Методические аспекты обучения информационному моделированию в профильном курсе информатики для классов гуманитарного направления

Актуальность исследования. Информатизация образования — это глобальный процесс, особенность которого состоит в том, что доминирующем видом деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, продуцирование, обработка, хранение, передача и использование информации для моделирования различных задач, базирующийся на комплексном использовании средств вычислительной техники и телекоммуникаций. Информатизация образования является ключевым условием успешного развития современного общества, поскольку реализует процесс подготовки человека к полноценной профессиональной деятельности.

Теоретические вопросы, раскрывающие идеи процесса информатизации образования, отражены в работах Кузнецова А. А. 50, 53], Кузнецова Э. И [57, 60, 62], Лапчика М. Щ59, 68], Матросова B.JI. [64], Мащбица Е. Н. 78], Роберт И. В. 106], Рубцова В. В. 110] и других авторов. Радикальные изменения самой парадигмы школьного образования обусловлены в последнее время распространением таких информационных технологий, на основе которых удалось создать широко доступные компьютерные и коммуникационные средства навигации в охватывающих весь современный мир информационных потоках.

Дидактико — методические аспекты обучения с использованием компьютерной техники и информационных технологий изложены в работах Жал-дака М.И. [29], Жданова С. А. [30, 31], Звенигородского Г. А. [33], Кузнецова А. А. [51, 52], Кузнецова Э. И. [58−62,87], Первина Ю. А. [93], Роберт И. В. 102, 108] и других авторов.

Информационные товары и услуги занимают лидирующее место в экономике развитых странрадикально изменяются организационные структуры самой экономикиисчезают целые группы профессий, содержание которых диктовалось нуждами материалоёмких отраслей мирового хозяйства. По оценке экспертов ЮНЕСКО и Международной федерации по обработке информации (I Е I Р), к 2000 году 2/3 от общего числа тружеников — профессионалов будут использовать в своей деятельности различные информационные технологии (в начале этого десятилетия их доля не превышала 5%). Объективная реальность в настоящее время заставляет учебные заведения всё заметнее поворачиваться лицом к требованиям рынка. Очень важным представляется распространение системы ценностей и традиций, свойственных высшему образованию и получению профессиональной подготовки, в школах третьей ступени (по определению закона об образовании, в РФ это 10 и 11 классы).

Перемены, происходящие в сфере высоких технологий, во всё большей степени формируют новую культуру работы с информацией. Задача современного профильного курса средних учебных заведений — готовить человека к реальной жизни, готовить конкурентно — способную личность с преобразующим интеллектом, способную быстро адаптироваться в сложных условиях современной жизни. Стало очевидно, что обучение алгоритмам и программированию является только частью значительных концептуальных идей, которые по-новому представляли картину мира. Речь идёт об организационном, или, как говорят, информационном факторе, т. е. на первый план стали выступать не отдельные предметы и явления, а их модели, основанные на взаимосвязях и взаимозависимостях. Взаимосвязи и взаимозависимости объектов, анализируют, изучают, исследуют, моделируя объект (явление), его составные части. В основе моделирования лежит понятие формализма. Формализма, основанного на системно-информационном языке объектов, взаимосвязей и отношений. Это позволяет назвать информатику метадисциплиной и объединяет её с такими дисциплинами, как языкознание, логика, кибернетика, литературоведение, история, социология и пр. Таким образом, явное введение в содержание обучения информатике этого языка позволяет выделить в учебном предмете «информатика» мировоззренческое, гуманитарное ядро, интегрирующее информатику с другими дисциплинами, что приводит к переориентации курса информатики из технологического в гуманитарный. Это убедительно показано в работах В. К. Белошапки, С. А. Бешенкова, А. А. Кузнецова. Но на сегодняшний день такая переориентации курса информатики достаточно слабо выражена, либо имеет узкоспециализированный, односторонний, импликативный характер, т. е. изучаются отдельно информационные технологии без их объединённого использования. Важность проблемы изучения в школе вопросов, связанных с информационным моделированием на основе интегрированного использования информационных технологий, диктуется как основной целью обучения — приспособить школьника к действительности, которую нам часто необходимо моделировать мысленно, либо реально, ориентируясь в современных условиях жизни и трудовой деятельности, так и отражением в содержании общего среднего образования особенности и тенденции развития современного общества, необходимость углубления и расширения у учащихся ключевых для школьного предмета информатики понятий — информации, моделирования и информационных технологий.

Проведённый анализ научно-методической литературы показал, что если изучению способов моделирования и информационных технологий посвящено значительное количество работ, то вопросы изучения способов информационного моделирования на основе интегрированного использования информационных технологий рассмотрены лишь в некоторых работах.

Анализ современного программного обеспечения, современной структуры обучения информатике в зарубежной школе [47, 143] и отечественной, разработанной А. А. Кузнецовым [52, 134], направлений профильной дифференциации, предложенных Захаровой Т. Б. [29], позволил сделать вывод о том, что изучение возможностей информационного моделирования на основе интеграционного использования информационных технологий целесообразно осуществлять в рамках профильного курса на старшей ступени обучения средней школы.

