета, зависит от уровня его обеспечения. Наибольшей проблемой, связанной с существенными материальными затратами, является техническое и программное обеспечение. Пока нет возможности в целом по стране стандартизировать для школ эти виды обеспечения. Бесспорно то, что современный курс информатики в школе не может быть бескомпьютерным.

Требования стандарта включают необходимость овладения навыками работы с аппаратными и программными средствами ЭВМ. Однако эти требования сформулированы в стандарте так, что они могут быть реализованы на самых скромных ресурсах, доступных школе.

Понятие базового курса информатики появилось во второй половине 1990-х гг. в связи с развитием концепции образовательных стандартов, с провозглашением трех этапов преподавания информатики в средней школе. Базовый (основной) этап должен обеспечивать реализацию государственного образовательного стандарта по информатике. Раньше ту же самую общеобразовательную функцию школьных предметов регламентировали государственные программы. В связи с этим обстоятельством в настоящем пособии к учебнометодическому обеспечению базового курса причисляется учебная литература и программы, отражающие общеобразовательное содержание школьной информатики, начиная с 1985 г. и до настоящего времени.

Анализируя вопросы методики преподавания базового курса информатики, мы будем опираться на учебники и учебные пособия, рекомендованные Министерством образования РФ, вышедшие из печати и включенные в федеральный комплект учебной литературы для общеобразовательных средних школ на момент написания данной книги.

ЛИНИЯ ИНФОРМАЦИИ И

ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ

Система знаний содержательной линии «Информация и информационные процессы» представлена в виде графа на схеме 1 (см. Приложение 1). Данная схема объединяет в себе структуру двух содержательных линий: «Информация и информационные процессы» и «Представление информации». Вместе их можно рассматривать в качестве интегрированной линии с названием «Информация». Надо сказать, что линия информации охватывает содержание всего базового курса, поскольку понятие информации является в нем центральным. В любой теме курса речь идет о различных вариантах представления информации и информационных процессов. Поэтому схема представляет собой структуру наиболее общих понятий предмета.

Каждое из понятий данной системы рассматривается в базовом курсе в двух аспектах: назовем их условно «компьютерным» и «бескомпьютерным».

Под бескомпьютерным аспектом понимается рассмотрение информации без привязки к компьютеру, с общих позиций, по отношению к человеку, обществу, природе. В этом аспекте изучаются такие вопросы, как: определение и измерение информации, информационные модели, информационные процессы и процессы управления в природе и обществе. Под компьютерным аспектом понимается изучение информационной стороны функционирования самого компьютера в рамках архитектуры ЭВМ, а также изучение компьютерных технологий работы с информацией, программирования.

Ключевыми вопросами данной содержательной линии являются:

• определение информации;

• измерение информации;

• хранение информации;

• передача информации;

• обработка информации.

Проанализируем подходы к этим вопросам в различных школьных учебниках информатики, а также раскроем авторскую концепцию их содержания и методики преподавания.

7.1. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Подходы к раскрытию темы в учебной литературе То, что понятие «информация» является центральным в курсе информатики, кажется очевидным уже хотя бы потому, что с этим термином связано название предмета. Однако если проанализировать существующие учебники и учебные пособия, то возникает вывод, что далеко не в каждом из них это обстоятельство находит отражение. Тому есть две причины.

Первая заключается в том, что в авторских концепциях ряда учебников на первое место ставится отнюдь не информация. В большей степени это относится к учебникам первого [20] и второго [16, 21, 22] поколения. В них главными понятиями и объектами изучения выступают «алгоритм» и «компьютер». Информация упоминается лишь вскользь и в основном определяется на интуитивном уровне.

Вторая причина — в объективной сложности самого понятия «информация». Это понятие относится к числу фундаментальных в науке, носит философский характер и является предметом постоянных научных дискуссий.

Развивающаяся в последнее время тенденция к фундаментали-зации содержания школьной информатики требует не декларативно, а фактически поставить в центре предмета понятие «информация». Но в таком случае не обойти разговор о том, что такое информация. Становится необходимым обсуждение на уроках сложной проблемы определения информации, однако в школе это можно делать только языком, доступным для детей.

Проанализируем варианты определения информации, данные в различных учебниках и пособиях по школьной информатике.

В учебнике А. П. Ершова и др. [20] такого определения нет вообще. Видимо, авторы полагали, что смысл понятия «информация» очевиден для школьников, и обсуждать его не требуется. В первых строчках учебника информация упоминается в следующих утверждениях: «Информатика исследует законы и методы переработки и накопления информации... Ее развитие связано с появлением электронно-вычислительных машин, мощных универсальных устройств для хранения и переработки информации». Все содержание учебника, за исключением вводного раздела, посвящено разбору вопросов: что такое ЭВМ и что такое алгоритм.

В учебнике второго поколения А. Г. Кушниренко и др. [16] в разделе 1. «Информация — первичное, неопределяемое понятие информатики» написано следующее: «Так что же такое «информация?» Увы! — этот термин в информатике является первичным, неопределяемым. Отсутствие самого определения, однако, не мешает нам измерять объем информации и обрабатывать ее, подобно тому, как отсутствие строгого определения прямой и точки в планиметрии не мешает нам рисовать треугольники, доказывать теоремы и решать задачи».

По поводу аналогии с понятием «точка» заметим следующее: безусловно, общность между понятиями «точка» и «информация» состоит в их первичном характере для соответствующих предметных областей. Однако считать, что понятие «информация» для человека столь же ясно, как и понятие «точка», вряд ли можно. Спросите ученика: «Что такое точка?» Объяснить словами он ничего не сможет, но возьмет карандаш, поставит точку на бумаге и скажет: «Вот это — точка». И он будет прав! Тому же ученику задайте вопрос: «Что такое информация?» Вряд ли, даже с помощью примеров, он сможет так точно и полно отразить свое представление об информации, как при ответе на вопрос о точке.

В учебнике А. Г. Гейна и др. [21] понятие «информация» встречается первый раз в первой главе в таком контексте: «Информация — постоянный спутник человека. Это те сведения, которые помогают ориентироваться нам в окружающем мире». Далее понятие «информация» лишь используется, и к определению этого понятия авторы возвращаются в предпоследней главе. «В интуитивном, житейском смысле под информацией понимают сведения, знания и т.п., которые кого-либо интересуют. И чем интереснее сообщаемые сведения, тем больше информации (с житейской точки зрения) в них содержится». Немного дальше дается другое определение информации с технической позиции:

«когда речь идет об автоматической передаче информации, ее хранении и переработке, информация — это произвольная последовательность символов, т. е.

любое слово; каждый новый символ увеличивает количество информации». Замечательным здесь является то, что авторы отражают два подхода к определению информации: с «житейской точки зрения» и с позиции информационной техники.

В третьем учебнике этого же поколения В. А. Каймина и др. [22] в первой главе написано: «Информация в наиболее общем определении — это отражение предметного мира с помощью знаков и сигналов». Очевидно, это определение претендует на универсальность с любых точек зрения.

Для истории литературы по школьной информатике значительным событием стал выход в 1994 г. книги «Информатика. Энциклопедический словарь для начинающих» [12]. В ней впервые в истинно-современном духе отражено все разнообразие предметной области информатики, ее научное содержание. В статье «Информация» дано следующее определение: «Информация — это содержание сообщения, сигнала, памяти, а также сведения, содержащиеся в сообщении, сигнале или памяти». В этом определении также делается попытка объединить «человеческую» и «техническую» позиции по отношению к информации. Однако в нем просматривается тавтология: в чем разница между содержанием, а также содержащимися сведениями? Вряд ли это можно объяснить ученику (да и понять учителю).

Наконец заглянем в учебники третьего поколения. В учебнике А. Г. Гейна и др. [5] на протяжении четырех глав (из шести) вообще обходятся без какоголибо определения информации. В 5-й главе практически повторяется определение из книги [21]: «В интуитивном житейском смысле под информацией понимают сведения, знания и т. п., которые кого-либо интересуют. И чем интереснее сообщаемые сведения, тем больше информации (с точки зрения человека, воспринимающего эту информацию) в них содержится». Сомнительным здесь является тезис об «интересности» сообщения, чем субъективизм определения еще более усиливается. «Интересность» может зависеть не только от понятности или новизны переданных сведений для принимающего субъекта, но и от его настроения, состояния здоровья в данный момент и пр.

