Методика формирования системного мышления учащихся в курсе информатики

Проблема развития системного мышления, формирования системности мышления в процессе обучения привлекает все большее внимание как зарубежных, так и отечественных исследователей [3; 4; 5; 6].

В литературе нет однозначного определения системного мышления или системности мышления. Как правило, под системностью мышления понимают способность рассматривать некоторый объект или явление в определенной системе взаимодействий, составляющей единое целое.

Развитие системного мышления, на наш взгляд, возможно в процессе моделирования достаточно сложных реальных систем в конкретных областях и основано прежде всего на глубоком понимании содержания той предметной области, в которой это мышление реализуется. Формирование системности мышления учащихся в условиях массовой общеобразовательной школы в силу недостаточной подготовленности школьников опирается на зону ближайшего развития, поэтому более правомерно говорить о формировании элементов системности мышления школьников в рамках той или иной учебной дисциплины.

В процессе анализа литературных источников были выделены следующие элементы системности мышления, формирование которых возможно на базе ряда школьных дисциплин: физики, химии, биологии, информатики. Выделенные нами элементы системности мышления представляют собой следующие системные умения:

• 1. Узнавать системные объекты и отличать их от несистемных.
• 2. Видеть систему как иерархическую структуру взаимодействующих между собой элементов.
• 3. Выделять общий принцип построения системы и ее интегративные свойства.
• 4. Конструировать на основе заданных интегративных свойств новую систему или разрабатывать и использовать модель системы.

В наибольшей степени, на наш взгляд, формированию элементов системности мышления способствует изучение школьниками дисциплины «Информатика и ИКТ», что обусловлено следующими причинами.

Во-первых, как отмечают многие ученые (С. А. Бешенков, А. П. Ершов, К. К. Колин и др.), информатика в наибольшей степени соответствует концепции мета-предмета — дисциплины, объединяющей в себе идею предметности и надпредметности. Для метапредметов обязательно наличие в обучении как минимум двух видов деятельности — например, деятельности по решению задачи и процесса осмысления решения задачи, при этом, согласно Ю. В. Громыко, «осваивая метапредметы, каждый учащийся учится обнаруживать в любых системах мыследеятельностипредметизованных и непредметизованныхданные организованности и работать с ними» [2].

Во-вторых, в обязательном минимуме содержания по дисциплине «Информатика и ИКТ» предусматривается раздел «Моделирование и формализация», в рамках которого, работая за компьютером, школьники могут моделировать системы или явления из разных областей знаний и, применяя основные принципы системного анализа, убеждаться в их универсальности. Наиболее подходящей средой компьютерного моделирования для формирования системных умений школьников, на наш взгляд, является пакет Stratum 2000.

Stratum 2000 — это программное средство для моделирования элементов, сложных систем и процессов из различных областей знаний (физика, математика, биология, экология, экономика и др.). Stratum 2000 позволяет на основе простейших функциональных элементов создавать и исследовать модели сложных систем без знания языков программирования. Эффективность применения среды Stratum 2000 достигается за счет сведения к минимуму ручного программирования и легкой модификации построенной системы. Уже на ранних стадиях разработки учащийся может видеть результаты работы системы, анализировать и оценивать решение, при этом многие математические проблемы, связанные с численными методами, оказываются скрытыми для учащихся.

В процессе решения задач в Stratum 2000 учащиеся конструируют системы, состоящие из системных объектов (имиджей) и связей между ними. Имиджи имеют системные свойства, «поведение» имиджей описывается математически. Отвечая на проблемные вопросы преподавателя, школьники обучаются не просто различать системные и несистемные объекты, но и видеть структуру и взаимосвязи между объектами, интегративные свойства системы.

Таким образом, предлагаемая методика формирования элементов системности мышления в рамках дисциплины «Информатика и ИКТ» базируется на использовании пакета Stratum 2000, специально подобранного класса задач, отработки системы соответствующих понятий, важных для формирования системности мышления. Формирование системности мышления включает в себя три этапа: пропедевтический, базовый и творческий. На каждом этапе методы, формы и средства обучения, а этапе задаются учебные цели, определяют — также формы контроля (табл. 1).

Таблица 1. Этапы формирования системности мышления учащихся при изучении дисциплины «Информатика и ИКТ».

Очевидно, что для формирования системных умений и, как следствие, системности мышления наиболее эффективны нестандартные задачи, задачи повышенной сложности, поставленные на естественном языке. Творческие проекты и исследовательские работы, выполняемые на занятиях по информатике, дополнительно задействуют эмоционально-мотивационную сферу, позволяют развить коммуникативные навыки у учащихся, умение работать в группе.