Рассмотрение ситуации с изучением информационного моделирования на основе интегрированного использования информационных технологий в школах г. Череповца показал, что учащиеся проявляют интерес к моделированию с использованием информационных технологий, но затрудняются создавать информационные модели на основе интегрированного применения информационных технологий. Учителя отмечают, важность, актуальность обучения школьников информационному моделированию на основе совместного использования информационных технологий и одновременно указывают на недостаток методических разработок и импликативный характер имеющихся разработок по изучению информационных технологий.

В научно-методической литературе выделяют три группы профилей по «предметному» критерию: физико-математический профильестественнонаучный профильгуманитарный профиль. Знания в области информационного моделирования с использованием информационных технологий полезны для специалистов любых профессий. Профессиям соответствуют названные профили обучения.

Важным представляется формирование умений и навыков построения информационных моделей на основе интегрированного использования информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) у школьников профильных классов гуманитарного направления, так как социологам, лингвистам, педагогам, историкам, психологам, юристам, дизайнерам и другим специалистам сферы гуманитарных профессий необходимы навыки информационного моделирования при решении и исследовании задач профессиональной деятельности, требующих подготовки информационного анализа, выводов, заключений на его основе, моделирование, систематизация сложных информационных отчётов на основе различных способов представления информации. Например, анализируя информационную модель социологического отчёта можно отследить, изучить социальные, гуманитарные и другие общественные изменения. Поэтому необходимо научить школьников гуманитарных классов способам информационного моделирования на основе интегрированного применения ИКТ при создании разнородных моделей, так как эти знания и умения пригодятся им в будущей профессиональной деятельности. Следовательно, профильный курс информатики по обучению информационному моделированию на основе способов интегрированного применения ИКТ целесообразно вести для школ или классов гуманитарного профиля.

Основная цель профильного курса — изучение технологии информационного моделирования на основе интегрированного использования ИКТ для решения учебных и практических задач, задач будущей профессиональной деятельности.

Задачи курса — приобретение навыков создания информационных моделей на основе интегрированного применения ИКТ, тем самым углубляя изучение возможностей информационных технологий при решении учебных и практических задач, характерных для специалистов гуманитарного профиля.

При разработке профильного курса по изучению информационного моделирования для классов гуманитарной направленности обучения необходимо произвести отбор содержания, учитывая дидактические принципы обучения и предшествующую базовую подготовку учащихся по курсу информатики.

Всё это актуализирует необходимость обобщения наработок в области обучения информационному моделированию и реализации этого обобщения в профильном курсе информатики, а также выход на активное использование возможностей интеграции ИКТ в информационном моделировании.

Проблема настоящего исследования определяется разрешением противоречия между существующими подходами в области обучения информатике, импликативного использования информационных технологий и широкими потенциальными возможностями информационного моделирования на основе интегрированного применения ИКТ, как методического инструментария для обобщённого использования в системе допрофессиональной подготовки школьников.

Исходя из вышесказанного, можно сформулировать цель исследования, выбрать объект и предмет исследования, выдвинуть рабочую гипотезу.

Цель исследования: разработка теоретических и методических основ при обучении информационному моделированию путём сочетания группового обучения с проблемно-задачным подходом (в профильном курсе информатики для гуманитарного направления).

Объектом исследования является процесс группового обучения информационному моделированию на основе интегрированного использования ИКТ в профильном курсе информатики по циклу гуманитарного направления.

Предметом исследования является содержание, организационные формы и методы обучения информационному моделированию в профильном курсе.

Гипотеза исследования. Если организовать процесс создания и анализа информационных моделей на основе интегрированного применения информационных технологий в профильном курсе для классов гуманитарной направленности путем сочетания группового обучения с проблемно-задачным подходом, то это приведёт к формированию у учащихся необходимых знаний и умений по интегрированному использованию информационных технологий для моделирования и исследования информационных моделей, способствующих подготовке учащихся к будущей профессиональной деятельности в гуманитарной сфере.

Достижение намеченной цели диссертационного исследования опирается на решение следующих задач:

1) изучить и проанализировать научно-методическую литературу, учебные стандарты, программы и методы обучения информатике в средней общеобразовательной школепроанализировать познавательную деятельность обучаемого с позиции педагогики, психологии, теории познания и на данной основе разработать деятельностную модель обучения информационному моделированию;

2) обосновать необходимость сочетания естественно-научных и гуманитарных знаний учащихся при обучении информационному моделированию на основе интегрированного применения ИКТвыявить общую схему построения информационной модели (ИМ) в гуманитарной области знаний;

3) определить структуру, конкретизировать содержательную часть профильного курса «Информационное моделирование» и обосновать целесообразность использования в качестве методических подходов обучения — сочетание проблемно-задачного подхода с групповым обучением;

4) экспериментально проверить, особенности влияния информационного моделирования на умения формулировать цели и задачи, характеризующие познавательную деятельность учащихся;

5) экспериментально проверить преемственность, эффективность и доступность учащимся предложенной методики для достижения дидактических целей и задач по обеспечению развития познавательной активности и самообразования учащихся.

Для решения поставленных задач были использованы теоретический и экспериментальный методы исследования, изучение и анализ опыта работы преподавателей информатики, наблюдение за учебным процессом в школьных учреждениях, а также метод теоретического анализа и синтеза для исследования и обобщения изученного.