Все эти нестрогости и неточности в определении информации объясняются как мнением авторов (может быть даже неосознанным) о несущественности такого определения для своего курса, так и объективной сложностью поиска корректного определения с научной точки зрения.

Если в центр содержания курса информатики ставить информацию (а не алгоритм, ЭВМ и пр.), если рассматривать это понятие как системообразующее для всего предмета, то обойти на уроках вопрос об определении информации нельзя. Бесспорно то, что нельзя дать единого, универсального определения информации. Но в науке и в практике известны различные подходы к информации, и в рамках каждого из них дается определение этого понятия (см., например, посвященные этому вопросу статьи в журнале «Информатика и образование» С. А. Бешенкова и др. [2]). Ученики должны знать, что в зависимости от контекста, в котором используется термин «информация», он может нести разный смысл.

В учебнике И. Г. Семакина и др. [26] раскрываются два подхода к понятию информации. Первый можно назвать субъективным подходом, при котором информация рассматривается с точки зрения ее роли в жизни и деятельности человека. С этой позиции информация — это знания, сведения, которыми обладает человек, которые он получает из окружающего мира.

Второй подход можно назвать кибернетическим, поскольку развитие он получил в кибернетике. Именно этот подход позволяет создавать машины, работающие с информацией. С этой точки зрения информация — это содержание последовательностей символов (сигналов) из некоторого алфавита. В таком случае все виды информационных процессов (хранение, передача, обработка) сводятся к действиям над символами, что и происходит в технических информационных системах.

Методические рекомендации по изучению темы Изучаемые вопросы:

Чем является информация для человека.

Декларативные и процедурные знания (информация).

Кибернетический подход к информации.

Роль органов чувств человека в процессе восприятия им информации.

Субъективный подход. При раскрытии понятия «информация», с точки зрения субъективного (бытового, человеческого) подхода, следует отталкиваться от интуитивных представлений об информации, имеющихся у детей. Целесообразно вести беседу в форме Диалога, задавая ученикам вопросы, на которые они в состоянии ответить. Не следует сразу требовать от них определения информации, но подвести их к этому определению с помощью понятных вопросов вполне возможно. Вопросы, например, можно задавать в следующем порядке.

— Расскажите, откуда вы получаете информацию?

Наверняка услышите в ответ:

— Из книг, из радио и телепередач.

Дальше попросите учеников привести примеры какой-нибудь информации, которую они получили сегодня. Например, кто-нибудь ответит:

— Утром по радио я слышал прогноз погоды.

Ухватившись за такой ответ, учитель подводит учеников к окончательному выводу:

— Значит, вначале ты не знал, какая будет погода, а после прослушивания радио стал знать! Следовательно, получив информацию, ты получил новые знания!

Таким образом, учитель вместе с учениками приходит к определению:

информация для человека — это знания, которые он получает из различных источников. Далее на многочисленных известных детям примерах следует закрепить это определение.

Приняв определение информации как знания людей, неизбежно приходишь к выводу, что информация — это содержимое нашей памяти, ибо человеческая память и есть средство хранения знаний. Разумно назвать такую информацию внутренней, оперативной информацией, которой обладает человек. Однако люди хранят информацию не только в собственной памяти, но и в записях на бумаге, на магнитных носителях и пр. Такую информацию можно назвать внешней (по отношению к человеку). Чтобы человек мог ей воспользоваться (например, приготовить блюдо по кулинарному рецепту), он должен сначала ее прочитать, т.е. обратить во внутреннюю форму, а затем уже производить какието действия. Вопрос о классификации знаний (а стало быть, информации) очень сложный. В науке существуют различные подходы к нему. Особенно много занимаются этим вопросом специалисты в области искусственного интеллекта. В рамках базового курса достаточно ограничиться делением знаний на декларативные и процедурные. Описание декларативных знаний можно начинать со слов: «Я знаю, что...». Описание процедурных знаний — со слов: «Я знаю, как...». Нетрудно дать примеры на оба типа знаний и предложить детям придумать свои примеры.

Учитель должен хорошо понимать пропедевтическое значение обсуждения данных вопросов для будущего знакомства учеников с устройством и работой компьютера. У компьютера, подобно человеку, есть внутренняя — оперативная память и внешняя — долговременная память. Деление знаний на декларативные и процедурные в дальнейшем следует увязать с делением компьютерной информации на данные — декларативная информация, и программы — процедурная информация. Использование дидактического приема аналогии между информационной функцией человека и компьютером позволит ученикам лучше понять суть устройства и работы ЭВМ.

Исходя из позиции «информация для человека — это знания», учитель сообщает ученикам, что и запахи, и вкусы, и тактильные (осязательные) ощущения тоже несут информацию человеку. Обоснование этому очень простое:

раз мы помним знакомые запахи и вкусы, узнаем на ощупь знакомые предметы, значит эти ощущения хранятся в нашей памяти, а стало быть, являются информацией. Отсюда вывод: с помощью всех своих органов чувств человек получает информацию из внешнего мира.

Кибернетический подход. Между информатикой и кибернетикой существует тесная связь. Основал кибернетику в конце 1940-х гг. американский ученый Норберт Винер. Можно сказать, что кибернетика породила современную информатику, выполнила роль одного из ее источников. Сейчас кибернетика входит в информатику как составная часть.

Кибернетика имеет дело со сложными системами: машинами, живыми организмами, общественными системами. Но она не стремится разобраться в их внутреннем механизме. Кибернетику интересуют процессы взаимодействия между такими системами или их компонентами. Рассматривая такие взаимодействия как процессы управления, кибернетику определяют как науку об общих свойствах процессов управления в живых и неживых системах.

Для описания сложных систем в кибернетике используется модель «черного ящика». Термины «черный ящик» и «кибернетическая система» можно использовать как синонимы. Главные характеристики «черного ящика» — это входная и выходная информация. И если два таких черных ящика взаимодействуют между собой, то делают они это только путем обмена информацией.

Информация между кибернетическими системами передается в виде некоторых последовательностей сигналов. Выходные сигналы одних участников обмена являются входными для других.

Информационные обмены происходят везде и всюду: между людьми, между животными, между работающими совместно техническими устройствами, между людьми и техническими устройствами, между различными частями сложных устройств, между различными органами человека или животного и т.

п. Во всех этих случаях информация передается в виде последовательностей сигналов разной природы: акустических, световых, графических, электрических и др.

С точки зрения кибернетики, информацией является содержание передаваемых сигнальных последовательностей. В частности, любой текст на какомто языке есть последовательность букв (в письменной форме) или звуков (в устной форме), которые можно рассматривать как графические или акустические сигналы.

Передача сигналов требует определенных материальных и энергетических затрат. Например, при использовании электрической связи нужны провода и источники электроэнергии. Однако содержание сигналов не зависит от затрат вещества или энергии. В последовательностях сигналов закодированы определенные смысловые символы, в которых и заключается их содержание. Эти символы могут быть буквами текста на каком-то языке (например, в азбуке Морзе:

«. -» обозначает букву «А») или целыми понятиями (например, красный сигнал светофора обозначает «стоять!»).

7.2. ПОДХОДЫ К ИЗМЕРЕНИЮ ИНФОРМАЦИИ

Подходы к раскрытию темы в учебной литературе Проблема измерения информации напрямую связана с проблемой определения информации, поскольку сначала надо уяснить, ЧТО собираемся измерять, а потом уже — КАК это делать, какие единицы использовать. Если опираться на расплывчатое, интуитивное представление ученика об информации, то невозможно дать сколько-нибудь логичное определение количества информации, ввести единицы ее измерения.

Характерным приемом для ряда учебников является следующий: обсуждая вопрос об измерении информации, тут же переходят к описанию компьютерного представления информации в форме двоичного кода. Затем дается утверждение о том, что количество информации равно количеству двоичных цифр (битов) в таком коде. Вот цитата из учебника [16]: «В современной вычислительной технике информация чаще всего кодируется с помощью последовательностей сигналов всего двух видов: намагничено или не намагничено, включено или выключено, высокое или низкое напряжение и т.д. Принято обозначать одно состояние цифрой 0, а другое — цифрой 1. Такое кодирование называется двоичным кодированием, а цифры 0 и 1 называются битами (от англ. Bit — binary digit — двоичная цифра)». В следующем параграфе сказано:

«А как узнать количество информации в сообщении, в каких единицах эту информацию измерять? Для двоичных сообщений в качестве такой числовой меры используется количество бит в сообщении. Это количество называется информационным объемом сообщения».

