Роль учебной задачи в обучении информатике

Разделы: Информатика

В условиях нестабильности курса информатики, вариативности в обучении учет особенностей структуры познавательной деятельности школьника по усвоению и применению содержания образования по информатике является исходным моментом в разработке и определении эффективных средств и способов в организации и управлении учебной деятельностью.

В процессе учения под влиянием определенных внешних факторов и результатов собственной деятельности ученик овладевает социальным опытом, знаниями, формирует взгляды, мировоззрение в целом, при этом изменяется его поведение, свойства и качества личности. Усвоенные знания носят вторичный характер и вне системы действий теряют свою силу. В процессе деятельности учения и происходит усвоение. При этом знания, навыки и умения выступают и как результаты этой деятельности, и как условия дальнейшей деятельности учения, способствующие развитию личности школьника. В системе обучения четко прослеживаются две стороны предмета учения. Для учителя оно выступает как организация и управление деятельностью школьника в рамках того содержания, которое предопределяется общими задачами образования; для ученика предметом учения являются действия, выполняемые им для достижения предполагаемого результата деятельности, побуждаемой тем или иным мотивом.

Эта точка зрения довольно четко выражена и в концепции Д.Б. Эльконина и В.В. Давыдова. Строго разграничив два рода задач, которые могут стоять перед учеником в ходе обучения — учебную и практическую задачу – Д. Б. Эльконин считает, что основу учения составляет учебная задача. По своей структуре она состоит из следующих взаимосвязанных элементов: учебной цели и учебных действий. “Последние включают в себя как учебные действия в узком смысле слова, так и действия по контролю за произведенными действиями и их оценке. В сформированной учебной деятельности все элементы находятся в определенных взаимоотношениях” [3].

Различие задач в обучении зависит от их направленности. Так, в одних случаях задача порождает у школьника потребность в овладении специальными знаниями и умениями как “техническими” компонентами способа деятельности. С помощью таких задач учитель создает на уроке соответствующие ситуации обучения (усвоения), где целью выполняемого школьником действия является овладение техникой выполнения самого действия. В качестве примера к таким задачам можно отнести следующие:

  1. Закодируйте с помощью таблицы ASCII следующие тексты:

    2. WINDOWS
    Norton Commander

  2. Сложить два числа в системе счисления с основанием 8:

    3. 2058 + 13748

  3. Восстановить цифры, на месте которых стоят звездочки (числа записаны в системе счисления с основанием 2):

    4. 101*0012 + **0**12 = 1000100* 2

  4. Перевести числа в систему счисления с основанием 10:

    5. 107.248
    АА1В16
    110111.012

  5. Чему равен дополнительный код числа 14, если это число занимает в памяти компьютера 1 байт?
  6. Выполнить вычитание, используя дополнительный код:

11111102 – 101012

  1. Составить таблицы истинности логических выражений:

1) NOT A AND B 2) A OR B AND C

  1. При угадывании целого числа в диапазоне от 1 до N было получено 7 битов информации. Чему равно N?

  2. Напишите программу вычисления площади треугольника, если известны его стороны.

  3. Как в Far можно выполнить быстрый поиск требуемого файла? Опишите последовательность ваших действий при условии:

    1. Вы знаете имя файла.
    2. Вы знаете только 2 первых буквы файла.
    3. Вы знаете только расширение файла.
    4. Имеется три текстовых файла .

  4. Содержимое файлов:

a.txt : 11
b.txt : 22
c.txt : 33

Каким станет содержимое этих файлов в результате последовательного выполнения следующих команд:

COPY a.txt + b.txt + c.txt a.txt

COPY b.txt+c.txt b.txt

  1. В текстовом редакторе набрать свою визитную карточку по следующему образцу:

Фамилия Имя Отчество
Школа
Класс
Домашний адрес
Домашний телефон

  1. Таблица базы данных “Сотрудник” содержит поля: фамилия, имя, отчество, дата рождения, пол, образование, должность, членство в профсоюзе. Определить тип и ширину каждого поля.

  2. В электронных таблицах подсчитать сумму расходов на продукты для туристического похода.

В этой ситуации обучения каждая операция является самостоятельным действием. Деятельность ученика, вернее, его действия всецело детерминируются правилами или инструкциями по использованию программного обеспечения. Незнание или недостаточно полные и уверенные знания не компенсируются эмпирическими обобщениями лишь потому, что последние недостаточно полно связаны с соответствующими знаниями учащихся.