Теоретическая работа заключалась в анализе психолого-педагогической и методической литературы, диссертаций, авторефератов, монографий по теме исследования (для определения степени разработанности проблемы в методике преподавания информатики на старшей ступени школы) — анализе программ, учебников и учебных пособий (для определения внутрипредметной базы) — изучении, обобщении и анализе опыта работы школанализе деятельности специалистов гуманитарного профиля в области информационного моделирования на основе ИКТразработке требований к содержанию обучения, в выделении типов заданий по информационному моделированию для гуманитарного профиля обучения, в выдвижении рабочей гипотезы, разработке методики обучения информационному моделирования на основе интегрированного использования ИКТ, разработке методов исследования.

Экспериментальная работа включала в себя проведение эксперимента с целью определения состояния процесса обучения информационному моделированию на основе интегрированного использования ИКТопытное преподавание профильного курса «Информационное моделирование» в классах гуманитарной направленности по разработанной методике для проверки приемлемости, эффективности и доступности курса и методики.

Научная новизна исследования заключается в том, что разработаны методические подходы группового обучения информационному моделированию на основе интегрированного применения ИКТ в профильном курсе информатики для классов гуманитарной направленности.

Теоретическая значимость работы определяется тем, что разработаны деятельностная модель обучения и требования к содержанию профильного курса, обоснована возможность адаптации и эффективность использования дидактических принципов, как методического инструментария, реализованного в обучении информационному моделированию в профильном курсе информатики.

Практическая значимость исследования заключается в возможности использования разработанной и апробированной учебной программы профильного курса «Информационное моделирование», как метода обучения, сочетающего организацию учебной деятельности учащихся, сопоставимой с деятельностью специалиста гуманитарного профиля, и систему процессов по информационному моделированию на основе проблемно-заданного подхода, с групповой формой обучения.

На защиту выносятся:

— обоснование возможности и целесообразности использования объектной модели данных, её структурной декомпозиции, способов построения информационных моделей на базе интегрированного использования ИКТ и проблемно-задачного подхода для обучения информационному моделированию в профильном курсе информатики для гуманитарного направления;

— методические аспекты обучения информационному моделированию путём сочетания группового обучения с проблемно-задачным, на основе которых разработаны структура и содержание профильного курса «Информационное моделирование», способствуют обеспечению познавательной активности учащихся.

Достоверность полученных результатов обусловлена опорой на основополагающие научно-теоретические положения, логикой применения методов исследования, подтверждается результатами проведённого педагогического эксперимента и объективными способами оценки результатов.

Апробация результатов исследования. Результаты исследования получили отражение в докладах, тезисах докладов автора, в методических рекомендациях для учителей.

Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на кафедре информатики Череповецкого государственного университета (19 972 000гг.), в ходе работы проблемных курсов «Стандарт школьного образования по информатике» (1997г.), на научно-методической выставке городского научнометодического центра (1998г.), на семинарах учителей математики и информатики научно-методического центра городского управления образования г. Череповца (1997;2000 гг.) — путём докладов на научно-практических конференциях: IX Международная конференция «Применение новых информационных технологий в образовании» (г. Тро.

• ицк, 1998 г.), Международная электронная научно-техническая конференция.

Перспективные технологии автоматизации" (г. Вологда, 1999 г.), Всероссийская научно-практическая конференция «Регинформ-99» (г. Пермь, 1999 г.), Межвузовская научно-техническая конференция «Управляющие и вычислительные системы. Новые технологии» (г. Вологда, 2000 г.).

Внедрение результатов исследования проводилось в рамках учебного процесса муниципальной гимназии г. Череповца, средних школ № 5, № 12, № 24, № 40 г. Череповца, образовательного учреждения «Коммерческий техникум» г. Череповцав рамках сотрудничества с органами образования на базе городского научно-методического центра проведены проблемные курсы и семинары с учителями.

Исследованием были охвачены: учащиеся 10−11 -х классов, студенты «Коммерческого техникума», учителя информатики.

Выводы к первой главе.

Анализ процессов информатизации общества, гуманизации образования, стратегической образовательной линии моделирования, заявленной в проекте Государственного стандарта образования, выделения интеграционной функции информатики с дисциплинами гуманитарного цикла, показал необходимость обучения информационному моделированию на основе интеграционного применения ИКТ, как современному методу познания для подготовки учащихся к активной созидательной деятельности в современном постиндустриальном обществе. Изучение структуры обучения информатике, направлений профильной дифференциации, анализ программного обеспечения, рекомендаций психологов и педагогов, современных методических разработок в области моделирования, позволил сделать вывод о целесообразности организации изучения информационного моделирования на основе интеграционного применения ИКТ в рамках профильных курсов пользовательского типа на старшей ступени средней школы. Процесс информатизации общества и всех сфер профессиональной деятельности, позволяет обосновать важность организации такого изучения для классов гуманитарного направления. Установлено, что информационное моделирование на основе компьютера играет роль мощного аудиовизуального концентратора внимания, обеспечивает последовательный характер обучения за счёт планомерного накопления электронных наглядных пособий, моделей, которые могут быть гораздо экспрессивнее известных всем опорных сигналов.

