“Логические основы информатики” — одна из наиболее динамично развивающихся областей информационных технологий. Данный раздел при изучении в школьном курсе информатики несет большую методическую и познавательную нагрузку[1]. Знакомство с терминологией и символикой алгебры логики, с ее понятиями помогает развитию мыслительных способностей, развивает логическое мышление. Рассмотрение основ логики является залогом успешного изучения такой важного раздела как “Алгоритмизация и программирование”. Знания логических основ ЭВМ позволяет понять учащимся принципы конструирования компьютера. И, наконец, в современном информационном обществе алгебра логики является мощным инструментом пользователя в базах данных и информационно-поисковых системах [2].
Содержание данного раздела “ Логические основы информатики” состоит из двух тем: “Основы логики” и “Логические основы компьютера”.
Данные темы в курсе информатики можно преподавать по-разному. Можно разбить материал на части и вводить различными блоками в курсах основной и старшей школы. Можно отдельной темой изучить элементы математической логики, а в практических модулях использовать и закрепить полученные знания. Например, данный подход реализован в программе базового курса информатики авторского коллектива Н.В. Макаровой. Можно вводить основы логики и знакомить с логическими основами ЭВМ целиковым блоком в курсе информатики основной школы после освоения основ программирования, а в профильном курсе информатики старшей школы расширить и углубить знания по данной теме. Например, авторский коллектив С.Н. Тур, Т.П. Бокучава предлагает изучать темы: “Алгебра логики”, “Логические элементы и схемы”, “Решение задач по логике в среде программирования QВasic” первой темой в курсе информатики 9 класса.
Данные подходы, на наш взгляд, эффективные и имеют ряд преимуществ. Во-первых, у учащихся формируется целостное представление о логике как науке; во-вторых, учащиеся не отвлекаются на введение дополнительной информации при работе с практическими модулями “Базы данных”, “Текстовый процессор Word”; “Табличный процессор Excel”; в-третьих, легче усваиваются условные выражения и операторы языка программирования и учащиеся меньше ошибаются при их использовании.
Именно такой точки зрения мы рекомендуем придерживаться при преподавании темы “Логические основы информатики”.
Мы предлагаем следующее поурочное планирование в базовом курсе информатики основной школы и профильном курсе информатики старшей школы:
Поурочное планирование блока “Логические основы информатики” в базовом курсе информатики основной школы.
| № урока | Название урока и содержание |
| 1 | Введение в логику. Знакомство с
формальной логикой. Исторические сведения. Понятие и суждение как формы человеческого мышления. Построение кругов Эйлера для отображения объёма понятий и отношений между ними. |
| 2 | Знакомство с формальной логикой. Умозаключение как форма человеческого мышления. Определение логической структуры умозаключений. Основной принцип формальной логики. |
| 3 | Знакомство с алгеброй высказываний. Основные логические операции. Приоритет логических операций. Таблицы истинности. |
| 4 | Определение формы и построение таблиц
истинности сложных высказываний. Определение структуры сложных высказываний. Построение таблиц истинности по алгоритму. Тождественно истинные, тождественно ложные и эквивалентные высказывания. |
| 5 | Логические функции. Построение таблиц
истинности с помощью электронных таблиц Microsoft Excel
2003. Логические функции от 2-ух переменных. Лабораторная работа на построение таблиц истинности сложных высказываний, используя инверсию, дизъюнкцию и конъюнкцию. |
| 6 | Логические основы ЭВМ. Базовые логические элементы И, ИЛИ, НЕ. Построение логических элементов и схем. Построение таблиц истинности по заданной схеме. Построение логической схемы по заданной функции. |
| 7 | Логические основы ЭВМ. Знакомство с сумматором и триггером. Повторение основных вопросов данного раздела. Подготовка к зачёту. |
| 8 | Зачёт по теме: “Логические основы информатики”, |
Поурочное планирование блока “Логические основы информатики” в профильном курсе информатики старшей школы.
