«Информатика и ИКТ» как базовый общеобразовательный предмет в старшей школе 1. 2. 3. 4. 5. 6. План Введение в информатику. Информационные ресурсы компьютерных сетей. Информационное моделирование и системология. Социальная информатика. Информационные системы и базы данных. Математическое моделирование в планировании и управлении.
Одна из сложностей проектирования продолжения образования по курсу информатики и ИКТ для конкретной старшей школы связана с существенной зависимостью его структуры и содержания от того уровня реализации этого курса, который был характерен для предыдущих ступеней образования.
Современное состояние школьной информатики не позволяет построить изучение таким образом, чтобы каждое теоретическое понятие и каждая прикладная технология изучались либо только в базовом курсе основной школы, либо в опирающемся на него курсе в старшей школе. Неизбежны возвраты и повторы. По этой причине курс информатики в старшей школе объективно тесно связан с курсом основной школы.
Основные концептуальные положения, на основе которых выстраивается содержание базового общеобразовательного курса «Информатика и ИКТ» для старшей школы: - курс реализует продолжение базового курса информатики. Преемственность поддерживается на уровне общих содержательных линий, при опоре на знания и умения, полученные при изучении базового курса;
- курс не является узкоспециализированным. Основные цели курса – общеобразовательная и развивающая; - технологические вопросы, имея в курсе должное отражение, не являются его основой. Из технологических аспектов, в первую очередь, рассматриваются: технология работы с текстовой и графической информацией, технология хранения и поиска информации в базах данных, технология поиска информации в компьютерных сетях, технология табличной обработки числовой информации;
- курс может быть построен как уровневодифференцированный, что соответствует требованиям современной школы и сделает его более «пластичным» , гибким в реализации.
По содержанию курс в основном соответствует ГОС – 2004 (базовый уровень): 10 класс 1. Введение в информатику. 2. Информационные ресурсы компьютерных сетей. 3. Информационное моделирование и системология. 4. Социальная инорматика. 5. Компьютерный практикум.
11 класс 1. Информационные системы и базы данных. 2. Математическое моделирование в планировании и управлении. 3. Компьютерный практикум.
1. Введение в информатику Эта тема присутствует в любом варианте базового курса основной школы и заслуживает углубленного изучения. Прежде всего, с позиций ранее полученных знаний обсуждаются различные точки зрения на то, что представляет собой современная информатика.
В старшей школе вполне естественно разобраться в этом вопросе и преодолеть ограниченность взгляда на информатику как на совокупность прикладных технологий. Следует обсудить предельно широкое толкование информатики как совокупности «компьютерных наук» (Computer Science) и теоретических компонентов, включая кибернетику, а также более узкие подходы.
Подчеркнуть, что несмотря на наличие разных точек зрения представление об информатике в основном сформировано. Важно также донести до учащихся то, что информатику не следует относить лишь к одной из категорий наук типа «естественные» , «математические» , «гуманитарные» ; она является фундаментальной наукой, которой присущи черты каждой из перечисленных категорий.
В своих приложениях информатика в равной мере необходима естественникам, гуманитариям, да и, наконец, просто людям практической деятельности, не имеющим отношения к науке. Еще одно важное обстоятельство, которое следует всячески подчеркивать, - переплетение в информатике науки и технологий.
При описании содержания и структуры информатики за основу берется известная классификация, выделяющая в информатике четыре основных составляющих: - теоретическая информатика; - средства информатизации; - информационные технологии; - социальная информатика. В курсе информатике в старшей школе естественно пытаться сформировать, пусть в упрощенном виде, обобщенные представления о каждой из этих составляющих.
По форме организации учебного процесса данная тема, скорее всего, является чисто лекционной и может сопровождаться в качестве отчетного мероприятия подготовкой и защитой реферата (к которому следует предъявить и высокие технические требования по оформлению в современном текстовом редакторе).
В ходе указанной лекции учитель, опираясь на изображенную на странице раздаточного материала или проецируемую на экран схему, коротко комментирует основные ее разделы, добиваясь формирования целостного представления об информатике как науке и источнике новых (информационных) технологий.
Глубина проникновения в каждый вопрос на лекции относительно невелика и в значительной мере определяется тем учебным временем, которое учитель может затратить на данную тему. Большая глубина изучения для учащихся, проявляющих интерес к общим вопросам информатики, может быть реализована при подготовке рефератов.