Исследование научно-методической литературы, анализ ситуации с изучением информационного моделирования и информационных технологий в школах г. Череповца показали, что в средней школе отсутствует целостный характер обучения информационному моделированию, а обучение информационным технологиям носит, в основном, импликативный характер. Среди объективно выявленных причин — отсутствие необходимых методических разработок. Поэтому с целью определения принципов подготовки конечных пользователей, умеющих создавать и исследовать информационные модели на основе интегрированного использования информационных технологий для решения профессиональных задач гуманитарной сферы, необходима разработка деятельностной модели обучения. На основе анализа дидактических принципов теории обучения, требований к содержанию обучения, разработанной автором модели обучения, установлено, что основной методикой обучения информационному моделированию в профильном курсе гуманитарной направленности должно стать сочетание эвристической беседы, про-блемно-задачного подхода и, там где это целесообразно, применение форм деловой игры, разбиение учащихся по профессиям гуманитарного типа .

Процесс интеллектуализации информатики идёт во всём мире, а, следовательно, необходим курс по информационному моделированию в профильном обучении информатике, в том числе и для классов, школ гуманитарного направления, который призван решить проблемы личностно — ориентированной модели обучения, дифференцированного подхода, развивающего обучения и ориентации учащихся в современном информационном обществе.

ГЛАВА 2.

СОДЕРЖАНИЕ И МЕТОДИКА ПРОФИЛЬНОГО ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ.

2.1. Методические основы курса «Информационное моделирование» в профильном обучении информатике для школ гуманитарного направления.

Компьютер вобрал в себя целую систему научных представлений и взглядов на мир. Общеобразовательная школа является во многом самоорганизующейся системой, весьма чувствительной к появлению новых научных представлений, которые она стремится отобразить в учебных предметах. Информатизация обучения привносит в технологии обучения не только новые (компьютерные) средства обучения, но и методы, подходы информатики к анализу и проектированию систем обучения. Проблемы создания методик обучения информатике и другим предметам, основанных на информационном моделировании, являются в настоящее время актуальными и новыми. Такие методики являются результатом синтеза традиционных методик обучения, психологии, логики, моделирования и современных достижений в области информационных технологий, CASE — технологий.

Основой построения методики курса «Информационное моделирование» в профильном обучении информатике для школ гуманитарного направления являются дидактические принципы, деятельностная концепция обучения, предполагающая овладения учащимися содержания обучения в процессе собственной активной деятельности (рефлексии), требования к содержанию обучения, сформулированные на основе модели учебного процесса обучения информационному моделированию, направленной на приобретение теоретических знаний и общих приёмов решения характерных для деятельности специалистов гуманитарного профиля и связанных с ними задач. Методическая система обучения включает в себя следующие взаимосвязанные компоненты: цели, содержание, методы, организационные формы и средства обучения.

1. Основной целью данного курса является развитие абстрактно — теоретического или информационного стиля мышления через построение и исследование информационных моделей. Владение навыками информационного моделирования — неотьемлемая часть любой профессиональной деятельности в современном постиндустриальном обществе, а, следовательно, данный курс имеет самую широкую профессиональную направленность. Проблема синтеза процесса обучения и моделирования учебных, а также задач реальной жизни, представляет собой достаточно сложный психолого-педагогический процесс. Эта проблема включает решение задачи моделирования процесса формирования знаний, разработку программы учебного курса, определение структуры и содержания учебных заданий. Цели, по мнению Могилёва А. В., как элемент методической системы обучения информатике в конкретном образовательном учреждении, определяются компонентами методического контекста обучения. Следовательно, цели обучения, как элемент методической системы обучения информационному моделированию, определяются факторами социального заказа, это показано на рис. 5.

Рис. 5. Взаимосвязи факторов социального заказа и целей обучения.

2. Содержание курса включает в себя следующие основные разделы:

1) Понятие модели, историческая справка, классификация моделей.

2) Компьютерный эксперимент: формализация модели, технологическая цепочка проведения компьютерного эксперимента.

3) Способы построения информационных моделей, основанные на интегрированном применении информационных технологий.

Изучение учебного материала по данному курсу позволит учащимся: закрепить и расширить знания, умения, навыки использования ИКТ, приобретённые в базовом курсе информатикисоздавать, прогнозировать, исследовать информационные моделинаучиться комбинированному использованию информационных технологий при создании информационных моделейприменять информационные модели в учебной деятельностиосуществлять построение знаний на основе информационного моделирования.

3. Технология профильного обучения базируется на методе активной рефлексии (The Activa Reflection together), так как к 14 — 15 годам у многих учащихся уже существует ориентация на будущую профессию. По словарному определению, рефлексия — это форма теоретической деятельности, направленная на осмысление собственных действий. Метод активной рефлексии определяет как основных участников обучения (учащийся — преподаватель), реализуя личностно-ориентированную модель, разрабатываемую в настоящее время в ряде психолого — педагогических, дидактических и методологических исследованиях, так и последовательность операций информирования, объяснения, предписания, постановки (формализации) и использования информационных технологий. Метод активной рефлексии предполагает активизацию мыслительной, творческой деятельности учащихся и расширение самостоятельности выбора в процессе профильного обучения.

