Пропедевтичний курс інформатики як навчальний предмет
План
1.Формування операційного стилю мислення як соціальне замовлення інформаційного суспільства загальноосвітній школі
2.Обґрунтовування шкільного курсу інформатики
1. У соціальному плані історія людського суспільства визначає такі епохи: первіснообщинний лад, рабовласницький, феодалізм, капіталізм, соціалізм, комунізм. Лише порівняно недавно люди звернули увагу на іншу класифікацію історичних епох, пов'язану не з соціальною, а з технологічною історією людства.
Першим етапом в технологічній історії була епоха матеріального суспільства. Час, що тривав від первісних печер до (приблизно) епохи Великих географічних відкриттів, характеризується тим, що основним ціннісним критерієм у людей вважалися матеріальні ресурси (коштовності, худоба, нерухомість, знаряддя праці). Цей дуже тривалий період змінився епохою енергетичного суспільства, коли місце матеріальних ресурсів як головного критерію, який визначає впливовість і могутність окремих володарів, держав ти народів, зайняли ресурси енергетичні. Дійсно, на початку минулого століття в числі провідних країн світу були ті, що володіли найбільшими енергетичними ресурсами (електростанціями, могутніми заводами, покладами корисних копалин). Середина XX століття ознаменувалася новою історичною зміною епох. Головним ціннісним критерієм нашого часу з повною підставою вважають не матерію і не енергію, а інформацію. Епоха енергетична змінилася епохою інформаційною. Зараз більше половини людей, що живуть на планеті, так чи інакше пов'язана із зберіганням, обробкою або передачею інформації, а найвпливовішими стали держави, які мають у своєму розпорядженні найпродуктивніші інформаційні машини — комп'ютери, величезні інформаційні фонди — банки даних, мережі портали, найшвидші засобами передачі інформації — глобальні інформаційні мережі.
Зміна епох в історії людського суспільства не випадкова, а об'єктивна: як тільки накопичення головного ціннісного критерію відповідно матерії, енергії або інформації перестає бути лінійним, відбувається об'єктивно обумовлений перехід до нової історичної стадії. І хоча об'єктивні закономірності в технологічній історії людства поки що не вивчаються в школі (не стануть вони і предметом нашого курсу), проте з найважливішим історичним фактом — настанням епохи інформаційного суспільства не можна не рахуватися. Ця зміна епох швидше еволюційна, ніж революційна, та все ж вона істотно змінила життя на Землі за останні роки, а майбутні в найближчі десятиріччя технологічні зміни корінним чином змінять суспільство.
Формування нової економічної бази (нових продуктивних сил) і, як наслідок, нових виробничих відносин висувають перед сучасним суспільством нове завдання - інформатизацію суспільства. До покоління людей, які живуть і працють в умовах нового суспільства, постають нові вимоги. Вони повинні володіти певними знаннями, уміннями і навиками, які на попередніх етапах розвитку суспільства могли вважатися необов'язковими або, в усякому разі, не першочерговими.
Для ефективного використовування можливостей комп'ютерів при будь-якій формі взаємодії з ними абсолютно необхідно володіти певними навиками розумових дій. Не дивно, що поява, розповсюдження і вдосконалення обчислювальних машин основних інструментів інформаційного суспільства безпосередньо відобразилося на стилі діяльності і мислення тих людей, які через свою професію першими усвідомили роль нових інформаційних технологій. Йдеться про програмістів.
Не випадково стиль мислення цих фахівців, який став актуальним саме у процесі становлення інформаційного суспільства, на перших порах був названий “програмістським”. Термін “програмістський” стиль мислення, був введений психологами, які досліджували поведінку людей, пов'язаних з обчислювальними машинами. Він відображає значну роль програмістів у формулюванні і розв’язанні найважливішого соціального завдання — формування нового покоління людей, здатних активно жити в умовах нового інформаційного суспільства. Назвемо деякі з умінь і навиків, які притаманні “програмістському” стилю мислення.
1) Уміння планувати структуру дій, необхідних для досягнення мети за допомогою фіксованого набору засобів.