В учебнике [5] написано: «Чтобы стандартизировать измерение количества информации, договорились за единицу количества информации принять сообщение, состоящее из одного символа двухсимвольного алфавита. Использование для измерения количества информации алфавитов с другим числом символов можно уподобить переходу к более крупным единицам измерения». В этом же учебнике содержатся рассуждения и о другом подходе к представлению о количестве информации — содержательном, семантическом: «Количество информации, получаемой из сообщения, зависит от имеющихся предварительных знаний».

Вопрос об измерении информации необходимо раскрывать в контексте рассматриваемого подхода к определению информации. Здесь обязательно должна присутствовать логическая последовательность, пусть даже она приводит в тупик.

В учебнике [26] последовательно прослеживаются два подхода к измерению информации: с точки зрения содержательной и кибернетической концепций.

Методические рекомендации по изучению темы Содержательный подход к измерению информации Изучаемые вопросы:

От чего зависит информативность сообщения, принимаемого человеком.

Единица измерения информации.

Количество информации в сообщении об одном из 7V равновероятных событий.

С позиции содержательного подхода просматривается следующая цепочка понятий: информация — сообщение — информативность сообщения — единица измерения информации — информационный объем сообщения.

Исходная посылка: информация — это знания людей. Следующий вопрос: что такое сообщение? Сообщение — это информационный поток, который в процессе передачи информации поступает к принимающему его субъекту. Сообщение — это и речь, которую мы слушаем (радиосообщение, объяснение учителя), и воспринимаемые нами зрительные образы (фильм по телевизору, сигнал светофора), и текст книги, которую мы читаем и т.д.

Вопрос об информативности сообщения следует обсуждать на примерах, предлагаемых учителем и учениками. Правило: информативным назовем сообщение, которое пополняет знания человека, т. е. несет для него информацию. Для разных людей одно и то же сообщение, с точки зрения его информативности, может быть разным. Если сведения «старые», т. е. человек это уже знает, или содержание сообщения непонятно человеку, то для него это сообщение неинформативно. Информативно то сообщение, которое содержит новые и понятные сведения.

Нельзя отождествлять понятия «информация» и «информативность сообщения». Следующий пример иллюстрирует различие понятий. Вопрос: «Содержит ли информацию вузовский учебник по высшей математике с точки зрения первоклассника?». Ответ: «Да, содержит с любой точки зрения! Потому что в учебнике заключены знания людей: авторов учебника, создателей математического аппарата (Ньютона, Лейбница и др.), современных математиков». Эта истина — абсолютна. Другой вопрос: «Будет ли информативным текст этого учебника для первоклассника, если он попытается его прочитать?

Иначе говоря, может ли первоклассник с помощью этого учебника пополнить собственные знания?» Очевидно, что ответ отрицательный. Читая учебник, т.е. получая сообщения, первоклассник ничего не поймет, а стало быть, не обратит его в собственные знания.

При объяснении этой темы можно предложить ученикам поиграть в своеобразную викторину. Например, учитель предлагает детям перечень вопросов, на которые они молча записывают ответы на бумагу. Если ученик не знает ответа, он ставит знак вопроса. После этого учитель дает правильные ответу на свои вопросы, а ученики, записав ответы учителя, отмечают, какие из них оказались для них информативными (+), какие — нет (—). При этом для сообщений, отмеченных минусом, нужно указать причину отсутствия информации: не новое (это я знаю), непонятное. Например, список вопросов и ответы одного из учеников могут быть следующими.

1. Какой город Столица Франции Столица Франции — Париж — Не новое является столицей — Париж Франции лева башня?

Введение понятия «информативность сообщения» является первым подходом к изучению вопроса об измерении информации в рамках содержательной концепции. Если сообщение неинформативно для человека, то количество информации в нем, с точки зрения этого человека, равно нулю. Количество информации в информативном сообщении больше нуля.

Для определения количества информации нужно ввести единицу измерения информации. В рамках содержательного подхода такая единица должна быть мерой пополнения знаний субъекта; иначе можно еще сказать так: мерой уменьшения степени его незнания. В учебнике [26] дано следующее определение единицы информации: «Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 2 раза, несет 1 бит информации». Немного дальше приводится определение для частного случая: «Сообщение о том, что произошло одно событие из двух равновероятных, несет 1 бит информации».

Определение бита — единицы измерения информации может оказаться сложным для понимания учениками. В этом определении содержится незнакомое детям понятие «неопределенность знаний». Прежде всего нужно раскрыть его. Учитель должен хорошо понимать, что речь идет об очень частном случае:

о сообщении, которое содержит сведения о том, что произошло одно из конечного множества (N) возможных событий. Например, о результате бросания монеты, игрового кубика, вытаскивания экзаменационного билета и т. п. Неопределенность знания о результате некоторого события — это число возможных вариантов результата: для монеты — 2, для кубика — 6, для билетов — (если на столе лежало 30 билетов).

Еще одной сложностью является понятие равновероятности. Здесь следует воспользоваться интуитивным представлением детей, подкрепив его примерами. События равновероятны, если ни одно из них не имеет преимущества перед другими. С этой точки зрения выпадения орла и решки — равновероятны;

выпадения каждой из шести граней кубика — равновероятны. Полезно привести примеры и неравновероятных событий. Например, в сообщении о погоде в зависимости от сезона сведения о том, что будет дождь или снег могут иметь разную вероятность. Летом наиболее вероятно сообщение о дожде, зимой — о снеге, а в переходный период (в марте или ноябре) они могут оказаться равновероятными. Понятие «более вероятное событие» можно пояснить через родственные понятия: более ожидаемое, происходящее чаще в данных условиях. В рамках базового курса не ставится задача понимания учениками строгого определения вероятности, умения вычислять вероятность. Но представление о равновероятных и неравновероятных событиях должно быть ими получено. Ученики должны научиться приводить примеры равновероятных и неравновероятных событий.

При наличии учебного времени полезно обсудить с учениками понятия «достоверное событие» — событие, которое обязательно происходит, и «невозможное событие». От этих понятий можно оттолкнуться, чтобы ввести интуитивное представление о мере вероятности. Достаточно сообщить, что вероятность достоверного события равна 1, а невозможного — 0. Это крайние значения. Значит, во всех других «промежуточных» случаях значение вероятности лежит между нулем и единицей. В частности, вероятность каждого из двух равновероятных событий равна. При углубленном варианте изучения базового курса можно использовать материал, приведенный в подразделе 1.1 «Вероятность и информация» второй части учебника [26].

Возвращаясь к вопросу об измерении количества информации, заключенной в сообщении об одном из N равновероятных событий, предлагаем следующую логическую цепочку раскрытия темы.

Объяснение удобно начать с частного определения бита как меры информации в сообщении об одном из двух равновероятных событий. Обсуждая традиционный пример с монетой (орел — решка), следует отметить, что получение сообщения о результате бросания монеты уменьшило неопределенность знаний в два раза: перед подбрасыванием монеты было два равновероятных варианта, после получения сообщения о результате остался один единственный. Далее следует сказать, что и для всех других случаев сообщений о равновероятных событиях при уменьшении неопределенности знаний в два раза передается бит информации.

Примеры, приведенные в учебнике, учитель может дополнить другими, а также предложить ученикам придумать свои примеры. Индуктивно, от частных примеров учитель вместе с классом приходит к обобщенной формуле: 2 i = N.

Здесь N — число вариантов равновероятных событий (неопределенность знаний), а i — количество информации в сообщении о том, что произошло одно из N событий.

Если N— известно, а i является неизвестной величиной, то данная формула превращается в показательное уравнение. Как известно, показательное уравнение решается с помощью функции логарифма: i= log2N. Здесь учителю предоставляются два возможных пути: либо с опережением уроков математики объяснить, что такое логарифм, либо «не связываться» с логарифмами. Во втором варианте следует рассмотреть с учениками решение уравнения для частных случаев, когда N есть целая степень двойки: 2, 4, 8, 16, 32 и т.д. Объяснение происходит по схеме:

Если N = 2 = 21, то уравнение принимает вид: 2i = 21, отсюда i = 1.

Если N = 4 = 22, то уравнение принимает вид: 21 = 22, отсюда i = 2.

Если N = 8 = 23, то уравнение принимает вид: 2i = 23, отсюда i = 3 и т. д.

В общем случае, если N = 2k, где k — целое число, то уравнение принимает вид 2i = 2k и, следовательно, i = k. Ученикам полезно запомнить ряд целых степеней двойки хотя бы до 210 = 1024. С этими величинами им предстоит еще встретиться в других разделах.