С точки зрения когнетивной психологии необходимо целесообразное сочетание методов обучения готовым знаниям с методами обучения деятельности по приобретению новых знаний. В основе профильного курса лежит формирование умения строить информационные модели (в общем случае — формировать свою систему знаний на основе информационного моделирования) задач сферы гуманитарной деятельности, сопоставимых с областью интересов учащихся, формирование навыков необходимых для самостоятельного поиска, жизнедеятельности в информационном обществе.

4. Формы работы учащихся в данном курсе — фронтальная, групповая и индивидуальная. Фронтальная работа используется при изложении лекционного материала и проверочных работах. Лекционный материал в данном курсе небольшой и данная форма работы менее используемая по сравнению с другими формами. Групповая форма работы преобладает в курсе обучения при проведении практических работ и создании проектов учащимися. Вариативно применяется технология деловой игры во время практических работ.

5. Дидактическим принципам, изложенным выше в пункте 1.2 данного исследования, в полной мере соответствует курс «Информационное моделирование» в профильном обучении информатике для классов гуманитарного направления, так как:

1) принцип научности содержания курса обеспечивается современным научным методом исследования — моделированием;

2) принцип доступности изучаемого учебного материала реализуется в соответствии с уровнем предыдущей базовой подготовки учащихся и в соответствии с возрастными особенностями учащихся;

3) принцип адаптивности выражен достаточно ярко, так как курс предполагает учет возрастных и индивидуальных возможностей восприятия учебного материала;

4) принцип систематичности и последовательности обучения с использованием ИКТ реализован в последовательном обогащении знаний учащихся изучаемым материалом курса на основе их базовой подготовки по информатике и по отношению к базовой подготовке — соблюдение принципа наращивания знаний (принцип концентризма) в обучении информационному моделированию;

5) принцип обеспечения компьютерной визуализации учебной информации предполагает моделирование объектов, процессов, явлений на основе интеграционного применения ИКТ;

6) принцип сознательности и самостоятельности обучения базируется в данном курсе на методе активной рефлексии, обеспечивает самостоятельные действия учащихся средствами ИКТ для информационного моделирования, самостоятельный выбор режима учебной деятельности и тем проектных работ в соответствии с областью интересов;

7) принцип прочности усвоения результатов обучения реализован на базе лабораторных и проектных работ, предполагающих осуществление контроля, самоконтроля, самокоррекции;

8) принцип обеспечения интерактивного диалога предполагает реализацию в возможности информационного анализа создаваемых информационных моделей на основе интеграционного использования ИКТ;

9) принцип развития интеллектуального потенциала, обеспечивающий развитие мышления, формирование умений по обработке информации, принятии оптимального решения в различных ситуациях — этот принцип, как нельзя лучше, реализуется в данном профильном курсеучащиеся работают как индивидуально, так и в группах на лабораторно-практических и проектных работах, самостоятельно создают, оценивают, корректируют информационные модели, тем самым расширяя свой интеллектуальный фон, развивается стремление учащихся к саморазвитию, познанию окружающего мира. Главным аспектом становится не заучивание правил, а сам процесс мышления, определяемый как опосредованное, обобщённое отражение действительности в понятиях средствами аналитико — синтетической деятельности.

В нашем исследовании не уделяется особого внимания основам создания модели, так как учащиеся с основами моделирования и проведения компьютерного эксперимента знакомятся в базовом курсе информатики (7−9 классы). Привлечение элементов моделирования в школьную практику, основанное на принципе «сквозной подготовки», начиная с базового уровня (79 классы), даёт возможность продолжить формирование теоретико-логического мышления у детей, начатого на пропедевтическом уровне.

Курс «Информационное моделирование» в профильном обучении помогает учащимся ощутить суть происходящего процесса, явления. Образ предмета, объекта в сознании человека является результатом отражения в его сознании функциональных зависимостей между отдельными его сторонами (свойствами) и его отношение к другим объектам. Информационное моделирование объекта изучения предполагает формирование мыслительного образа в виде системы путём выделения свойств, которые позволяют отделить его от других объектов. Управление процессом и анализ реакции модели на изменение условий служит не столько материалом для запоминания, сколько основой для практической деятельности, что важно для профильного курса обучения. Обучить информационному моделированию — значит научить методам, способам, структурной декомпозиции, выявлению и представлению функциональных зависимостей между свойствами объектов (систем). Этот вопрос в настоящее время весьма актуален и в связи с появлением таких средств моделирования, как Case — технологии, унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language) для построения информационных моделей систем на основе Case — средств. Основой языка UML являются схемы, графы, диаграммы, таблицы.

ИМ — совокупность информации об объекте, о взаимосвязях и взаимоотношениях его составных частей — может быть представлена в виде описаний с применением естественных и искусственных языков, спецификаций, абстрактных рисунков, динамических объектов, диаграмм, таблиц, представляющих общие свойства информационной модели объекта. Процесс построения ИМ состоит в следующих поэтапных действиях, называемых нами общей технологической схемой информационного моделирования — ОТСИМ:

Рис. 6 Общая технологическая схема информационного моделирования — ОТСИМ.