Постепенно первоначальная ситуация обучения (усвоения) усложняется путем введения дополнительных задач. Цель таких задач — мобилизовать школьника на припоминание и актуализацию знания фактов, применение правил или инструкций в новых ситуациях, комбинирование материала, определение его логической последовательности путем систематизации, упорядочения и обобщения. Здесь формирование операции как первоначального действия включается в более сложное действие, имеющее сложный операционный состав. Оно занимает теперь в деятельности ученика, в обозначенной выше ситуации, место либо конкретной процедуры, либо промежуточной операции, либо средства в уже сформировавшейся деятельности.

Приведем примеры таких задач.

Пример 1. Системы счисления

  1. В бумагах одного чудака-математика найдена была его биография. Она начиналась следующими удивительными строками: “Я окончил курс университета 44 лет от роду. Спустя год, 100-летним молодым человеком я женился на 34-летней девушке. Незначительная разница в возрасте — всего 11 лет способствовала тому, что мы жили общими интересами и мечтами. Жалованья я получал в месяц всего 200 рублей, из которых 1/10 приходилось отдавать сестре, так, что мы с детьми жили на 130 рублей в месяц”. Чем объяснить странные противоречия в числах этого отрывка?

Решение:

a) записываем равенство 44 + 1 = 100(процедура);
b) каждое число, входящее в равенство расписываем по основанию Х (промежуточная операция);
c) из полученного уравнения находим значение основания той системы счисления, в которой записаны сведения о математике (промежуточная операция, средство);
d) производим перевод оставшихся сведений из той системы счисления, в которой они записаны, в десятичную систему счисления (средство).

  1. Трехзначное десятичное число оканчивается цифрой 3. Если эту цифру переместить через два знака влево, т.е. с этой цифры будет начинаться запись нового числа, то это новое число будет на единицу больше утроенного исходного числа. Найдите его.
  2. В саду 100 фруктовых деревьев – 14 яблонь и 42 груши. В какой системе счисления посчитаны деревья?

Пример 2. Единицы измерения информации

  1. Сообщение занимает 3 страницы по 25 строк. В каждой строке записано по 60 символов. Сколько символов в использованном алфавите, если сообщение содержит 1125 байтов?
  2. Книга, набранная с помощью компьютера, содержит 150 страниц; на каждой странице – 40 строк, в каждой строке – 60 символов. Каков объем информации в книге?

Пример 3. Основы математической логики

  1. Судейская коллегия, состоящая из трех членов, выносит решение большинством голосов при тайном голосовании. Постройте такую схему, чтобы голосование каждого члена “за” производилось нажатием кнопки (включением выключателя) и в случае принятия решения загоралась сигнальная лампа.

Пример 4. Алгоритмы и основы программирования.

  1. Составить программу нахождения площади прямоугольной рамки, внутренняя сторона которой равна 5, а внешняя – заданному числу r (r>5).

Пример 5. Создание простейшей WEB-страницы.

    1. С помощью текстового редактора наберите следующий текст файла.

<HTML>
<HEAD>
<TITLE>1 SITE</ TITLE>
</ HEAD>
<BODY BGCOLOR= "FFFFFF" TEXT= "000000">
Моя первая белая страница (Web-site).
</ BODY>
</HTML>

    1. Сохраните файл в своей директории на диске С:\1_1_site.htm
    2. Просмотрите свой HTML-документ.
    3. Вставьте комментарии, поясняющие цвет фона.
    4. Просмотрите свой HTML-документ.

В каждой из этих задач деятельность учащегося включает такие операции, как привлечение из “блока памяти” правил или инструкций по использованию программного обеспечения и превращение их в средство выполняемых действий.

Заметим, что в описанных примерах по содержанию работа учащихся может быть самая разнообразная, следовательно, и характер их действий тоже. Данные свидетельствуют о том, что в одних случаях главная мысль изучаемого вопроса (темы) может излагаться непосредственно учителем, а ученики при чтении источника информации находят ее в контексте; в других — главная мысль отыскивается школьниками вместе с учителем, но формулируется последним. Здесь учитель демонстрирует ученикам метод отбора необходимой информации. Во всех таких случаях идет процесс усвоения рациональных способов осуществления действий практического характера, направленных на запоминание решений задач. В обобщенном виде действия учащихся (назовем их действиями первой группы) во всех перечисленных выше случаях могут быть сведены к следующим:

    • воспроизведение и пояснение прочитанного или услышанного, нахождение в нем необходимых сведений;
    • составление конспекта по прочитанному параграфу учебника или справки;
    • осмысленная передача содержания прочитанного материала.