Для тех значений N, которые не являются целыми степенями двойки, решение уравнения 2i = N можно получать из приведенной в учебнике [26] таблицы в §2. Совсем не обязательно говорить ученикам, что это таблица логарифмов по основанию 2. Например, желая определить, сколько же бит информации несет сообщение о результате бросания шестигранного кубика, нужно решать уравнение: 2i = 6. Поскольку 22 < 6 < 23, то следует пояснить ученикам, что 2 < i < 3. Заглянув в таблицу, узнаем (с точностью до пяти знаков после запятой), что i = 2,58496 бит.

Рассмотренные примеры исчерпывают возможности содержательного подхода в решении проблемы измерения информации. Очевидно, что предложенный метод применим только в очень частных случаях. Попробуйте с содержательной точки зрения подсчитать количество информации, полученной в результате прочтения нового для вас параграфа в учебнике! Сделать это невозможно, хотя фактом является то, что информация получена. В этом и проявляется тот «тупик» данного подхода, о котором говорилось выше.

Кибернетический (алфавитный) подход к измерению информации Изучаемые вопросы:

Что такое алфавит, мощность алфавита.

Что такое информационный вес символа в алфавите.

Как измерить информационный объем текста с алфавитной точки зрения.

Что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт.

Скорость информационного потока и пропускная способность канала.

Рассматриваемый в этой теме подход к измерению информации является альтернативным к содержательному подходу, обсуждавшемуся ранее. Здесь речь идет об измерении количества информации в тексте (символьном сообщении), составленном из символов некоторого алфавита. К содержанию текста такая мера информации отношения не имеет. Поэтому такой подход можно назвать объективным, т.е. не зависящим от воспринимающего его субъекта.

Алфавитный подход — это единственный способ измерения информации, который может применяться по отношению к информации, циркулирующей в информационной технике, в компьютерах.

Опорным в этой теме является понятие алфавита. Алфавит — это конечное множество символов, используемых для представления информации.

Число символов в алфавите называется мощностью алфавита (термин взят из математической теории множеств). В основном содержании базового курса алфавитный подход рассматривается лишь с позиции равновероятного приближения. Это значит, что допускается предположение о том, что вероятности появления всех символов алфавита в любой позиции в тексте одинаковы. Разумеется, это не соответствует реальности и является упрощающим предположением.

В рассматриваемом приближении количество информации, которое несет в тексте каждый символ (i), вычисляется из уравнения Хартли: 2i = N, где N — мощность алфавита. Величину i можно назвать информационным весом символа. Отсюда следует, что количество информации во всем тексте (i), состоящем из К символов, равно произведению информационного веса символа на К: I = iК. Эту величину можно назвать информационным объемом текста. Такой подход к измерению информации еще называют объемным подходом.

Полезно обсудить с учениками следующий вопрос: какова минимальная мощность алфавита, с пoмощыо которого можно записывать (кодировать) информацию? Этот вопрос напрямую связан с заданием № 3 к § 3 учебника [11], которое звучит так: «Докажите, что исходя из алфавитного подхода, сообщение любой длины, использующее односимвольный алфавит, содержит нулевую информацию».

Предположим, что используемый алфавит состоит всего из одного символа, например «1». Интуитивно понятно, что сообщить что-либо с помощью единственного символа невозможно. Но это же доказывается строго с точки зрения алфавитного подхода. Информационный вес символа в таком алфавите находится из уравнения: 2i= 1. Но поскольку 1 = 2°, то отсюда следует, что i = бит. Полученный вывод можно проиллюстрировать следующим образным примером. Представьте себе толстую книгу в 1000 страниц, на всех страницах которой написаны одни единицы (единственный символ используемого алфавита). Сколько информации в ней содержится? Ответ: нисколько, ноль. Причем такой ответ получается с любой позиции, как с содержательной, так и с алфавитной.

Минимальная мощность алфавита, пригодного для передачи информации, равна 2. Такой алфавит называется двоичным алфавитом. Информационный вес символа в двоичном алфавите легко определить. Поскольку 2 i = 2, то i = 1 бит. Итак, один символ двоичного алфавита несет 1 бит информации. С этим обстоятельством ученики снова встретятся, когда будут знакомиться с алфавитом внутреннего языка компьютера — языка двоичного кодирования.

Бит — основная единица измерения информации. Кроме нее используются и другие единицы. Следует обратить внимание учеников на то, что в любой метрической системе существуют единицы основные (эталонные) и производные от них. Например, основная физическая единица длины — метр. Но существуют миллиметр, сантиметр, километр. Расстояния разного размера удобно выражать через разные единицы. Так же обстоит дело и с измерением информации. 1 бит — это исходная единица. Следующая по величине единица — байт. Байт вводится как информационный вес символа из алфавита мощностью 256. Поскольку 256 = 28, то 1 байт = 8 бит. Мы снова встречаемся с темой, которая является своеобразной пропедевтикой к будущему изучению компьютера.

Уже в рамках данной темы можно сообщить ученикам, что компьютер для внешнего представления текстов и другой символьной информации использует алфавит мощностью 256 (во внутреннем представлении любая информация в компьютере кодируется в двоичном алфавите). Фактически, для выражения объема компьютерной информации в качестве основной единицы используется байт.

Представляя ученикам более крупные единицы: килобайт, мегабайт, гигабайт — нужно обратить их внимание на то, что мы привыкли приставку «кило» воспринимать, как увеличение в 1000 раз. В информатике это не так. Килобайт больше байта в 1024 раза, а число 1024 = 210. Так же относится и «мега» по отношению к «кило» и т.д. Тем не менее часто при приближенных вычислениях используют коэффициент 1000.

В рамках углубленного курса учитель может изложить алфавитный подход в более адекватном варианте, без допущения равновероятности символов.

Теоретический и практический материал на эту тему можно найти в пособии [8] в подразделе 1.4.

Задачи по теме «Измерение информации. Содержательный подход» связаны с использованием уравнения 2i = N. Возможны два варианта условия задачи: 1) дано N, найти i; 2) дано i, найти N.

В случаях, когда N равно целой степени двойки, желательно, чтобы ученики выполняли вычисления «в уме». Как уже говорилось выше, полезно запомнить ряд целых степеней числа 2 хотя бы до 210. В противном случае следует использовать таблицу решения уравнения 2i = N, приведенную в [25] и [8], в которой рассматриваются значения N от 1 до 64.

Для основного уровня изучения базового курса предлагаются задачи, связанные с сообщениями о равновероятных событиях. Ученики должны это понимать и обязательно качественно обосновывать, используя термин «равновероятные события».

Пример 1. Сколько бит информации несет сообщение о том, что из колоды в 32 карты достали даму пик?

Решение. При случайном вытаскивании карт из перемешанной колоды ни одна из карт не имеет преимущества быть выбранной по сравнению с другими.

Следовательно, случайный выбор любой карты, в том числе и дамы пик — события равновероятные. Отсюда следует, что неопределенность знаний о результате вытаскивания карты равна 32 — числу карт в колоде. Если i — количество информации в сообщении о результате вытаскивания одной карты (дамы пик), то имеем уравнение:

Поскольку 32 = 25, то, следовательно, i = 5 бит.

На тему данной задачи учитель может предложить еще несколько заданий. Например: сколько информации несет сообщение о том, что из колоды карт достали карту красной масти? (1 бит, так как красных и черных карт одинаковое количество).

Сколько информации несет сообщение о том, что из колоды карт достали карту бубновой масти? (2 бита, так как всего в колоде 4 масти и количество карт в них равные).

Пример 2. Проводится две лотереи: «4 из 32» и «5 из 64». Сообщение о результатах какой из лотерей несет больше информации?

Решение. У этой задачи есть «подводный камень», на который может натолкнуться учитель. Первый путь решения тривиальный: вытаскивание любого номера из лотерейного барабана — события равновероятные. Поэтому в первой лотерее количество информации в сообщении об одном номере равно бит (25 = 32), а во второй — 6 бит (2б = 64). Сообщение о четырех номерах в первой лотерее несет 54 = 20 бит. Сообщение о пяти номерах второй лотереи несет 65 = 30 бит. Следовательно, сообщение о результатах второй лотереи несет больше информации, чем о результатах первой.