Данная технологическая цепочка должна быть положена в основу работы учащихся по созданию той или иной информационной модели. Первый пункт данной схемы — постановка задачи или выделение целей моделирования — это первое, что необходимо сделать перед содержательным описанием и формализацией модели объекта (процесса), так как в конечном итоге именно цели моделирования определяют, какая модель будет построена. Применение информационного моделирования для построения моделей сложных систем, содержащих большое количество элементов, разнообразных отношений, приводит к необходимости описания общих свойств, присущих моделям, абстрагируясь при этом от конкретного содержания описания и их количества. В отличии от математической модели, знания, представленные в виде ИМ, задают синтаксические и семантические ограничения на свойства и отношения составляющих в ИМ и, тем самым, ограничивают количество допустимых ИМ. Дейт К. сформулировал принцип интерпретации, который гласит: «Модель данных должна иметь общепринятую и полезную интерпретацию, т. е. её объекты, правила целостности и операции должны иметь общепринятое соответствие явлениям в реальном мире».

Ученик в процессе создания информационной модели сам выбирает стратегию поведения, пытается выяснить, что произойдёт в результате его действий, основываясь на своём опыте, делает заключения о значимости полученных результатов. Процесс обучения, учебная деятельность уподобляется научному поиску и отражаются в понятиях: проблема, проблемная ситуация, средства решения, эксперимент, результаты. Доказано, что информационные технологии не просто дополняют человеческие интеллектуальные ресурсы, но вторгаются в них, ассимилируются, меняют конституцию психической жизни человечества, ведут к формированию синтеза человеческого разума и распределенных информационных системвнедрение ИКТ в обучение приводит к изменениям психических функций, способностей и черт формирующейся личности ученика, соответствующих объективным изменениям психической конституции человека в информационном обществе. Происходит формирование информационного стиля мышления, предполагающее умение видеть явление во всей сложности, включая породившие его, но скрытые неявные причины и их последствия. В рамках формирования информационного стиля мышления перед информационной культурой личности ставится задача практического овладения методами аналитико-синтетической обработки информации, формирование умения связывать факты, понятия в одну систему, умения мысленно их «достраивать» и правильно интерпретировать, истолковывать на основе информационного моделирования. Одна из главных целей моделирования — необходимость предсказать новые результаты или новые свойства явлений, поэтому следует отчётливо осознавать, что язык реального мира может иметь некоторую интерпретацию (искусственные языки, язык математики, язык схем, графиков и т. д.). В рамках курса изучаются модели из различных областей гуманитарной сферы, что делает его интегрированным. Для того, чтобы понять суть изучаемого явления, правильно интерпретировать полученные результаты, необходимо не только владеть соответствующей терминологией, но и ориентировать в этой области знаний, где проводится модельное исследование, выяснять взаимосвязи и зависимости, начиная от пользователя. Перед учащимися ставится задача не только информационно, но и наиболее наглядно, в доступной форме отобразить полученные результаты, используя интеграционные возможности ИКТ. Таким образом, на основе интегрированного использования ИКТ для создания информационных моделей обеспечивается более активный режим обучения. Стимулирующемотивационный компонент процесса обучения предполагает, что педагог будет осуществлять меры по стимулированию у учащихся интереса, потребности в решении поставленных перед данным циклом обучения учебно-воспитательных задач. Причём стимулирование должно порождать внутренний процесс возникновения у обучаемых положительных мотивов учения. В единстве стимулирования и мотивации заключен смысл стимулирующе-мотивационного компонента учебного процесса. Стимулом для реализации выполнения учащимися заданий в рамках профильного курса «Информационное моделирование» гуманитарной направленности должна стать групповая (по связи с компьютером) и индивидуальная работа над созданием, исследованием информационных моделей в ходе практических, лабораторных и проектных работ. В настоящее время актуальны проекты из различных областей, например, экологические, социальные проекты — у граждан современного мира не должно вызывать удивление, что Internet служит средой для гуманитарных межкультурных телекоммуникационных проектов, ориентированных на деятельность, в которой участвуют будущие руководители планеты — дети. Подготовка и выполнение проектов в качестве завершающей работы по обучению информационному моделированию на основе интеграционного применения ИКТ является ориентацией учебного процесса на результат. Проектное обучение должно сочетаться с классно-урочной системой обучения, завершать, обобщать обучение по циклу или курсу подготовки учащихся. Некоторые практические задания на усвоение способов создания ИМ на основе интегрированного использования ИКТ учащимся можно предложить в форме мини-проекта. Отметим, что содержание проектов по информационному моделированию должно быть ориентировано на деятельность специалистов гуманитарного направления с разумным включением элементов вычислений. Так как любая, в том числе и гуманитарная деятельность, не может отмежеваться от элементов анализа и исследовательской деятельности, которые подразумевают некоторую числовую, статистическую обработку информации. Над проектным заданием, включающем в себя различные виды представления информации, учащиеся в группах, индивидуально могут работать в течении длительного времени, передавать, получать информацию по сети, как, например, в задании по созданию модели школьного печатного издания (см. стр. 91). Совместный анализ, информационный обмен особенно плодотворен, когда данные собираются в различных местах, а затем подвергаются сопоставлению и/или числовому анализу. Простейшие типы таких проектов привлекают учащихся к электронной подготовке обзоров, сбору данных, анализу результатов, отчётов о том, что обнаружено. Следовательно, обучение с самого начала будет осуществляться в контексте деятельности учащегося, где знания выполняют ориентировочные основы деятельности, средства её регуляции, а формы организации учебной работы учащихся выступают как формы воссоздания усвоенного содержания.