Обсуждение вопросов теоретической информатики, естественно, начинается с углубления в понятие «информация» . Понимание многоплановости этого понятия весьма важно. Сначала обсуждаются философские проблемы понятия «информация» , дается краткое введение в теорию информации, информационное моделирование, теорию алгоритмов, системы искусственного интеллекта, методы представления знаний.
Еще одна тема, присутствующая в первом разделе курса, - «Информационные ресурсы» (включая параграф «Информационные ресурсы России» ) – помещена туда в силу значимости вопроса; тем не менее она может быть при реализации курса отнесена и к разделу «Социальная информатика» .
Основная задача учителя при ее изучении – показать многообразие информационных ресурсов, существующих в современном мире, масштабность задач по поиску, хранению и обработке информации и обосновать тем самым необходимость развития соответствующих информационных технологий.
То обстоятельство, что информация стала общественным ресурсом, что социальные последствия информатизации определяют развитие техники, экономики, социальной сферы лучше всего раскрыть на многочисленных примерах, в большом числе присутствующих в учебниках. Обсуждение информационных ресурсов современного общества в целом и национальных информационных ресурсов нашей страны в данном контексте является также уместным.
В целях систематизации знаний в этой сфере может быть полезна следующая схема (классификация информационных ресурсов):
Национальные информационные ресурсы Библиотечные ресурсы Архивные ресурсы Научно-техническая информация Правовая информация Информация государственных (властных) структур Отраслевая информация Финансовая и экономическая информация Информация о природных ресурсах Информация предприятий и учреждений …
По каждой позиции данной схемы учащимся может быть предложено написание реферата или выполнение небольшого проекта с оформлением его результатов в виде таблиц, презентаций, баз данных и т. п. Это может быть реализовано как часть практикума или как большое домашнее задание в виде написания курсовых работ.
Поскольку кругозор учащихся в этой сфере невелик, а доступ к информации ограничен, то коллективный проект можно посвятить темам из «близкого круга» , например: «Информационные ресурсы моей школы» , «Информационные ресурсы моего досуга» и т. п.
Содержание практической работы при изучении темы «Введение в информатику» целесообразно свести к следующим действиям: - повторение (практическое) основных приемов работы в операционной системе и с текстовым редактором Word; - освоение дополнительных возможностей Word (особенности работы со шрифтами, объектами, таблицами и т. д. ); - подготовка рефератов по теме с использование Word.
2. Информационные ресурсы компьютерных сетей Цель изучения данной темы – сформировать у учащихся представления о том, как устроены компьютерные сети, как происходит целенаправленный поиск информации в локальных сетях и в Интернете.
Изучение целесообразно начать с лекции о назначении компьютерных сетей и основных принципах их построения. Знакомим учащихся с понятием «компьютерная сеть» и подразделением сетей на локальные и глобальные. Если в школе есть медиацентр, то следует рассказать о его структуре и локальных информационных ресурсах, если нет – дать общее представление о таком центре.
Вопросы стратегии обмена информацией в локальных сетях также представляют безусловный интерес. Как одна машина получает пакет (файл) от другой, если линия занята? Как выстраиваются и обслуживаются очереди? Все это заслуживает обсуждения, пусть и в обзорном порядке.
Затем следует переход к глобальным сетям, описание структуры и основных функций (электронная почта, телеконференции, работа с удаленными базами данных). Целесообразно уделить внимание аппаратной части обеспечения работы с глобальными сетями, рассказать о процессах модуляции-демодуляции и пояснить, почему они необходимы.
Поясняем учащимся принципиальную разницу между режимами работы off-line и on-line и осваиваем первый из них. Для этого обучаем работе с почтовой программой (типа Outlook Express), рассказываем о принципах формирования персональных электронных адресов, показываем, как формировать и отправлять электронные письма и как стать участником телеконференции.
Доступ к информации в Интернете – важнейший с практической точки зрения вопрос данной темы. Несмотря на кажущуюся информированность об Интернете большинство учащихся не имеют истинных представлений о возможностях поиска. Следует рассказать о файловых архивах FTP и о том, как они устроены, о наличии и функциях «зеркал» и т. д. Кроме того, описать основные команды работы с FTP-протоколом, обеспечивающие прием-передачу данных.