Но возможен и другой путь рассуждения. Представьте себе, что вы наблюдаете за розыгрышем лотереи. Выбор первого шара производится из шаров в барабане. Результат несет 5 бит информации. Но 2-й шар будет выбираться уже из 31 номера, 3-й — из 30 номеров, 4-й — из 29. Значит, количество информации, которое несет 2-й номер, находится из уравнения: 2 i = 31. Используя таблицу решения этого уравнения, находим: i = 4,95420 бит. Для 3-го номера: 2i = 30; i = 4,90689 бит. Для 4-го номера: 2i' = 29; i = 4,85798 бит. В сумме получаем: 5 + 4,95420 + 4,90689 + 4,85798 = = 19,71907 бит. Аналогично и для второй лотереи. Конечно, на окончательном выводе такие подсчеты не отразятся. Можно было вообще, ничего не вычисляя, сразу ответить, что второе сообщение несет больше информации, чем первое. Но здесь интересен сам путь вычислений с учетом «выбывания участников».

Последовательность событий в этом случае не является независимой друг от друга (кроме первого). Это, как мы увидели, отражается в различии информативности сообщений о каждом из них. Первый (тривиальный) вариант решения задачи получен в предположении независимости событий и является в таком случае неточным.

В условиях задач по теме «Измерение информации. Алфавитный подход»

связываются между собой следующие величины: мощность символьного алфавита — N; информационный вес символа — /; число символов в тексте (объем текста) — К; количество информации, заключенной в тексте (информационный объем текста) — I. Кроме того, при решении задач требуется знать связь между различными единицами информации: бит, байт, килобайт, мегабайт, гигабайт.

Задачи, соответствующие уровню минимального содержания базового курса, рассматривают лишь приближение равновероятного алфавита, т. е. допущение того, что появление любого символа в любой позиции текста — равновероятно. В задачах для углубленного уровня обучения используется более реальное предположение о неравновероятности символов. В таком случае, появляется еще один параметр — вероятность символа (р).

Пример 3. Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составлен в алфавите мощностью 32 символа, второй — мощностью 64 символа. Во сколько раз отличается количество информации в этих текстах?

Решение. В равновероятном приближении информационный объем текста равен произведению числа символов на информационный вес одного символа:

Поскольку оба текста имеют одинаковое число символов (К), то различие информационных объемов определяется только разницей в информативности символов алфавита (i). Найдем i1 для первого алфавита и i2 для второго алфавита:

2i1 = 32, отсюда i1 = 5 бит;

Следовательно, информационные объемы первого и второго текстов будут равны:

Отсюда следует, что количество информации во втором тексте больше, чем в первом в 6/5, или в 1,2 раза.

Пример 4. Объем сообщения, содержащего 2048 символов, составил 1/512 часть Мбайта. Каков размер алфавита, с помощью которого записано сообщение?

Решение. Переведем информационный объем сообщения из мегабайтов в биты. Для этого данную величину умножим дважды на 1024 (получим байты) и один раз — на 8:

I = 1/512•1024•1024•8 = 16384 бит.

Поскольку такой объем информации несут 1024 символа (К), то на один символ приходится:

i = I/K = 16384/1024 = 16 бит.

Отсюда следует, что размер (мощность) использованного алфавита равен 2 = 65 536 символов.

Заметим, что именно такой алфавит через некоторое время станет международным стандартом для представления символьной информации в компьютере (кодировка Unicode).

7.3. ПРОЦЕСС ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ Изучаемые вопросы:

Носители информации.

Хранилища информации.

Основные свойства хранилищ информации.

Понятие «информационные процессы», так же как и понятие «информация», является базовым в курсе информатики. Под информационными процессами понимаются любые действия, выполняемые с информацией. Примеры информационных процессов, с которыми нам приходится постоянно иметь дело:

получение информации из средств СМИ, обучение, принятие управляющих решений, разработка технического проекта, документооборот на предприятии, сдача экзаменов и многие другие. Согласно схеме 1 существуют три основных типа информационных процессов, которые как составляющие присутствуют в любых других более сложных процессах. Это хранение информации, передача информации и обработка информации. Первоначально следует рассмотреть эти процессы без привязки к компьютеру, т. е. применительно к человеку. Затем, при изучении архитектуры ЭВМ, компьютерных информационных технологий речь пойдет о реализации тех же самых информационных процессов с помощью ЭВМ.

С хранением информации связаны следующие понятия: носитель информации (память), внутренняя память, внешняя память, хранилище информации.

Носитель информации — это физическая среда, непосредственно хранящая информацию. Основным носителем информации для человека является его собственная биологическая память (мозг человека). Собственную память человека можно назвать оперативной памятью. Здесь слово «оперативный»

является синонимом слова «быстрый». Заученные знания воспроизводятся человеком мгновенно. Собственную память мы еще можем назвать внутренней памятью, поскольку ее носитель — мозг — находится внутри нас.

Все прочие виды носителей информации можно назвать внешними (по отношению к человеку). Виды этих носителей менялись со временем: в древности были камень, дерево, папирус, кожа и пр. Во II в. нашей эры в Китае была изобретена бумага. Однако до Европы она дошла лишь в XI в. С тех пор бумага является основным внешним носителем информации. Развитие информационной техники привело к созданию магнитных, оптических и других современных видов носителей информации Хранилище информации — это определенным образом организованная информация на внешних носителях, предназначенная для длительного хранения и постоянного использования. Примерами хранилищ являются архивы документов, библиотеки, справочники, картотеки. Основной информационной единицей хранилища является определенный физический документ: анкета, книга, дело, досье, отчет и пр. Под организацией хранилища понимается наличие определенной структуры, т.е. упорядоченность, классификация хранимых документов. Такая организация необходима для удобства ведения хранилища: пополнения новыми документами, удаления ненужных, поиска информации и пр.

Знания, сохраненные в памяти человека, можно рассматривать как внутреннее хранилище информации, однако его организацию нам понять трудно.

Основное свойство человеческой памяти — быстрота, оперативность воспроизведения хранящейся в ней информации. Но, по сравнению с внешними хранилищами, человеческая память менее надежна. Человеку свойственно забывать информацию. Хотя психологи утверждают, что из памяти человека ничего не исчезает, тем не менее способность к воспроизведению некоторых знаний довольно часто теряется человеком. Именно для более надежного хранения человек использует внешние носители, организует хранилища. Впрочем, известен исторический феномен в этом отношении: у народа древних инков не было письменности. Все свои знания они хранили в собственной памяти. С нашей точки зрения в этом случае трудно объяснить возможность достижения высокого уровня цивилизации инков.

Основные свойства хранилища информации: объем хранимой информации, надежность хранения, время доступа (т. е. время поиска нужных сведений), наличие защиты информации.

Информацию, хранимую на устройствах компьютерной памяти, принято называть данными. Для описания хранения данных в компьютере используются те же понятия: носитель, хранилище данных, организация данных, время доступа, защита данных. Организованные хранилища данных на устройствах внешней памяти компьютера принято называть базами и банками данных. Подробнее эти вопросы будут обсуждаться в теме «Базы данных и информационные системы».

7.4. ПРОЦЕСС ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ

Изучаемые вопросы:

Общая схема процесса обработки информации.

Постановка задачи обработки.

Исполнитель обработки.

Алгоритм обработки.

Типовые задачи обработки информации.

Любой вариант процесса обработки информации происходит по следующей схеме (рис. 7.1):

Рис. 7.1. Общая схема процесса обработки информации В любом случае можно говорить о том, что в процессе обработки информации решается некоторая информационная задача, которая предварительно может быть поставлена в традиционной форме: дан некоторый набор исходных данных — исходной информации; требуется получить некоторые результаты — итоговую информацию. Сам процесс перехода от исходных данных к результату и есть процесс обработки. Тот объект или субъект, который осуществляет обработку, может быть назван исполнителем обработки. Исполнитель может быть человеком, а» может быть специальным техническим устройством, в том числе компьютером.

Обычно обработка информации — это целенаправленный процесс. Для успешного выполнения обработки информации исполнителю должен быть известен способ обработки, т.е. последовательность действий, которую нужно выполнить, чтобы достичь нужною результата. Описание такой последовательности действий в информатике принято называть алгоритмом обработки.

Разговор об обработке информации приводит к теме алгоритмизации, которая подробно рассматривается в соответствующем разделе базового курса.

Здесь мы хотели обратить внимание читателей на то обстоятельство, что тема алгоритмов исходит от базового фундаментального понятия информатики — понятия информационных процессов.

Ученики должны уметь приводить примеры ситуаций, связанных с обработкой информации. Такие ситуации можно разделить на два типа.