Коли комп'ютерний користувач описує алгоритм розв’язання задачі, він, уявляючи собі мету розв’язання задачі – кінцевий результат, конструює програму (в широкому значенні цього слова), тобто план дій, що є послідовністю окремих більш менш стандартних операцій. Організовуючи структуру дій, користувач повинен спланувати не тільки дії як такі, але інформаційно-технічні ресурси, які використовуються в цих діях.
2) Уміння будувати інформаційні моделі для опису об'єктів і систем.Хоча сучасні інформаційні і програмні системи надають користувачам значні можливості для опису даних, завжди дуже важливо уявляти, до яких класів об'єктів відносяться описувані величини, які їх взаємозв'язки у даній задача. Маючи такі уявлення, користувач зможе знайти найефективніші способи розв’язання. При побудові моделей важливо вміти формалізовано описати об'єкти і зв'язки.
Значення цього вміння постійно зростає в прикладних інформаційних системах (базах даних, електронних таблицях, редакторах), основу яких складають інформаційні моделі. В інформаційній моделі відображаються всі істотні для розв’язання поставленої задачі властивості об'єктів в їх взаємодії.
3) Уміння організувати пошук інформації, потрібної для розв’язання поставленої задачі.
Розв’язання задачі стає ефективним тільки тоді, коли правильно визначений об'єм інформації, необхідної для цього розв’язання, і правильно організований її пошук. Навики використання різноманітних пошукових механізмів виходять за рамки власне програмування. Величезні інформаційні фонди, вже сьогодні доступні по глобальних інформаційних мережах, роблять виключно важливим уміння правильно визначити, які саме відомості необхідні і за якими ознаками можна організувати їх пошук
4) Дисципліна спілкування, структурованість мовних засобів комунікації (уміння структурувати спілкування відповідно до компетенції сторін).
Ці важливі якості людського мислення (і поведінки) означають уміння правильно, чітко і однозначно сформулювати думку в зрозумілій співбесіднику формі і правильно зрозуміти інформаційне повідомлення.
Відсутність такої дисципліни в спілкуванні людей часто компенсується здібністю людини до співпереживання. Це дозволяє зрозуміти недомовлену або нечітко виражену думку. Комп'ютер, взагалі кажучи, не володіє такою здатністю, і будь-яка неточність у формулюванні завдання призводить до спотворення змісту і помилок.
Програміст повинен працювати з комп'ютером, враховуючи рівень його “навченості”: з системами низького рівня (які володіють незначним програмним забезпеченням) доводиться спілкуватися на рівні описів “мікро дій” (машинних операцій); з більш розвинутими системами можна спілкуватися за допомогою укрупнених операцій (процедур і функцій); в системах, оснащених відповідним програмним забезпеченням, програміст може конструювати свою програму з блоків готових програм, написаних, можливо, на різних мовах. Крім того, користувачу, який не є професіоналом в програмуванні, для ефективного спілкування з комп'ютером важливо уміти “запроцедурити конструкції”, які часто використовуються, для того, щоб далі користуватися ними як елементарними командами.
5) Навик вчасного звертання до комп'ютера при розв’язанні задач з різних предметних галузей.
Якщо цей навик не вироблений (не доведений до рівня звички), то навіть людина, яка усвідомлює актуальність відзначених вище навиків і умінь, може не здогадатися звернутися до комп'ютера, якщо таке завдання прямо не поставлене. Часто можна спостерігати ситуації, коли користувач, який сидить біля екрану сучасного комп'ютера, тягнеться до олівця і листочка паперу, щоб зробити тривіальні обчислення або проміжні записи.
6) Технічні навики взаємодії з комп'ютером, зокрема уміння працювати клавіатурою і мишею.
Формування перерахованих навиків у всіх тих, хто стикається з обчислювальною технікою, тобто практично у більшості людей Землі, представляється необхідним для забезпечення ефективного використовування ресурсів нового інформаційного суспільства.