Учащиеся передают материал в системе, подбирают ответы на вопросы, сравнивают, обобщают, выделяют отдельные стороны явления, составляют по аналогии схемы, таблицы и т.д. Каждое действие ученика занимает в его деятельности место конкретной процедуры. Они вводятся и выполняются учеником безотносительно к цели последующих действий, так как объект отвлеченного действия в структуре познавательной деятельности, как правило, строится, вернее, моделируется школьником с помощью учителя на основе предметных условий данной деятельности. Поэтому в такой ситуации обучения достаточно полно предстают перед нами главным образом исполнительские действия и значительно слабее — контрольные, которые если и появляются в деятельности ученика, то, как правило, только в конце решения задачи. Очень слабо представлены, а в большинстве случаев и полностью отсутствуют ориентировочные действия. Это свидетельствует о том, что ученик в каждом своем познавательном акте не соотносит между собой условий и требований задачи, предмета и действий с ним в их взаимосвязи. Приступая к выполнению задания учителя, он не ощущает потребности вырабатывать исходную идею решения, так как она уже дана учителем в самом задании. На долю ученика приходится только техническое оформление решения, технические операции по отбору фактических данных и прилаживанию их к условиям задачи. Эти действия составляют содержание той деятельности, которая условно может быть названа деятельностью, выполняемой учеником в сотрудничестве с учителем. Л.С. Выготский назвал такую деятельность “стадией совместного действия”. Она крайне необходима в системе обучения. Подобная деятельность на “стадии совместного действия” позволяет ученику в сотрудничестве с учителем подниматься на более высокую ступень своих интеллектуальных возможностей. Однако, как правило, она не побуждается подлинно познавательным мотивом, непосредственно связанным с учебной деятельностью школьника (учением). Поэтому сама по себе такая деятельность не выводит ученика на стадию самостоятельного действия.

Учебная задача может порождать не только условия, при которых необходимо овладение знаниями и умениями как “техническими компонентами” способа деятельности, но и вызывать внутреннюю познавательную мотивацию, потребность в познании. И такая мотивация появляется в деятельности школьника, но лишь в тех случаях, когда ему предстоит решить ту или иную познавательную задачу, условия которой не подсказывают способа ее решения, а имеющийся опыт, знания, умения и навыки школьника не содержат готовой схемы решения для данного случая. Ученик ставится, следовательно, в условия необходимости создать свою, новую, еще не имеющуюся в его опыте схему решения. Ему необходимо найти новую систему способов действия на основе обстоятельного анализа условий задачи с позиции ее требований. Таким образом, ученик постепенно подготавливается к иному уровню деятельности. В такой деятельности на первое место выступает возникновение гипотезы, формирование идеи решения и разработка оригинального плана решения задачи. Учащемуся необходимо отыскание способа проверки решения путем использования самостоятельно подмеченных новых связей и зависимостей между данным и искомым, известным и неизвестным.

К подобным задачам можно отнести ниже следующие.

Пример 1. Предложите сценарий игры, опишите модель и составьте алгоритм и программу на языке Паскаль:

1) попадания шаром в другой шар, установленный на горизонтальной плоскости;
2) попадания шаром “от борта” во второй шар, установленный у стенки;
3) траектория движения шара по биллиарду при условии упругих ударов о стенки;
4) траектория движения шара по биллиарду при учете торможения движения шара по сукну поверхности;
5) траектория движения шара по биллиарду при учете потери скорости после ударов о стенки.

Пример 2. Создать видеофильм на тему “Объяснение нового материала” по любому предмету. При подготовке желательно использовать сканированные картинки или картинки из электронных энциклопедий.

Пример 3. По электронной почте необходимо выслать фотографию на конкурс, размер файла не должен превышать 30 кб. Определить размеры в пикселах фотографии квадратной формы.

Пример 4. Озеро можно заселить двумя видами рыб – А и В, средняя масса рыбы равна 2 кг для вида А и 1 кг для вида В. В озере имеется два вида пищи – I и II . Средние потребности одной рыбы вида А составляют 1 единицу корма I и 3 единицы корма II в день; потребности для рыбы вида В составляют 2 единицы корма I и 1 единица корма II. Ежедневный запас пищи поддерживается на уровне 500 единиц корма и 900 единиц корма. Как следует заселить озеро рыбами, чтобы максимизировать общую массу рыб?