Первый тип обработки: обработка, связанная с получением новой информации, нового содержания знаний.

К этому типу обработки относится решение математических задач.

Например, даны две стороны треугольника и угол между ними, требуется определить все остальные параметры треугольника: третью сторону, углы, площадь, периметр. Способ обработки, т.е. алгоритм решения задачи, определяется математическими формулами, которые должен знать исполнитель.

К первому же типу обработки информации относится решение различных задач путем применения логических рассуждений. Например, следователь по некоторому набору улик находит преступника; человек, анализируя сложившиеся обстоятельства, принимает решение о своих дальнейших действиях; ученый разгадывает тайну древних рукописей и т.п.

Второй тип обработки: обработка, связанная с изменением формы, но не изменяющая содержания.

К этому типу обработки информации относится, например, перевод текста с одного языка на другой. Изменяется форма, но должно сохраниться содержание. Важным видом обработки для информатики является кодирование.

Кодирование — это преобразование информации в символьную форму, удобную для ее хранения, передачи, обработки. Кодирование активно используется в технических средствах работы с информацией (телеграф, радио, компьютеры).

Другой вид обработки информации — структурирование дан-дых.

Структурирование связано с внесением определенного порядка, определенной организации в хранилище информации. Рас-лоложение данных в алфавитном порядке, группировка по некоторым признакам классификации, использование табличного или (графового представления — все это примеры структурирования. Еще один важный вид обработки информации — поиск. Задача поиска обычно формулируется так: имеется некоторое хранилище информации — информационный массив (телефонный справочник, словарь, расписание поездов и пр.), требуется найти в нем нужную информацию, удовлетворяющую определенным условиям поиска (телефон данной организации, перевод данного слова на английский язык, время отправления данного поезда). Алгоритм поиска зависит от способа организации информации. Если информация структурирована, то поиск осуществляется быстрее, I можно построить оптимальный алгоритм.

7.5. ПРОЦЕСС ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ Изучаемые вопросы:

Источник и приемник информации.

Информационные каналы.

Роль органов чувств в процессе восприятия информации человеком.

Структура технических систем связи.

Что такое кодирование и декодирование.

Понятие шума; приемы защиты от шума.

Скорость передачи информации и пропускная способность канала.

Ключевыми понятиями в описании процесса передачи информации являются источник информации, приемник информации, информационный канал.

Схематично этот процесс можно изобразить так (рис. 7.2):

Рис. 7.2. Схема процесса передачи информации В таком процессе информация представляется и передается в форме некоторой последовательности сигналов, символов, знаков. Например, при непосредственном разговоре между людьми происходит передача звуковых сигналов — речи, при чтении текста человек воспринимает буквы — графические символы. Передаваемая последовательность называется сообщением. От источника к приемнику сообщение передается через некоторую материальную среду (звук — акустические волны в атмосфере, изображение — световые электромагнитные волны). Если в процессе передачи используются технические средства связи, то их называют каналами передачи информации (информационными каналами). К ним относятся телефон, радио, телевидение.

Можно говорить о том, что органы чувств человека выполняют роль биологических информационных каналов. С их помощью информационное воздействие на человека доносится до памяти.

В рамках данной темы ученики должны уметь приводить конкретные примеры процесса передачи информации, определять для этих примеров источник, приемник информации, используемые каналы передачи информации.

При углубленном изучении базового курса информатики следует познакомить учеников с основными понятиями технической теории связи. Американским ученым Клодом Шенноном, одним из основателей теории информации, была предложена схема процесса передачи информации по техническим каналам связи, представленная на рис. 7.3.

Рис. 7.3. Схема технической системы передачи информации Работу такой схемы можно пояснить на знакомом всем процессе разговора по телефону. Источником информации является говорящий человек. Кодирующим устройством — микрофон телефонной трубки, с помощью которого звуковые волны (речь) преобразуются в электрические сигналы. Каналом связи является телефонная сеть (провода, коммутаторы телефонных узлов через которые проходит сигнал). Декодирующим устройством является телефонная трубка (наушник) слушающего человека — приемника информации. Здесь пришедший электрический сигнал превращается в звук.

Связь, при которой передача производится в форме непрерывного электрического сигнала, называется аналоговой связью.

Под кодированием понимается любое преобразование информации, идущей от источника, в форму, пригодную для ее передачи по каналу связи. На заре эры радиосвязи применялся код азбуки Морзе. Текст преобразовывался в последовательность точек и тире (коротких и длинных сигналов) и передавался в эфир. Принимавший на слух такую передачу человек должен был суметь декодировать код обратно в текст. Еще раньше азбука Морзе использовалась в телеграфной связи. Передача информации с помощью азбуки Морзе — это пример дискретной связи.

В настоящее время широко используется цифровая связь, когда передаваемая информация кодируется в двоичную форму ( 0 и 1 — двоичные цифры), а затем декодируется в текст, изображение, звук. Цифровая связь, очевидно, тоже является дискретной.

Термином «шум» называют разного рода помехи, искажающие передаваемый сигнал и приводящие к потере информации. Такие помехи, прежде всего, возникают по техническим причинам: плохое качество линий связи, незащищенность друг от друга различных потоков информации, передаваемой по одним и тем же каналам. Часто, беседуя по телефону, мы слышим шум, треск, мешающие понять собеседника, или на наш разговор накладывается разговор совсем других людей. В таких случаях необходима защита от шума.

В первую очередь применяются технические способы зашиты каналов связи от воздействия шумов. Такие способы бывают самые разные, иногда простые, иногда — очень сложные. Например, использование экранированного кабеля вместо «голого» провода; применение разного рода фильтров, отделяющих полезный сигнал от шума и пр.

Клодом Шенноном была разработана специальная теория кодирования, дающая методы борьбы с шумом. Одна из важных идей этой теории состоит в том, что передаваемый по линии связи код должен быть избыточным. За счет этого потеря какой-то части информации при передаче может быть компенсирована. Например, если при разговоре по телефону вас плохо слышно, то повторяя каждое слово дважды, вы имеете больше шансов на то, что собеседник поймет вас правильно.

Однако нельзя делать избыточность слишком большой. Это приведет к задержкам и подорожанию связи. Теория кодирования К. Шеннона как раз и позволяет получить такой код, который будет оптимальным. При этом избыточность передаваемой информации будет минимально-возможной, а достоверность принятой информации — максимальной.

В современных системах цифровой связи часто применяется следующий прием борьбы с потерей информации при передаче. Все сообщение разбивается на порции — блоки. Для каждого блока вычисляется контрольная сумма (сумма двоичных цифр), которая передается вместе с данным блоком. В месте приема заново вычисляется контрольная сумма принятого блока, и если она не совпадает с первоначальной, то передача данного блока повторяется. Так будет происходить до тех пор, пока исходная и конечная контрольные суммы не совпадут.

При обсуждении темы об измерении скорости передачи информации можно привлечь прием аналогии. Аналог — процесс перекачки воды по водопроводным трубам. Здесь каналом передачи воды являются трубы. Интенсивность (скорость) этого процесса характеризуется расходом воды, т.е. количеством литров или кубометров, перекачиваемых за единицу времени (л/с или куб. м/с). В процессе передачи информации каналами являются технические линии связи. А если информацию непосредственно принимает человек, то его органы чувств — внутренние информационные каналы человека. По аналогии с водопроводом можно говорить об. информационном потоке, передаваемом по каналам. Скорость передачи информации — это информационный объем сообщения, передаваемого в единицу времени. Поэтому единицы измерения скорости информационного потока: бит/с, байт/с и др.

Еще одно понятие — пропускная способность информационных каналов — может быть объяснено с помощью «водопроводной» аналогии. Увеличить расход воды через трубы можно путем увеличения давления. Но этот путь не бесконечен. При слишком большом давлении трубу может разорвать. Поэтому техническими условиями использования водопровода всегда определяется предельное давление и как результат — предельный расход воды, который можно назвать пропускной способностью водопровода. Аналогичный предел скорости передачи данных имеют и технические линии информационной связи (телефонные лини, радиосвязь, оптико-волоконный кабель). Причины этому также носят физический характер.

ПРИМЕР ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Задание. Определите собственную скорость восприятия информации при чтении вслух и «про себя».