Емпіричні спостереження феномена стилю мислення “програміста” були узагальнені в працях Андрія Петровича Єршова: нове поняття, яке неточно характеризує лише професійні особливості мислення, було замінене специфічною назвою операційний стиль мислення. Примітно, що відбулося це в ті роки, коли А. П. Єршов висунув популярне гасло “Програмування — друга письменність!”Особливості операційного стилю мислення спочатку пов’язували з необхідними для професійного програміста навиками і уміннями, які дозволяли представникам цієї професії (а також користувачам-непрофесіоналам) активно використовувати могутній інструмент нового часу — комп'ютер. Прив'язані до однієї (хоча і перспективної) спеціальності, ці уміння і навики здавалися вузько спрямованими, технологічними. Втім, навіть ця їх оцінка примусила говорити про важливість такої психологічної категорії, як операційний стиль мислення, у зв'язку з широким і постійно зростаючим розповсюдженням комп'ютерів, їх високою продуктивністю. Серед авторитетних фахівців була поширена думка: у зв'язку з високою вартістю комп'ютерів, з одного боку, і їх великою продуктивністю, з іншого, буде потрібно величезна кількість програмістів, покликаних забезпечувати програмами зростаючий парк обчислювальних машин. А це здавалося переконливим аргументом на користь необхідності навчання армії фахівців, для якої технологічні навики стилю мислення “програміста” стали б першочерговими, а їх формування склало б головною педагогічною задачею сучасної школи.
Проте, хоча теза про необхідність вивчення інформатики в загальноосвітній школі вірна, аргументування цієї тези лежить поза проблемою професійної підготовки програмістів. Дійсно, роль перерахованих вище умінь і навиків виявляється набагато значимішою за “технологічні знання”, які дозволяють підняти продуктивність комп'ютерної техніки і ефективність її використовування. У філософському, соціальному і педагогічному плані кожний з них має самостійне (і дуже важливе) значення в системі навиків розумових дій, необхідних кожній сучасній освіченій людині.
Так, уміння планувати структуру цілеспрямованих дій необхідне в будь-якому науковому дослідженні, в будь-якому виробництві, в армії, в суспільному житті колективу, в побуті. Особливо важливо уміння планувати свою діяльність для педагога: план є визначальним документом в діяльності шкільного вчителя.
Уміння будувати інформаційні моделі — це лише окремий випадок уміння правильно будувати моделі взагалі. Це уміння необхідне в будь-якому науковому дослідженні, в будь-якій конструкторській або технологічній розробці, коли створенню нового об'єкту (мабуть, дуже дорогого або небезпечного) повинен передувати етап моделювання.
Уміння організувати пошук інформації необхідне в будь-якій науковій, творчій, технічній роботі, незалежно від того, де і як зберігається інформація: в архіві, в бібліотеці, в патентній картотеці або (в окремому випадку) в пам'яті комп'ютера.
Уміння структурувати спілкування людей відповідно до компетенції сторін нітрохи не менше важливо, ніж міжмашинні або людино-машинні комунікації. Відсутність такої якості істотно утрудняє діалог людей. Звичайно високо цінують співбесідників, здатних порозумітися з будь-яким співбесідником. Викладачу особливо важливо вміти доступно і чітка формулювати свою думку: про один і той же факт можна говорити з третьокласником, із студентом-випускником і професором університету. Проте в кожному з цих випадків інформація буде передана різними порціями, структурованими відповідно до рівня ерудиції співбесідника.
Нарешті, уміння інструментувати свою діяльність, тобто знаходити в кожній ситуації адекватні засоби для розв’язання поставленої задачі, важливо незалежно від того, які інструменти знаходяться у розпорядженні людини — рахівниці, калькулятор, записник. На прикладі комп'ютерів необхідність такої якості стає ще більш наочною.
Паралелі “технологічних умінь” і навиків, які характеризують стиль мислення “програміста”, з одного боку, і загальнозначущих умінь і навиків операційного мислення, з другого боку, проведені тут не випадково. Навики операційного стилю мислення, хоча і виглядають безпосереднім продовженням і розширенням “технологічних умінь” спілкування з комп'ютером, мають загальнокультурну, загальноосвітню, загальнолюдську цінність і потрібні в сучасному інформаційному суспільстві кожній людині, незалежно від прикладних задач його професійної діяльності. Саме тому формування цих навиків повинно здійснюватися у масовій загальноосвітній школі.
