Преподавание основ логики в курсе информатики основной школы

Актуальность постановки вопроса связана с утверждением новых стандартов и переносом базовой части курса в основную школу в соответствии с новым федеральным Базисным учебным планом. Эти изменения, снижение возраста учащихся, а также возрастание роли информатики в системе наук, преподаваемых в школе, требуют пересмотра содержания курса информатики, усиление интегрирующей роли информатики.

К 8-му классу учащиеся получают достаточно большое количество знаний и умений, которые можно отнести к логике. Это и применение законов логики в диспутах и спорах, и доказательства теорем, и умение делать выводы на основе имеющихся предпосылок. Но применение этих знаний скорее интуитивное, нежели осознанное и доказательное. А поэтому накопленный багаж знаний требует систематизации, т.е. нужно "разложить по полочкам" этот багаж, вывести некоторые общие закономерности и правила, чтобы вновь поступающая информация не терялась в недрах памяти, а попадала на подготовленную и удобренную почву.

Роль образования в развитии российского общества и основные направления его модернизации

Важными факторами, влияющими на развитие методической системы обучения информатике, являются основные аспекты развития современного образования, а также место информатики в общей системе образования и общественно-культурной жизни в целом.

Рассмотрим эти аспекты. Роль образования на современном этапе развития России определяется задачами ее перехода к демократическому и правовому государству, к рыночной экономике, необходимостью преодоления опасности отставания страны от мировых тенденций экономического и общественного развития.

Развивающемуся обществу нужны современно образованные, нравственные, предприимчивые люди, которые могут самостоятельно принимать ответственные решения в ситуации выбора, прогнозируя их возможные последствия, способны к сотрудничеству, отличаются мобильностью, динамизмом, конструктивностью, обладают развитым чувством ответственности за судьбу страны.

Основные задачи модернизации российского образования, в соответствии с Концепцией модернизации российского образования на период до 2010 года – повышение его доступности, качества и эффективности. Это предполагает значительное обновление содержания и создание условий для повышения качества общего образования.

Базовое звено образования – общеобразовательная школа, модернизация которой предполагает ориентацию образования не только на усвоение обучающимся определенной суммы знаний, но и на развитие его личности, его познавательных и созидательных способностей. Общеобразовательная школа должна формировать целостную систему универсальных знаний, умений, навыков, а также опыт самостоятельной деятельности и личной ответственности обучающихся, то есть ключевые компетенции, определяющие современное качество содержания образования.

Воспитание, как первостепенный приоритет в образовании, должно стать органичной составляющей педагогической деятельности, интегрированной в общий процесс обучения и развития. Важнейшие задачи воспитания – формирование у школьников гражданской ответственности и правового самосознания, духовности и культуры, инициативности, самостоятельности, толерантности, способности к успешной социализации в обществе и активной адаптации на рынке труда.

Анализ психолого-педагогической литературы показывает, что основными тенденциями, характерными для современного российского образования, являются:

1. Изменение роли образования в обществе.
2. Изменение научных мировоззренческих моделей мира (развитие представлений об информационной картине мира).
3. Повышение роли деятельностных технологий обучения.
4. Разнообразие и совершенствование форм обучения, развитие дистанционных форм на базе использования средств телекоммуникации. Укрепление позиций открытого образования.
5. Информатизация системы образования.
6. Изменение ролей педагога и обучаемого в процессе обучения, личностно-ориентированная направленность методик обучения.
7. Гуманитаризация, возрастание роли принципа антропоцентризма в ряду диалектических принципов.
8. Вариативность, широко используемая при организации обучения, выборе его структуры, содержания, педтехнологий; снижение роли директивных методов управления учебным процессом; диверсификация и усложнение преподавательской деятельности.
9. Развитие учебного оборудования, внедрение в учебный процесс новых ТСО, в том числе базирующихся на использовании компьютерных и телекоммуникационных технологий.

Необходимо также отметить возрастание информативной функции современного образования в целом. Анализ многочисленных работ, посвящённых сравнению, сопоставлению, выявлению соотношения содержания таких понятий как “знание” и “информация”, привёл нас к выводу, что знания – это воспринятая, осознанная и ставшая личностно значимой информация. В процессе обучения передаётся именно информация, и при определённых условиях (при соблюдении ряда требований) она может стать (а может и не стать) частью системы знаний обучаемого. Задача дидактики в этих условиях – обеспечить условия для “преобразования” максимально возможной доли учебной информации в знания обучаемых. Что касается информатики и дисциплин информационного цикла в целом, то умение работать с информацией, “превращать” её в знания составляет предмет их изучения.