Данное задание носит творческий характер. Ученик должен сам спланировать эксперимент. План может быть следующим: взять книгу и выбрать в ней страницу, заполненную текстом. Желательно, чтобы этот текст был новым для ученика, но понятным, т.е. информативным. Подсчитать число символов в тексте. Для этого нужно определить среднее число символов в строке, число строк на странице. Умножив эти два числа, получим число символов во всем тексте.

Разумно допустить, что для набора текста книги использован компьютерный алфавит, мощность которого равна 256. Следовательно, каждый символ несет байт информации. Таким образом, общее число символов равно информационному объему текста в байтах. Далее нужно читать текст вслух, измеряя по секундомеру время чтения. Скорость чтения должна быть такой, чтобы ученику было понятно содержание текста. Проверить это можно, попытавшись пересказать прочитанное. Если ученик ничего не запомнил, значит он не воспринял информацию, и скорость чтения следует уменьшить. Окончательный ответ получается путем деления объема информации на время в секундах.

Предположим, что в выбранной книге на странице расположено 40 строчек; в каждой строке в среднем по 50 символов (пробелы тоже нужно считать).

Следовательно, на странице — 2000 символов и информационный объем текста равен 2000 байт. Время чтения в слух — 140 секунд. Значит, скорость восприятия информации при чтении вслух равна 2000/140 = 14,3 байт/с.

Повторение такого же эксперимента с чтением «про себя» может дать более высокий результат.

Полезно обратить внимание учеников на то, что для более точной оценки средней скорости чтения желательно брать текст большего размера. Различные фрагменты текста могут оказаться разными по степени сложности восприятия.

Чем текст больше, тем результат ближе к объективному среднестатистическому.

7.6. ТРЕБОВАНИЯ К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ

УЧАЩИХСЯ ПО ЛИНИИ ИНФОРМАЦИИ

И ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ*

Учащиеся должны знать:

• определение информации в соответствии с содержательным подходом и кибернетическим (алфавитным) подходом;

• что такое информационные процессы;

• какие существуют носители информации;

• как определяется единица измерения информации — бит;

• что такое байт, килобайт, мегабайт, гигабайт;

• в каких единицах измеряется скорость передачи информации;

• *связь между количеством информации в сообщении о некотором событии и вероятностью этого события (в приближении равной вероятности и в общем случае);

• * схему К. Шеннона процесса передачи информации по техническим каналам связи; смысл и назначение ее отдельных элементов.

Учащиеся должны уметь:

• приводить примеры информации и информационных процессов из области человеческой деятельности, живой природы и техники;

• определять в конкретном процессе передачи информации источник, приемник, канал;

• приводить примеры информативных и неинформативных сообщений;

• приводить примеры сообщений, несущих 1 бит информации;

Пункты, отмеченные звездочкой (гл. 7-12), относятся к углубленному уровню изучения курса.

• измерять информационный объем текста в байтах (при использовании компьютерного алфавита);

• пересчитывать количество информации в различных единицах (битах, байтах, Кбайтах, Мбайтах, Гбайтах);

• рассчитывать скорость передачи информации по объему и времени передачи, а также решать обратные задачи;

• *вычислять количество информации в сообщении о событии с известной вероятностью (в приближении равной вероятности и в общем случае).

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ И ОБСУЖДЕНИЯ К ГЛАВЕ

1. В чем причина проблемы определения понятия «информация»? Какие возможны подходы к определению информации?

2. Как эволюционирует подход к линии информации и информационных процессов со сменой поколений школьных учебников?

3. Как объяснить ученикам разницу между декларативными и процедурными знаниями? Подберите серию примеров, иллюстрирующих эти понятия.

4. Объясните методический смысл введения понятия «информативность сообщения».

5. В чем состоит ограниченность содержательного подхода к определению и измерению информации? На каких примерах можно объяснить этот факт ученикам?

6. Как объяснить ученикам тот факт, что в информационной технике применяется алфавитный подход к измерению информации?

7. Пофантазируйте на тему: к каким последствиям привело бы принятие следующего определения единицы измерения информации: «Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в 10 раз несет единицу информации, которая называется 1 дит».

8. В чем состоят методические проблемы раскрытия учащимся вероятностного подхода к понятию информации? Как их можно преодолеть?

9. Попробуйте на примере школьного урока проиллюстрировать следующие понятия: информационные процессы, носитель информации, хранилище информации, передача информации, шум и защита от шума, обработка информации.

10. Является ли полным перечисленный в подразделе 7.4 список вариантов обработки информации? Попробуйте опровергнуть или подтвердить факт полноты.

7.7. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ТЕМА «ИНФОРМАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ»

Основные вопросы:

1. Цели и задачи изучения данной темы в базовом курсе информатики.

2. Обязательный и вариативный уровень организации, а также усвоение учащимися учебного материала в образовательном процессе.

3. Роль рассматриваемой темы в решении общеобразовательных задач базового курса информатики, связанных с формированием системноинформационных представлений учащихся.

4. Роль рассматриваемой содержательной линии в решении задач развития общеинтеллектуальных и общеучебных умений и навыков.

5. Методические подходы к рассмотрению в образовательном процессе ключевых вопросов данной темы.

6. Дидактическая целесообразность использования программных средств обучения демонстрационного и обучающего характера, упражнений и вопросов-проблем при организации фронтальной работы с учащимися; учебных задач, тестового текущего и итогового контроля.

7. Поиск эффективных способов сочетания словесных, наглядных и практических (деятельностных) методов и средств обучения при организации учебных занятий.

Тема «Формирование основных понятий раздела «Информация и информационные процессы» в базовом курсе информатики»

Задачи занятия:

1. Определить роль и место учебного раздела «Информация и информационные процессы» в базовом курсе информатики.

2. Рассмотреть цели и задачи изучения раздела в базовом курсе информатики.

3. Определить сущность и роль базовых понятий, этапы и методы их формирования.

4. Установить связи между основными понятиями внутри учебного раздела, а также межпредметные связи с изученными ранее понятиями других учебных предметов.

5. Определить уровни формирования базовых понятий, их общеобразовательный и мировоззренческий аспекты изучения.

Способ организации занятия: практикум.

Средства обучения: научно-методическая и учебная литература [1, 4, 8, 13, 17, 18, 19, 22, 24].

Предварительная подготовка студента к занятию 1. Составить терминологический словарь по базовым понятиям учебного раздела, разработать логико-структурную модель учебного материала.

2. Провести содержательный анализ раздела «Информация и информационные процессы» в учебниках и учебных пособиях.

1. Анализ полного содержания фазовых понятий раздела.

2. Определение предельно общих фундаментальных понятий-категорий.

3. Построение логико-структурной модели учебного материала.

4. Построение тезауруса учебного материала раздела (отражение внутрипредметных и межпредметных иерархических связей в системе базовых понятий).

На основе анализа учебников и учебных пособий заполнение таблицы «Базовые понятия» (табл. 7.1).

Примечание. Табл. 7.1 и ряд таблиц (7.2 — 7.4), описанных в лабораторном практикуме текущей главы, являются инвариантными к лабораторным практикумам по всем разделам базового курса информатики.

Методические указания по заполнению таблицы 7.1 Этап формирования (столбец 8) может быть определен в соответствии с этапами, выделенными Дж.

Брунером на основе процессов восприятия объектов и явлений, переработки информации: введение понятия; приведение примеров (положительных и отрицательных), к которым приложимо данное понятие; выделение существенных и несущественных признаков понятия; определение понятия, основанное на существенных признаках.

В столбце 9 табл. 7.1 необходимо описать адекватные содержанию методы и средства обучения, приемы работы. Для решения задачи формирования понятий могут быть рассмотрены следующие методы обучения: устный опрос (индивидуальный, фронтальный), рассказ, рассказ-описание, рассказ-беседа, беседа по вопросам, беседа с постановкой проблемных вопросов, объяснение, демонстрация и т.д. Соответственно, приемы работы: составление схемы, работа с таблицами, работа с текстом учебника, составление описания, решение познавательных задач и т.д. Формы и способы организации учебной деятельности студентов: обсуждение вопросов плана, работа в группах; подведение итогов — беседа по вопросам, фронтальный и индивидуальный опрос.

Тема «Планирование учебного процесса»

Задачи занятия: сформировать навыки поисково-исследовательской и аналитической деятельности студентов, связанные с разработкой тематического и поурочного планирования.

Способ организации занятия: практикум.

Средства обучения: научно-методическая и учебная литература [1, 8, 14, 15, 23, 25].

Предварительная подготовка студента к занятию 1. Изучить учебные программы, учебно-методическую литературу.