Поскольку в настоящее время и в ближайшей перспективе в функциях поиска информации доминируют поисковые WWWсервера, то другие информационные системы в школьном курсе информатики можно не рассматривать. Рассказ о «мировой паутине» и о специальном программном обеспечении – WWW-браузерах является центральным. Объекты рассказа – организация HTTPпротоколов, конструкция URL-запросов, интерфейс одного из популярных браузеров.
В познавательном плане учащиеся знакомятся также с принципами гипертекста и мультимедиа, используемыми в WWW. Научится поиску информации по темам или ключевым словам - существенная часть практически ориентированной деятельности при изучении данной темы. Опыт показывает, что приобретение навыков осознанного поиска контекстно-зависимой информации требует определенных усилий.
В процессе обучения в данной теме чрезвычайно полезны лекционные демонстрационные устройства, позволяющие выводить изображения с экрана компьютера на большой демонстрационный экран. В качестве дополнительного материала естественно привлечь вопросы технологии создания веб-страниц. Создание простой личной веб-страницы каждого учащегося было бы отличным завершением данного раздела.
Кроме того, естественным продолжением темы является обсуждение того, какие новые проблемы создает Интернет перед человеческим сообществом. Проблемы эти глубоки и их обсуждение позволяет коснуться важных проблем этики, социологии, политики и т. д.
Содержание практической работы при изучении этой темы целесообразно свести к следующим действиям: - работа с почтовой программой и веббраузером; - работа с поисковыми серверами; - подбор материала в WWW по заданной теме.
3. Информационное моделирование и системология Компьютерное моделирование – одна из центральных и наиболее универсальных информационных технологий. Отметим, что ГОС -2004 выделяет как одну из целей изучения информатики на базовом уровне «овладение умениями применять, анализировать, преобразовывать информационные модели реальных объектов и процессов, используя при этом информационные и коммуникационные технологии» ; раздел «Информационные системы и модели» выделен в нем как самостоятельный.
После рассмотрения понятий информационного моделирования и системологии курс должен обеспечить изучение следующих, базирующихся на указанных понятиях, вопросов: - графы и сети; - иерархические структуры и деревья; - табличная организация данных.
Изучение такого набора вопросов преследует, как минимум, две цели: теоретическую и практическую. В теоретическом плане важно усвоить, что предметом науки может быть не всякое описание, а лишь прошедшее ту или иную формализацию, т. е. описание «по правилам» . В практическом плане учащиеся готовятся к изучению другой важной темы: информационные системы и базы данных.
Из формализованных информационных моделей уместно рассмотреть вначале информационные модели на графах. Вводим понятие «граф» и связанные с ним понятия «вершина» , «ребро» и т. д. Опираясь на литературные и исторические факты, строим неориентированные связные графы – деревья, ориентированные графы, отображаем в виде графов элементы биологической классификации и т. д. Основная цель этого – выработать представление о простейших информационных моделях и сформировать элементарные навыки их построения.
Далее уместно перейти к изучению информационных моделей, которые составляют основу современных баз данных, т. е. табличных, иерархических и сетевых моделей представления данных. Табличные информационные модели изучаются в базовом курсе информатики. Они наиболее просты. Напоминаем учащимся, как в целом устроены таблицы и какие виды информационных связей в них заложены. Рассказываем о типизации таблиц и приводим примеры таблиц типа «объект – свойство» и типа «объект – объект» .
Кроме того, желательно освоить более сложные типы таблиц. Например, если описываются пары объектов и свойств у пары объектов несколько, то возникает таблица типа «объекты – много» . Она графически выглядит существенно сложнее: колонки разбиты на подколонки, имеющие собственные названия, родственные названиям основных колонок, и т. д. Что же касается содержательного материала, то его в данном случае естественно базировать на исторической или литературной основе.
Для введения в иерархические модели представления данных полезно привести примеры иерархических отношений: родители – дети, учителя – учащиеся и т. д. Если надо информацию о подчиненных объектах расположить так, чтобы эта подчиненность была очевидной, то естественно сделать это в графической форме.
Существенно донести до учащихся следующее: информацию, структурированную в иерархической форме, чаще всего можно структурировать и в табличной. Далее ставится вопрос: а как строить информационную модель в случае, когда объекты связаны друг с другом системой отношений, не сводимых к иерархии или неудобных для оформления в таблице?