Общеобразовательное и практическое значение изучения основ логики

Формирование необходимых качеств современного человека, ключевых компетенций, а также качественное “преобразование” информации в знания невозможно без изучения основ логики.

Включение этой темы в курс информатики преследует двоякую цель:

1. Предоставление учащимся информации, необходимой для изучения других тем информатики.
2. Овладение учащимися логической культурой, необходимой для получения новых знаний, лучшей социализации личности в современном быстроменяющемся мире.

Какая из составляющих более важна?

Рассмотрим подробнее первый пункт. Где же, в каких разделах информатики требуются эти знания? Обратимся к “Обязательному минимуму содержания основных образовательных программ” (Стандарт основного общего образования по информатике и информационным технологиям, утвержденный 05.03.04 г. Приказом и.о. Министра образования В. М. Филипповым). Знания логики необходимы при изучении следующих тем:

Раздел “Информационные процессы”:

• “Представление информации”: информационные процессы: хранение, передача и обработка информации.

• “Обработка информации”: алгоритмические конструкции. Логические значения, операции, выражения.

• “Компьютер как универсальное устройство обработки информации”: основные компоненты компьютера и их функции.

Раздел “Информационные технологии”:

• “Базы данных”: поиск данных в готовой базе.

• “Поиск информации”: компьютерные и некомпьютерные каталоги; поисковые машины; формулирование запросов.

• “Математические инструменты, динамические (электронные) таблицы”: ввод математических формул и вычисление по ним, представление формульной зависимости на графике.

Таким образом, анализ “минимального” содержания курса информатики показывает, что при любом способе упорядочивания тем формально-логические операции будут выполняться учащимися постоянно: при составлении условий для поиска в базах данных и Интернете, при изучении алгоритмизации, в теме “Устройство компьютера”; поэтому, вполне обосновано изучение этого раздела в начале курса информатики отдельным блоком с дальнейшим закреплением и повторением материала на задачах из других разделов информатики. Нельзя не учитывать также и то, что в целях создания необходимых условий достижения нового, современного качества общего образования планируется предусмотреть введение обязательного экзамена по информационным технологиям за курс основной школы.

На первый взгляд, для изучения информатики достаточно первого пункта, т. е. можно остановиться на практических приложениях логики в информатике, но с точки зрения “развития личности”, заявленной как одной из приоритетных задач современного образования, ведущей становится вторая составляющая.

Значение логики стремительно возрастает в современной жизни. Вызывается это многими причинами:

1. Умение строго и четко пользоваться терминологией, понятиями самых различных областей науки, искусства, политической жизни, ориентироваться в их потоке, нередко сталкиваясь с резко меняющейся оценкой тех или иных событий, фактов, становится всё более необходимым для молодого человека в наши дни.
2. Современная эпоха характеризуется как эпоха диалога, а это требует от его участников умения доказывать и убеждать, аргументировать свою позицию, опровергать ложные или необоснованные положения оппонента.
3. Знания элементарной логики, ставшие умениями и навыками, доведёнными до автоматизма, превращаются в надёжный иммунитет против всевозможных домыслов, предрассудков и суеверий.
4. Изучение логики основательно повышает общий уровень культуры, ибо абсолютно в любой области знания используются формы логического мышления (понятие, суждение, умозаключение), действуют законы логики.

Изучение логики развивает: ясность и четкость мышления; способность предельно уточнять предмет мысли; внимательность, аккуратность, обстоятельность, убедительность в суждениях; умение абстрагироваться от конкретного содержания и сосредоточиться на структуре своей мысли.

Овладевший знанием и навыками логического мышления, всегда понятен в изложении своих мыслей окружающим, исключает всякую расплывчатость в деловом разговоре, неоднозначность в составлении деловых бумаг, бессистемность в обработке информации. Он способен быстро находить рациональное зерно даже в сбивчивой чужой речи, оценивать доказательную силу высказываний в дискуссии, находить кратчайшие и правильные пути исправления ошибок, т.е. изучение логики позволяет решить одну из основных задач дидактики: отработка общелогических умений и навыков во всех учебных курсах. Таким образом, изучение этого раздела способствует более качественному овладению знаниями по другим учебным предметам, что подтверждает интегрирующую роль информатики в целом и данного курса в частности.

Возрастные особенности развития подростков

Одним из основных направлений модернизации общего образования является соответствие содержания образования возрастным закономерностям развития учащихся, их особенностям и возможностям на каждой ступени образования.