2. Проанализировать две-три частнопредметные (авторские) методики обучения базовому курсу информатики в рамках рассматриваемого раздела.

Представить результаты анализа в табл. 7.2 и подготовить на их основе краткое сообщение.

Автор (ы), источ- Актуальность ме- Новизна Инструменталь- Доступность Методические указания по заполнению таблицы 7. Для оценки авторской методики может быть рекомендована к использованию четырехуровневая методика оценки педагогических методик (А.Гин).

Актуальность методики определяет, какие конкретно проблемы обучения она позволяет решать.

1-й уровень: методика практичмески неактуальна, применение ее ничего не изменяет в работе современного учителя.

2-й уровень: методика затрагивает неосновные моменты работы; владение методикой улучшит некоторые второстепенные параметры образовательного процесса (например, повысит точность оценки знаний.

3-й уровень: методика затрагивает основные моменты работы, но с ее внедрением можно и подождать. Например, потому что и старые методы неплохо справляются.

4-й уровень: это то, что необходимо современной школе.

Новизна выявляет, что реально нового дает профессионалу методическая разработка.

1-й уровень: новизна на уровне терминологии. Сюда же относится новизна на эмоциональном уровне. Автор показывает новую точку зрения на уже известные факты, заставляет переосмысливать учебный материал. Само по себе это неплохо, но имеет мало общего с настоящей методикой.

2-й уровень: новизна на информационном уровне. Даны новые факты, примеры, задачи, упражнения и решения.

3-й уровень: новизна на системном уровне. Известные приемы в новой, более рациональной или оптимальной компоновке.

4-й уровень: принципиальная новизна. Предполагает новые способы работы, дающие результаты, отличающиеся от прежних. Здесь уместно заметить два существенно различающихся подуровня. Первый, методика-1, дает новый способ решения известных задач, не изменяя содемржания обучения. Методика-2 изменяет сами цели, а значит, и парадигму образования. Она дает способ постановки и решения новых педагогических задач.

Инструментальность позволяет судить о том, насколько технологична, инструментальна для профессионала разработка.

1-й уровень: методика сводится к призывам.

2-й уровень: методика эффективна лишь в «авторском исполнении». В отсутствие автора ее результаты, к сожалению, не воспроизводятся. Требуется много дополнительных подсказок, обучение у автора, постоянные консультации, чтобы методика начала стабильно работать в «чужих руках».

3-й уровень: методика передаваема частично, отдельными рекомендациями; или работает нестабильно, только в благоприятных условиях; или передаваема, но только отдельным, особенно способным к ней людям.

4-й уровень: методика передаваема, дает стабильные результаты, не требуя больших усилий или много времени для освоения.

Понятность определяет доступность изложения методической разработки.

1-й уровень: текст труднодоступен для восприятия и создает общее впечатление подделки под «высокий научный стиль».

2-й уровень: отдельные фрагменты методики понятны, а вот связи между разделами и системы работы в целом нет. Многие положения методики не аргументированы.

3-й уровень: методика в целом понятна. Но читать (слушать) ее непросто.

Есть достаточное количество примеров. Но в процессе изучения возникают вопросы типа: «А как быть, если...», на которые нет авторских ответов.

4-й уровень: методика понятна в частях и в целом. Можно сказать — «прозрачна». Автор открывает все нюансы методики.

1. Сообщения по данным табл. 7.2, обсуждение сообщений.

2. Составление тематического и поурочного планирования, представление результатов в таблице (табл. 7.3).

3. Обсуждение результатов тематического и поурочного планирования.

4. Подготовка конспекта урока по одной-двум темам, учитывая направленность урока (урок по ознакомлению с новым материалом; урок по закреплению изученного; урок проверки знаний, умений и навыков; урок по систематизации и обобщению изученного материала), или заполнение таблицы (табл.

7.4).

I. Название темы 1. Общая дидактическая цель системы уроков по теме 2. Тип урока 3. Общие методы обучения 4. Оборудование и основные источники информации (для учителя и ученика) П. Актуализация знаний и способы действий 1. Опорные знания и способы действий 2. Источник повторения 3. Типы самостоятельных работ III. Формирование новых понятий и способов действий 1. Новые понятия и способы действий 2. Основные проблемы IV. Применение (формирование умений и навыков) Методические указания к заполнению таблицы 7. I. Название темы берется из учебной программы или конкретизируется на ее основе:

а) в тематическом плане достаточно указать общую дидактическую цель системы уроков по данной теме;

б) указание типов уроков по теме позволяет учителю планировать свою дальнейшую учебную работу с учетом перспективы дальнейшего развития учебных занятий по курсу (возможность проведения экскурсий, видеоуроков, работа в глобальной компьютерной сети Интернет и т.д.);

в) в тематическом плане можно сориентировать учителя на применение того или иного общего метода обучения с учетом специфики информатики как учебного предмета;

г) исходя из содержания и общих методов обучения, планируется использование электронных средств образовательного назначения, дополнительной литературы, ресурсов Интернет и т. д.

II. Актуализация предполагает воспроизведение не только ранее изученного, но и применение прежних знаний в новых ситуациях, их углубление. Поэтому важно установить не только опорные знания для каждого урока, но и указать основные виды учебных задач по информатике, в процессе решения которых будут актуализироваться необходимые знания.

III. Формирование новых понятий и способов действий — основной раздел плана. Здесь важно четко выделить новые понятия и способы действий, которые вводятся и изучаются в данной теме. Желательно указать основные шаги в процессе формирования новых понятий.

IV. В последнем разделе важно указать систему заданий:

а) для формирования умений и навыков при изучении данной темы;

б) для показа практического применения информатики;

в) для реализации межпредметных связей.

Методические указания по заполнению таблицы 7. Анализируя задачи образовательных, воспитательных и развивающих функций урока, следует обратить особое внимание:

• на тему, дидактическую цель и задачи каждого учебного занятия;

• на каком учебном материале может быть организовано прочное, сознательное овладение учащимися темы;

• на структуру урока и примерное время, отводимое на реализацию его основных частей;

• на методы и приемы учебно-воспитательной работы на каждом этапе урока, а также способы организации учебно-познавательной деятельности школьников;

• какие возможности предоставляет материал темы для формирования научного мировоззрения учащихся;

• какие уже имеющиеся у школьников знания, умения и навыки следует использовать при постановке и решении новых познавательных задач;

• как способствовать развитию познавательной активности и самостоятельности учащихся, их восприятия, внимания, памяти, мышления;

• какие наглядные пособия, технические и программные средства обучения могут быть использованы на уроке.

Форма и способы организации учебной деятельности студентов: выступление с сообщением, беседа по вопросам, работа с табл. 7.2; работа с учебными программами, учебниками и учебными пособиями, работа с табл. 7.3; беседа по вопросам; индивидуальная работа по разработке конспектов урока, работа с табл. 7.4.

Тема «Решение задач»

Задачи занятия: сформировать представление о поливариантности школьных задач по теме рассматриваемого раздела; умение их систематизировать; навыки постановки разнотипных и разноуровневых учебных, познавательных и учебно-познавательных задач; представление о трудностях учащихся, возникающих при решении задач, и умение находить пути их преодоления.

Способ организации занятия: лабораторная работа.

Средства обучения: научно-методическая и учебная литература: [1, 3, 7, 8, 23, 25].

Предварительная подготовка студента к занятию 1. Познакомиться с дидактическими материалами и выделить типы задач, используемых в процессе изучения раздела «Информация и информационные процессы».

2. Проанализировать задачи на предмет характерных затруднений, возникающих у учащихся в процессе их решения.

1. Рассмотреть критерии систематизации и типологию задач, используемых в процессе изучения рассматриваемого раздела.

1.1. Задачи на определение вида и свойств информации.

1.2. Задачи на измерение информации.

2. Разработать комплекс разнотипных и разноуровневых задач, в котором каждая задача содержит: формулировку, тип, описание способов решения, средства решения, решение.

Форма и способы организации учебной деятельности студентов: работа в группах; индивидуальная работа.

Для более эффективного усвоения студентами вопросов конкретной методики преподавания базового курса информатики целесообразно организовать выполнение учебно-методических проектов. Ниже предложен возможный перечень такого рода проектов.

Варианты учебно-методических проектов для студентов 1. Предложить варианты опорных листов по усвоению базовых понятий учебного раздела базового курса информатики.

2. Описать требования к программному средству учебного назначения — демонстрации закономерностей информационных процессов в системах различной природы.