2.2. Содержание и тематическое планирование курса.

Информационное моделирование" в профильном обучении информатике для классов гуманитарного направления.

Согласно методологии научного познания любое суждение о каком-либо предмете всегда опирается на некую модель данного предмета — мысленный образ изучаемого объекта или процесса, заменяющий его в процессе познания и передающий его наиболее существенные с точки зрения решаемой задачи качества и свойства. В современных условиях значительной дифференциации школ по целям и условиям обучения, по запросам контингента учащихся и подготовленности преподавателей, а также применительно к такому нестабильному, быстро развивающемуся предмету как информатика, концепция методической системы обучения в прежнем виде уже неадекватна ситуации в методике обучения информатике и требует, по мнению Могилёва А. В., дальнейшего развития. Так, для информатики характерна нестабильность, быстрое изменение содержания обучения, развитие средств информатизации, влияющих на цели и методы обучения. Методическая система, как модель обучения, должна предусматривать развитие практики обучения, включать компоненты, предусматривающие изменение их содержания, допускающие перестройку их структурных связей. Быстрый развитие предметной области «информатика», в частности, развитие информационных и коммуникационных технологий, появление и внедрение CASE-технологий, а также изменение социального контекста развития образования приводят к изменению целей обучения информатике, среди которых ведущими оказываются формирование у учащихся стабильных навыков работы с информацией, способностей и стремления адаптироваться к быстро меняющейся информационной среде деятельности, пропедевтика дальнейшей информационной подготовки в течение всей жизни при ориентации на индивидуальные, личностные запросы обучаемого. Новое решение целей обучения (их ориентация на личностные запросы, многоуровневость и профилизацию), требует разрешения проблем содержания обучения в конкретных образовательных учебных заведениях на основе образовательных стандартов по информатике как для общеобразовательной школы, так и школ нового типа. Действительно, психолого-педагогические, методические исследования и Федеральный компонент государственного образовательного стандарта фиксируют местоположение курса — старшие классы полной средней школы. Кроме того, к этому времени в базовом курсе информатики должны быть получены необходимые знания, умения, навыки в области алгоритмизации, начальные представления о компьютерном моделировании, достигнут достаточный уровень владения современными технологиями обработки, хранения и передачи информации (текстовые и табличные процессоры, СУБД — системы управления базами данных, телекоммуникации и др.). Действительно, базовый курс информатики, по — мнению академика А. А. Кузнецова, должен включать в себя следующие требования [51]: Учащиеся должны знать: основные принципы информационной технологии решения задачназначение основных типов прикладного программного обеспечения.

Учащиеся должны уметь: анализировать условия и возможность применения ЭВМ для решения типовых учебных задачпользоваться текстовым редактором, организовывать хранение текстов и вывод их на печать в соответствии со стандартным форматомпользоваться графическим редакторомобращаться с запросами, выполнять основные операции в базах данныхосуществлять основные операции в электронных таблицах, выполнять простейшие вычисления в электронных таблицахприменять учебные пакеты прикладных программ (111 111).

Практические работы: работа с инструментальным текстовым редакторомработа с инструментальным графическим редакторомработа с базой данныхработа с электронными таблицамиработа с учебной моделью САПР (- системы автоматизированного проектирования) — создание гипертекстарешение задач из школьных курсов с использованием 111 111- работа по исследованию компьютерных моделей различных системорганизация обмена информацией между компьютерамииспользование электронной почты.

Поскольку на средней ступени обучения учащиеся получили должную подготовку, это позволяет продолжить обучение на достаточно прочном фундаменте, и одним из профильных курсов в средней школе, с учётом требований к знаниям и умениям учащихся по подготовке в базовом курсе информатики, может быть курс «Информационное моделирование», что соответствует направлениям, определённым в проекте Федерального компонента государственного образовательного стандарта.

Сформулируем достаточно общим образом программу обсуждаемого курса на таком уровне детализации, на котором эта структура представляется инвариантной по отношению к более детальному планированию с указанием методов и дидактических форм, средств контроля, литературы для подготовки учителя к урокам. Это планирование не связано с конкретной программной поддержкой, что делает его гибким в условиях практической реализации.

Программный модуль по курсу: «Информационное моделирование» в профильном обучении информатике для гуманитарного направления:

10 класс 11 класс.

Тематическое планирование теория теория практика практика.

Количество часов.

1. Информатизация общества 1.1 Информатика и сфера гуманитарной деятельности 1.2 Информационные технологии и их применение 1 1(2) 1(2) 1(2) 2(4).