Приводим пример: отобразить наглядно связи, существующие между учителями и учащимися школы, чтобы было видно, какой учитель работает с какими учениками и , наоборот, какие учителя у каждого ученика. При таком задании естественным образом возникает сетевая модель со сложной структурой.
Содержание практической работы при изучении этой темы целесообразно свести к следующим действиям: - работа с таблицами в Word, построение табличных информационных моделей; - использование графических возможностей Word, внедрение графических объектов в документы Word; - построение графовых моделей средствами текстовых и графических редакторов.
4. Социальная информатика Развитие новых информационных технологий, их глубокое проникновение во все сферы жизни общества и изменения, происходящие под их влиянием, требуют ознакомления с соответствующим кругом вопросов уже на уровне школьного образования. Соответствующее направление в современной информатике – социальная информатика.
Социальная информатика охватывает следующий круг проблем: - информационные ресурсы как фактор социально-экономического и культурного развития общества; - закономерности и проблемы становления информационного общества; - развитие личности в информационном обществе; - информационная культура; - информационная безопасность, а также другие проблемы, примыкающие к указанным.
В ГОС основной школы в содержании образования по информатике предусмотрен раздел «Информационные процессы в обществе» со следующим содержанием: информационные ресурсы общества, образовательные информационные ресурсы. Личная информация, информационная безопасность, информационная этика и право.
Стандарт полного среднего образования предусматривает на базовом уровне раздел «Основы социальной информатики» , включающий в себя проблематику: «Основные этапы становления информационного общества. Этические и правовые нормы информационной деятельности человека» .
При планировании соответствующей части учебного курса следует иметь в виду, что если сама информатика – наука относительно молодая, то данный раздел – самый молодой в этой науке. Многие его позиции являются объектами дискуссий, факты (и в особенности статистические данные), на которые эти позиции опираются, меняются очень быстро. В силу этих и иных причин в курсе информатики основной школы соответствующие вопросы обсуждаются нечасто, лишь на уровне деклараций, без привлечения фактического материала.
Базовый уровень изучения информатики в старшей школе является именно тем, на котором к проблемам социальной информатики можно подойти с научных позиций, привлекая и анализируя факты и концепции.
В старшей школе отражены следующие вопросы социальной информатики: - национальные информационные ресурсы; - информационные революции и информационное общество; - проблемы информационной безопасности личности, общества и государства; - правовое регулирование проблем, связанных с информацией и компьютерами.
Термин «информационное общество» определяет общество, в котором: - любой его член, группа членов, любая организация или учреждение в любое время могут получить доступ к информационным ресурсам, необходимым для профессиональной деятельности или в личных целях; - доступны современные информационные технологии и средства связи; - создана развитая информационная инфраструктура, позволяющая постоянно пополнять и обновлять информационные ресурсы в количествах, необходимых для решения задач социального, экономического и научно-технического развития.
Эти положения для учащихся (даже старших классов) могут оказаться излишне абстрактными. Вокруг понятия «информационное общество» уместно провести дискуссию с привлечением доступных учащимся фактов. Учащиеся, их родители, ближайшее окружение – сами члены общества, и сформулированные ранее утверждения следует уточнить конкретными вопросами следующего типа:
У вас лично есть доступ к необходимым для учебы информационным ресурсам? У ваших родителей есть доступ к информационным ресурсам, необходимым им для работы? Этот доступ как-то связан с информационными технологиями? Как вы думаете, ваши ровесники 50 лет назад имели такой же доступ к информации?
Эти и тому подобные вопросы позволяют завязать дискуссию, в ходе которой признаки информационного общества приобретают зримые черты, становятся не столь абстрактными.
Анализируя закономерности информационного общества, важно подчеркнуть, что это понятие не связано напрямую с характером политической и экономической систем и что жизнь в информационном обществе не избавит человечество от разного рода противоречий, неравенства между людьми и т. д. Более того, по пути движения к информационному обществу нас ждут новые проблемы, одна из которых – проблема информационной безопасности.
Учащиеся, как правило, наслышаны об информационной безопасности довольно односторонне: компьютерные вирусы, хакерство. В ходе изучения соответствующей темы следует сформировать у них более широкий взгляд на проблему, структурировав ее, объяснив на примерах, что проблемы информационной безопасности существуют не только у отдельных лиц и фирм, но и у государства в целом, что национальные интересы страны требуют решения этих проблем.