2.Обґрунтовування шкільного курсу інформатики
Як було з’ясовано вище, інформаційне суспільство висуває перед масовою загальноосвітньою школою глобальне соціальне завдання — підготовка покоління молодих людей з новим стилем мислення. Таке завдання не може бути виконане в рамках традиційних шкільних дисциплін, оскільки жодна з наукових дисциплін, зміст яких відображений в шкільних предметах, не володіє достатньо розвинутим концептуальним запасом для виконання відповідних дій. Ні гуманітарні дисципліни, ні біологічні науки, ні фізика, астрономія або хімія, ні навіть математика не мають в своєму складі такої системи понять, яка дозволила б в повному об'ємі сформувати уміння і навики операційного стилю мислення.
І лише інформатика може запропонувати суспільству такий необхідний дидактичний інструментарій.Дійсно, для планування структури дій в інформатиці можуть використовуватися різноманітні управляючі структури — послідовності, розгалуження, цикли, процедури, рекурсії.
Для інформаційного моделювання об'єктів і систем ефективно застосовуються різноманітні структури даних — від простих структур, які використовуються в управлінні виконавцями і в мовах програмування, до розвинутих ієрархічних, мережних, реляційних і процедурно-дедуктивних систем.
Для структуризації процесу спілкування активно використовується апарат процедур і макрозасоби.
В задачах інформаційного пошуку незамінні різноманітні пошукові механізми — від простого перебору до складних пошукових механізмів в системах управління базами даних і пошукових систем Інтернету.
Для інструментування діяльності, тобто для підвищення ефективності праці (в першу чергу, інтелектуальної праці, яка раніше не автоматизувалася), дуже важливо використовування систем прикладних програм, з яких, як з набору дитячих кубиків, можна конструювати дієві і продуктивні засоби для розв’язання задач в своїй предметній галузі.
Таким чином, шлях від концептуальної бази інформатики до соціального завдання інформаційного суспільства — формування сучасного стилю мислення у цілого покоління — можна (дещо умовно) представити схемою, яка підсумовує логіку обґрунтовування шкільної інформатики.
Отже, становлення шкільного курсу інформатики пов’язане не з модою на комп'ютери, не з престижністю комп'ютеризованого навчального закладу, не з широким розповсюдженням обчислювальної техніки, а з концептуальними можливостями інформатики як природно-наукової дисципліни, здатної сформувати уміння і навики, сукупність яких утворює операційний стиль мислення. Завдання формування мислення у покоління молодих людей розглядається як найважливіша мета інформатизації освіти.
Отже, становлення курсу інформатики в школі треба розглядати як позитивну і конструктивну реакцію системи освіти на соціальне замовлення сучасного інформаційного суспільства.
Ясно, що в такій широкій, соціальній постановці йдеться не про окремі елітні, спеціалізовані або професійні школи, а масову, загальноосвітню сучасну школу.
Проблема формування стилю мислення, адекватного вимогам інформаційного суспільства, по праву може вважатися головним аргументом в обґрунтовуванні шкільного курсу інформатики. Головним, але не єдиним. Разом з світоглядними аспектами інформаційної освіти школярів, не меншу значущість мають аспекти технологічні: молодих людей, які вступають у життя, треба навчити використовуванню інформаційних технологій — інструментарію існуючих систем і засобів інформаційного суспільства. Поширеність комп'ютерів, мікропроцесорів, роботів, прикладних програмних і інформаційних систем, телекомунікацій і інформаційних мереж сьогодні така значна, що уміння використовувати їх в повсякденному житті стає елементом загальної культури людини. В діалектичному розвитку стратегічної мети шкільної інформатики гасло загальної комп'ютерної грамотності, характерне для першого етапу шкільної інформатики, поступово витіснилося більш актуальним гаслом інформаційної культури. В численних прикладних галузях комп'ютер продемонстрував свою можливість автоматизувати різні форми діяльності людини, у тому числі форми інтелектуальної діяльності, яка раніше не автоматизувалися. Педагоги відчувають це в своїй предметній області — шкільній педагогіці.