Рассмотрим развитие интеллектуальной сферы учащихся 14-15 лет. В подростковом возрасте продолжает развиваться теоретическое рефлексивное мышление. Приобретённые в младшем школьном возрасте операции становятся формально-логическими. Подросток, абстрагируясь от конкретного, наглядного материала, рассуждает в чисто словесном плане. На основе общих посылок он строит гипотезы и проверяет их, т. е. рассуждает гипотетико-дедуктивно.

Предложим младшим школьникам и подросткам такую, например, задачу: “У всех марсиан жёлтые ноги. У этого существа ноги жёлтые. Можно ли утверждать, что это – марсианин?” Младшие школьники или вообще не решают эту задачу (“Я не знаю”), или приходят к решению образным путём. (“Нет. У собак тоже бывают жёлтые ноги”). Подросток не только даёт правильное решение, но и логически обосновывает его. Он приходит к выводу, что ответ был бы положительным только в том случае, если известно, что все существа с жёлтыми ногами – марсиане [16].

Подросток умеет оперировать гипотезами, решая интеллектуальные задачи. Кроме того, он способен на системный поиск решений. Сталкиваясь с новой задачей, он старается отыскать новые подходы к её решению, проверяя логическую эффективность каждого из них. Им находятся способы применения абстрактных правил для решения целого класса задач. Эти умения развиваются в процессе школьного обучения, при овладении знаковыми системами, принятыми в математике, физике, химии. Например, решая задачу: “Найти число, которое равняется удвоенному самому себе минус тридцать”, подростки, используя сложную операцию – алгебраическое уравнение (х=2х-30), быстро находят ответ (х=30). В то же время младшие школьники пытаются решить эту задачу подбором – умножают и вычитают разные числа, пока не придут к правильному результату.

Развиваются такие операции, как классификация, аналогия, обобщение и другие. При одиннадцатилетнем обучении скачок в овладении этими умственными операциями наблюдается при переходе из 8 в 9 класс. Устойчиво проявляется рефлексивный характер мышления: дети анализируют операции, которые они производят, способы решения задач.

Особенности теоретического рефлексивного мышления позволяют подросткам анализировать абстрактные идеи, искать ошибки и логические противоречия в суждениях. Без высокого уровня развития интеллекта был бы невозможен характерный для этого возраста интерес к абстрактным философским, религиозным, политическим и прочим проблемам. Подростки рассуждают об идеалах, о будущем, иногда создают собственные теории, приобретают новый, более глубокий и обобщённый взгляд на мир. Становление основ мировоззрения, начинающееся в этот период, тесно связано с интеллектуальным развитием.

Подросток приобретает взрослую логику мышления. В это же время происходит дальнейшая интеллектуализация таких психических функций, как восприятие и память. Это процесс зависит от усложняющегося в средних классах обучения. На уроках геометрии и черчения развивается восприятие; появляются умения видеть сечения объёмных фигур, читать чертёж и т. д. Для развития памяти важно то, что усложнение и значительное увеличение объёма изучаемого материала приводит к окончательному отказу от дословного заучивания с помощью повторений. В процессе понимания дети трансформируют текст и, запоминая его, воспроизводят основной смысл прочитанного. Активно осваиваются мнемонические приёмы; если же они были сформированы в начальной школе, теперь автоматизируются, становятся стилем деятельности.

Связано с общим интеллектуальным развитием и развитие воображения. Сближение воображения с теоретическим мышлением даёт импульс к творчеству: подростки начинают писать стихи, серьёзно заниматься разными видами конструирования и т. п. Воображение подростка, конечно, менее продуктивно, чем воображение взрослого человека, но оно богаче фантазии ребёнка.

Подводя итог вышеизложенному, можно говорить не только о возможности, но и о необходимости именно в этом возрасте дать цельное представление об основах логики, как с точки зрении возрастных особенностей подростков, так и с точки зрения важности логики в курсе информатики и во всей системе преподаваемых наук в школе.

Тематическое планирование

Учитывая вышеизложенное, предлагаем планирование преподавания этой темы в курсе информатики основной школы.

Пояснительная записка.

Изучение основ логики разбито на 3 части: “Элементы формальной логики” и “Элементы математической логики” изучаются в 8 классе, что позволяет выделить и закрепить знания о понятиях и суждениях, доказательных рассуждениях, о логических законах, сформировать умения оперировать символикой математической логики, применять эти умения к решению логических содержательных задач, а “Логические основы устройства ЭВМ” – в 9 классе, что позволяет сформировать “на уровне понимания” знания об архитектуре и принципах функционирования ЭВМ.