| № урока | Название урока и содержание |
| 1 | Логика как наука. Повторение изученного
материала базового курса основной школы. Формы человеческого мышления. Основной принцип формальной логики. Развитие логики. Понятие об алгебре высказываний. |
| 2 | Связь между алгеброй логики и теорией
множеств. Логические операции. Диаграммы Эйлера-Венна для графической иллюстрации логических операций. Построение таблиц истинности сложных высказываний. |
| 3 | Логические переменные и логические
функции. Практическая работа. Повторение вопросов из базового курса по данной теме. Нормальная форма представления логической функции. Табличное и аналитическое представление логических функций. Построение таблиц истинности, проверка правильности преобразования логических выражений с использованием электронных таблиц StarOffice Calc. |
| 4 | Законы логики. Законы формальной логики. Законы алгебры высказываний. Доказательство логических законов. |
| 5 | Упрощение сложных высказываний и логических функций. |
| 6 | Программирование логических задач. Программирование построения таблиц истинности. Замена логических операций арифметическими. Решение логических задач на компьютере. |
| 7-8 | Решение логических содержательных
задач. Табличное решение логических задач. Решение логических задач с помощью графов, путём упрощения логических выражений, с помощью таблиц истинности. Пример компьютерного решения логических содержательных задач. |
| 9 | Логические основы ЭВМ. Роль математической логики в создании ЭВМ. Цифровой сигнал. Простейшие преобразователи информации. |
| 10 | Логические основы ЭВМ. СДНФ. СКНФ. Типовые логические устройства ЭВМ: сумматоры, одноразрядный полусумматор, одноразрядный сумматор на три входа, триггер. |
На наш взгляд, изучение рассматриваемой темы должно предполагать следующие формы и методы организации образовательной деятельности:
1) Преподавание данной темы строиться на принципах развивающего и эвристического обучения. При введении нового материала, повторении и закреплении ранее изученных вопросов, а так же во время текущего контроля можно использовать эвристическую беседу.
2) Теоретический и практический материал для уроков лучше брать не из одного учебника, а использовать учебную литературу: [1], [2], [4], [5], [7].
3) Для более продуктивной работы на уроке мы предлагаем использовать листок для работы в классе, карточку для домашней работы. На уроке обязательно создается опорный конспект, а при организации уроков и домашней работы используется индивидуальный и дифференциальный подходы.
4) При введении нового материала по ходу урока используются современные технические средства, например, демонстрируется презентация. В Приложение 2 и Приложение 3 предлагаются презентации к урокам 1-2 базового курса информатики основной школы.
5) При изучении темы используются различные формы текущего и периодического контроля (беседа, диктант, тест, лабораторная и практическая работы). Большая роль отводится самоконтролю. В Приложении 4 предлагается тест по формальной логике.
6) Итоговый контроль проводится в виде контрольной работы.
Перечисленные выше методы и принципы организации преподавания темы “Логические основы информатики” мы реализовали в серии уроков, два из которых представлены в Приложении 1 данной работы.
Литература
- Лыскова В.Ю., Ракитина Е.А. Логика в информатике. М.: Информатика и Образование, 2006. 155 с.
- Босова Л.Л. Арифметические и логические основы ЭВМ. М.: Информатика и образование, 2000. 207 с.
- Макарова Н.В. Программа по информатике к комплекту учебников по информатике // Системно-информационная концепция. С: Питер, 2005. 275 с.
- Макарова Н.В и др.. Учебник. Информатика для 7-9 кл. /Под ред. Макаровой Н.В. С.: Питер, 2003. 315 с.
- Макарова Н.В., Кузнецова И.Н., Феофанова Е. Практикум по информационным технологиям / под ред. Макаровой Н.В. С.: Питер, 2005. 285 с.
- Тур С.Н., Бокучава Т.П. Первые шаги в мире информатики. Методическое пособие для учителей. 9 класс. С.: “БХВ-Петербург”, 2002. 302 с.
- Тур С.Н., Бокучава Т.П. Первые шаги в мире информатики. Опорные конспекты для 9 класса. С.: “БХВ-Петербург”, 2002. 302 с.
- Программы для общеобразовательных учреждений: Информатика. 2-11 классы. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. – 205 с.
- Угринович Н., Преподавание курса “Информатика и информационные технологии”. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2005. 95 с.