Дидактичні якості комп'ютера зробили його ефективним інструментом на уроках з всіх без виключення шкільних предметів. Тому природно виникає ще одна важлива мета комп'ютеризації шкільного навчального процесу: вдосконалення частинних методик і, враховуючи міжпредметні зв’язки, вдосконалення змісту шкільних предметів під концептуальним (теоретичним) і інструментальним (практичним) впливом інформатики.
Два найголовніші завдання інформатики в школі — формування стилю мислення учнів і вдосконалення предметних методик — вимагають раннього введення курсу інформатики. Виходячи, з одного боку, з мети (формування стилю мислення), а з другого боку, з умов (в початковій школі починає складатися мислення молодої людини), можна зробити однозначний висновок: світоглядний курс інформатики повинен починатися в початковій школі.Вище підкреслювалося фундаментальне, методологічне значення основних навиків операційного стилю мислення. По своїй фундаментальності вони можуть ставитися в один ряд з розвитком кількісних і просторових уявлень, з умінням абстрагувати, схематизувати, з іншими фундаментальними елементами математичного розвитку. Проводячи паралель між основними уміннями і навиками операційного стилю мислення і математичним розвитком школярів, можна прийти до того ж важливому організаційному висновку про необхідність курсу раннього навчання інформатиці в школі. Формування навиків операційного стилю мислення потрібно починати одночасно з виробленням основних математичних понять і уявлень, тобто в молодших класах початкової школи. Така організаційна схема дозволяє природно ввести операційний стиль мислення в систему умінь і навиків, які формуються в школі.
Виявляється, що вивчення основ інформатики в більш пізньому віці пов’язане з необхідністю ламати сталі погляди і звички дитини, що істотно ускладнює і уповільнює процес навчання і виховання.
Другий з названих вище аргументів необхідності інформатизації шкільної освіти — вдосконалення частинних методик — з тією ж очевидністю вимагає введення курсу раннього вивчення основних понять інформатики і раннього вироблення навичок спілкування з комп'ютером. Насправді, для того, щоб (і перш ніж!) застосовувати комп'ютер на предметних уроках, слід заздалегідь добитися повного автоматизму у використовуванні цього дидактичного інструменту. Важливо, щоб для школяра, який застосовує комп'ютер на будь-якому уроці, не ставали проблемами пошук тієї або іншої клавіші, орієнтація в представленій на екрані навчальної інформації, операції збереження даних і результатів. В іншому випадку учні на уроці — комп'ютеризованій наочній лабораторній роботі — з хімії, іноземної мови, історії і т.д. (як це неодноразово спостерігалося) затрачують час, переборюють психологічну напруженість, докладають розумові зусилля не на зміст предмету, а на другорядні (по відношенню до дисципліни, що вивчається) операції з технологічним інструментарієм.
Поряд з наведеними вище теоретичними аргументами на користь раннього навчання інформатики говорили такі практичні докази, як численні педагогічні експерименти з навчанню інформатиці дітей молодшого шкільного і навіть дошкільного віку. Ці різноманітні експерименти як в ближньому, так і в дальньому зарубіжжі, переконливо показали, що діти молодшого шкільного віку не тільки можуть засвоїти прийоми програмування, але (що набагато важливіше!) швидше, міцніше і природніше освоюють фундаментальні поняття інформатики, які сприяють формуванню світоглядних концепцій дитини.
Таким чином, і теорія, і практика педагогіки сходилися в необхідності наскрізної безперервної інформаційної освіти, яка починається з перших шкільних кроків і завершується (якщо говорити про шкільний етап освіти) з останнім шкільним дзвінком.
При цьому абсолютно ясно (знову-таки виходячи з основних завдань шкільної інформатики), що йдеться не про допрофесійну підготовку майбутніх програмістів в рамках шкільного предмету “Інформатика”, а про загальноосвітній курс, який, по суті, представляє собою курс інформаційно