В 10-11 классах изучение логики может и должно быть продолжено.

Предлагаемое поурочно-тематическое планирование рассчитывалось при наличии, как минимум, 2-х часов в неделю в 8 и 2-х часов в 9 классах.

Цели курса:

1. Научить учащихся формализовывать высказывания.
2. Выделять существенные высказывания в тексте задачи.
3. Научить учащихся предоставлять условия и решения задачи в формализованном виде.
4. Преобразовывать логические выражения в соответствии с законами и свойствами.
5. Строить логическую схему устройства с заданными характеристиками.
6. Находить ошибки в рассуждениях.

8 класс

(17 часов + 1 час)

9 класс

(2 часа + 9 часов + 3 часа)

Список литературы

1. Андреева, Е. В., Босова, Л. Л., Фалина, И. Н. Элементы алгебры логики в профильном курсе информатики (10-11-е классы)//Информатика.- 2003.- № 12, 14-18.
2. Богомолова, О. Б. Логические задачи по информатике.- Серия “Информатика в школе”.- М.: Информатика и образование, 2001.- 160 с.: ил.
3. Бойко, А. П. Логика: Учебное пособие для учащихся гимназий, лицеев и школ гуманитарного профиля.- М.: Новая школа, 1994.- 80 с.
4. Босова, Л. Л. Арифметические и логические основы ЭВМ. Серия “Информатика в школе”.- М.: Информатика и образование, 2000.- 208 с.: ил.
5. Горохов, Н. Н. Основы схемотехники// Информатика.- 1997.- № 43.- с. 7-10
6. Гусев, Д. А. Краткий курс логики: Искусство правильного мышления.- М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003.- 192 с.- (Факультатив).
7. Жилин, С. А., Жилина И. Б. Информатика. Теория и практика решения задач.- М.: Издательство “РКНК”, 2001.- 301 с.: ил.
8. Ивин, А. А. Логика: Учебник для гуманитарных факультетов/ А. А. Ивин.- М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002.- 320 с.
9. Колин, К. К. О структуре и содержании образовательной области “Информатика”// Информатика и образование.- 2000.- № 10.- с. 5-10.
10. Концепция модернизации российского образования на период до 2010 года// Вестник образования.- 2002.- № 4.- с.
11. Кулагина, И. Ю. Возрастная психология (Развитие ребёнка от рождения до 17 лет): Учебное пособие. 5-е изд.- М.: Издательство УРАО, 1999.- 176 с.
12. Лапчик, М. П., Семакин, И. Г., Хеннер, Е. К. Методика преподавания информатики: Учеб. пособие для студ. пед. вузов/ Под общ. ред. М. П. Лапчика.- М.: Издательский центр “Академия”, 2001.- 624 с.
13. Левченко, И. В., Самылкина, Н. Н. Общие вопросы методики обучения информатики в средней школе. Учебное пособие для студентов педагогических вузов и университетов.- М.: МГПУ, 2003.- 106 с.
14. Леднев, В. С., Кузнецов, А. А., Бешенков, С. А. Состояние и перспективы развития курса информатики в общеобразовательной школе// Информатика и образование.- 1998.- № 3.- с. 76-78.
15. Лихтарников, Л. М. Первое знакомство с математической логикой/ Оформление А. Олексенко, с. Шапиро.- СПб.: Лань, 1997.- 112 с.
16. Логика: Учеб. Пособие для общеобразоват. учеб. заведений, шк. и классов с углубл. изуч. логики, лицеев и гимназий/ А. Д. Гетманова, А. Л. Никифоров, М. И. Панов и др.- М.: Дрофа, 1995.- 256 с.: ил.
17. Лыскова, В. Ю., Ракитина Е. А. Логика в информатике.- М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001.- 160 с.: илл.
18. Программы для общеобразовательных учреждений: Информатика. 2-11 классы.- М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2003.- 205 с., илл.
19. Сергеев А. В. Урок-КВН как форма контроля знаний учащихся// Информатика и образование.- 2003.- № 3.- с. 27-38.
20. Шанин, А. В. Цифровая электроника: Учеб. Пособие по курсу “технология” для старших классов средней школы.- М.: РИК Русанова, 1998.- 136 с.
21. Яшин, Б. Л. Задачи и упражнения по логике.- М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС.- 224 с.: илл.