2. Информационное моделирование 2.1. Модель, ИМ, понятие. Примеры ИМ в гуманитарной области знаний. 1(2) — ;

2.2 Моделирование — способ познания окружающего 1(2) 2(4) 2(2) 2(8) мира 2.3 Классификация моделей. Типы моделей 2.4 Соотношение «объект" — «свойства" — «система» 2(4) 1(2) 2(4) 4(8) 1(2) 2(6).

3. Компьютерный эксперимент 3.1 Формализация модели — основа её компьютер 1(2) 2(4) 1(2) 2(4) ной интерпретации 3.2 Компьютер — инструмент для создания и обработки информационных моделей 3.3 Технологическая цепочка создания модели, её 1(2) 2(4) 2(4) — реализация с помощью компьютера 3.4 Методы анализа информационных моделей 2(4) 2(6) 2(4).

4. Способы построения информационных моделей.

4.1 Выбор тем исследовательских проектов, характеристика 1(2) 2(2) тем гуманитарной области (история, литература, социология и др.) 4.2 Разработка проектов учащихся 4.3 Оформление отчётов по проектным работам 4.5 Доклады учащихся, обсуждение отчётов по 5(10) 1(2) — 10(20) 2(4) 2(2) выполненным проектным работам 4.6 Доработка проектов. Обобщение, перспективы — 2(4).

Итого: 34 (68) 34 (68).

Данное почасовое планирование является примерным, что позволяет учителю самостоятельно варьировать учебный материал, почасовое распределение, тестирование и проверочно — контрольные работы. По некоторым ключевым для данного курса темам теоретические занятия проводятся как в 10 классе, так и в 11 классе (часы, указанные без скобок — расчёт на 1 занятие в неделю, часы в скобках — расчёт на 2 часа занятий в неделю). Изучение данных тем основывается на принципе концетризма, в 10 классе — изучение в первом приближении, а в 11 классе — на более высоком уровне, кроме того, в.

11 классе на теоретические занятия отводится 7% учебного времени в соответствии с профильным направлением учебного курса на конечные результаты. Планирование результатов обучения (знания, умения, навыки) мы рассмотрим более подробно вместе с тематическим планированием по каждому разделу курса с учётом целей и задач курса информационного моделирования, основываясь на анализе психолого-педагогической литературы, дидактических принципов обучения и информационной деятельности, характерной для гуманитарной сферы.

Программа курса рассчитана на 34 учебных часа и ориентируется как на овладение учебным материалом на уровне воспроизведения и применения знаний в стандартной ситуации, так и на применение знаний, умений в новой ситуации, характерной исследовательскому уровню.

Обучение информационному моделированию, основанное на интеграционном применении ИКТ, сочетании эвристической беседы, проблемно-задачного подхода и, там, где это целесообразно, применении форм деловой игры, должно сочетаться и с другими формами учебной деятельности, а так же средствами контроля.

Существуют различные классификации методов обучения. В соответствии с основными этапами обучения выделяют следующие группы методов обучения: методы этапа восприятияпервоначального усвоенияметоды этапа усвоения — воспроизведения, в состав которого входят методы собственно воспроизведения, закрепления, диагностики и получения обратной связиметоды этапа учебно-творческого выражения. Все основные этапы обучения представлены в данном курсе.

Способы взаимодействия учителя и ученика: а) общедидактические методы обучения — объяснительно-иллюстративный, репродуктивный, проблемное изложение, частично-поисковый, лекцияб) организационные формы обученияурок, практическое занятие, организация работы дома, тестовый зачёт, консультацияв) общие формы организации обученияфронтальная, индивидуальная, групповая, дифференцированная.

Деятельность учащегося под руководством учителя: решение учебных задач (осознание цели, восприятиеусвоение, усвоениевоспроизведение, практическое творческое применение знаний), большинство которых носит проблемный характер. Задачи решаются в ходе совместной работы групп учащихся на лабораторно-практических занятиях. Учащиеся совершают отбор теоретического материала для работы над проектами и выполняют проектные работы по созданию ИМ на основе интегрированного применения ИКТ.

Контроль знаний и педагогическая диагностика — завершающий элемент структуры процесса обучения, который обеспечивается совокупностью специальных методов, способов, приёмов, таких как выполнение упражнений, включённых в теоретические занятия, в практические задания, блицтесты, устный опрос, отчёт по проектной работе. В некоторых лабораторных работах целесообразно группы учащихся разбивать по профессиям гуманитарного типа (например, создание модели социологических исследований населения города, создание школьного печатного издания). Здесь целесообразно применение учебно-игровой технологии. Игра, по выражению JI.C. Выгодского, — пространство внутренней социализации ребёнка, средство усвоения социальных установок. Характеристика учебно-игровой технологии: а) подготовка учащихся как в командном, так и в индивидуальном режимахб) наличие в процессе обучения взаимного эмоционального подзаряда его участниковв) познание, связанное с утверждением своей ролевой позиции.

В подростковом возрасте наблюдается обострение потребности в создании своего, собственного мира, бурное развитие воображения, появляется целенаправленность на самоутверждение перед обществом, ориентация на профессиональную деятельность. Эти установки позволяет решать деловая игра, используемая для решения комплексных задач усвоение нового и закрепление пройденного материала, развития творческих способностей, формирования общеучебных и профессиональных навыков конечного пользователя информационных технологий.