Действия ученика в данном случае и способы их выполнения по своему содержанию не совпадают с теми, которые ранее были усвоены школьником на первых занятиях. Приступая к решению конкретной задачи, он заново их конструирует, куда включает ряд действий, совсем не входивших в предыдущие способы выполнения решения. Поэтому вновь включаемые действия всегда сознательно контролируются школьником, так как способы их выполнения полностью им осознаются. В качестве таких способов выступают в деятельности ученика сознательные операции. Центральным моментом в учебном познании школьника в этих случаях являются особые действия по соотнесению используемых способов и знаний и тех условий по конструированию новых способов деятельности, которые адекватны требованиям новой задачи. Уровень развития действий определяет успешность деятельности ученика, в контексте которой и происходит дальнейшее усвоение им знаний и развитие его познавательных способностей.

В обобщенном виде действия этой группы (будем именовать их действиями второй группы) сводятся в основном к следующим:

  • обнаружение нового факта, явления и их характеристика;
  • систематизация фактов;
  • усмотрение в хорошо известном предмете того, чего не видят другие;
  • установление связей между фактами и их функциональная характеристика;
  • актуализация известных фактов и установление, выстраивание их в ряду с вновь выявленными;
  • отыскание путей их выхода в сферу практической деятельности;
  • установление существенных связей и закономерностей развития явления, события;
  • определение путей поиска научных фактов и выявление их сущности с помощью первичного обобщения на основе сравнения, сопоставления и противопоставления.

Перечисленные действия характеризуются тем, что в обучении они выступают в качестве обобщенных умений школьника выделять в процессе собственной деятельности предметы и действия с ними, соотносить способ выполнения этих действий с конкретными условиями их осуществления. Таким образом, сформированность этих действий у школьника является главным показателем успешности. Действия второй группы, имеющие наиболее общее значение и пронизывающие все сферы деятельности ученика при изучении информатики, внешне такие же, как и действия первой группы. Однако они отличаются от действий первой группы двумя основными особенностями:

    • в основе действий первой группы лежат интеллектуальные умения школьника выполнять действия на уровне эмпирических обобщений;
    • в основе действий второй группы — умения школьника выполнять действия на уровне теоретических обобщений. Их цель для ученика — достижение предметного результата, и выполняются они в их взаимосвязи в процессе выделения учащимся предмета познавательной деятельности и действий с ним. В этом процессе и вскрываются новые отношения, подлежащие усвоению.

Внешне, как мы имели возможность убедиться на конкретных актах деятельности учащихся, действия первой и второй групп одинаковы по своей предметности. Психологически же они разные. Эти различия заключаются в следующем:

    • при выполнении действий первой группы ориентировочная основа соотнесения способа и условий предпринимаемого учащимся действия — предметная ситуация;
    • при выполнении действий второй группы ориентировочная основа — умение ученика выделять предметы и действия в их взаимосвязи;
    • в мотивационном плане действия первой группы побуждаются мотивами учения, которые вовсе не совпадают с ценностной для личности значимостью этих действий для школьников;
    • действия второй группы побуждаются, как правило, тем, на что направлены эти процессы и что является фактически их целью-мотивом.

Сфера деятельности учителя информатики в организации деятельности ученика состоит в структурировании содержания задач самостоятельной работы в рамках того опыта деятельности школьника, который сформировался на предыдущих стадиях обучения. На начальной стадии обучения решение задач осуществляется школьником в основном на уровне применения известных ему теоретических понятий. Подобная самостоятельная деятельность крайне необходима в обучении. Она организуется учителем на этапе повторения ранее изученного материала. В данном типе самостоятельной деятельности управление деятельностью (целеосуществление) преобладает над постановкой цели (целеполаганием). Эта деятельность в обучении не создает или почти не создает у школьника необходимых стимулов для дальнейшего развития у него познавательных способностей. Далее объективно возникает потребность в постановке перед учащимися познавательных задач, в решении которых целеполагание шире целеосуществления. В деятельности школьника образуется разрыв и в зависимости от диапазона такого рассогласования ученик стимулируется в одних случаях к самостоятельным творческим действиям, в других – к сотрудничеству с учителем. При этом ученик выходит на новый уровень своего учебного познания, вступает в новую стадию деятельности, которая выше уровня его предыдущей самостоятельной деятельности.

Литература

    1. Гришаева А.П. Самостоятельная познавательная деятельность в процессе обучения информатике: Афтореферат дис. канд. пед. наук. – Новосибирск: НГПУ, 2000. – 15 с.
    2. Пидкасистый П.И. Самостоятельная познавательная деятельность школьников в обучении: Теоретико – экспериментальное исследование. – М.: Педагогика, 1980. – 240с
    3. Эльконин Д.Б. Избранные психологические труды. – М.: Педагогика, 1989. – 544с.