Задача формирования у учащихся минимальных представлений о правовом регулировании проблем, связанных с информацией, является в нашем обществе более чем актуальной. Юридические проблемы в этой сфере велики, незавершенность законодательства имеет место, но понимание того, что неправомерный доступ к информации есть преступление, как и умышленная порча чужой информации, должно быть достигнуто.
По каждому из указанных вопросов уместна разработка рефератов, проведение уроков в форме диспутов. Содержание практической работы при изучении этой темы сводится к подготовке рефератов и презентаций с использованием Word, Excel, Power Point и т. д.
5. Информационные системы и базы данных Цель изучения данного раздела – доведение до учащихся принципов построения классических информационных систем и лежащих как в их основе, так и в основе многих возможностей Интернет, баз данных.
Изучать эту тему можно, либо начав с общих принципов функционирования информационных систем, а затем перейдя к базам данных, либо наоборот. В обзорной лекции по информационным системам рассказывается о важнейших классах информационных систем: - информационно-справочных (ИС) и информационно-поисковых (ИПС) «доинтернетовских» системах; - системах, обеспечивающих автоматизацию документооборота и учета;
- автоматизированных системах управления; - автоматизированных системах управления технологическими процессами; - экспертных системах; - системах автоматизации научных исследований; - системах автоматизированного проектирования; - геоинформационных системах и т. д.
Центральной задачей данной темы является изучение баз данных. Данная тема является продолжением темы «систематизация информации» , в которой вводились основные модели данных, лежащие в основе построения баз данных. Отталкиваясь от этого, напоминаем учащимся устройство реляционных баз данных, базовые понятия запись, поле, тип поля, ключ, составной ключ и т. д.
Дале следует провести разговорнапоминание о том, что такое система управления базой данных, ее основных функциях: определение данных, обработка данных, управление данными. Этот разговор не следует привязывать к конкретной СУБД для того, чтобы сформировать у учащихся общие представления об этой важной сфере прикладной информатики.
В общеобразовательном курсе основной школы, в отличие от базового курса, нельзя обойтись без освоения конкретной СУБД. В настоящее время изучается СУБД персональных компьютеров Access. Порядок изучения таков: - пользовательский интерфейс (строка заголовка, пиктограмма системного меню, полоса меню, панель инструментов, строка состояния и т. д. ); - основные объекты (таблицы, запрос, формы, отчеты); - режимы работы (работа с файлами, с буфером обмена, настройка меню, режим работы с базой данных).
После начального знакомства с Access следует освоение основных операций на примере заранее подготовленной учителем небольшой базы данных. Показав учащимся структуру этой базы и саму таблицу, мы шаг за шагом осваиваем режимы работы программы: - Открытие БД в режиме «Конструктор» ; - Просмотр структуры БД; - Просмотр содержимого БД в режимах «Таблица» и «Форма» ; - Добавление записей в режиме «Форма» ; - Сортировка таблицы; - Использование фильтра и т. д.
Следующий этап обучения – конструирование базы данных. На примере, взятом из предметной области, представляющий интерес для учащихся, проводится анализ данных и структурирование. На его основе проектируется совокупность простейших (в одну колонку) таблиц, содержащих необходимую информацию, после чего следует построение реляционной модели данных. Все это делается без привлечения нотаций Access, в обычной русскоязычной и графической записи.
После построения иерархической модели данных следует освоение техники создания БД в среде Access, т. е. построения структуры таблиц и ввода данных в таблицы. Значительный общеобразовательный потенциал несет обучение формулированию условий отбора в команде запроса при наличии логических выражений. Это позволяет увязать освоение прикладной темы с изучением элементов математической логики.
Изучение возможностей СУБД Access может быть продолжено изучением ввода данных через форму, созданием запросов к полной (многотабличной) базе данных, реализацией выборки, удаления и вычисляемых полей в конструкторе вопросов и т. д. В любом случае надо показать учащимся примеры оформления отчетов – печатных документов, соответствующих определенным правилам оформления.
Непременным элементом изучения СУБД должны стать принципиальные вопросы реляционного подхода, такие как нормализация данных, стратегия и методика создания однотабличных и многотабличных баз данных, связывание файлов через общие поля и т. д. Немаловажно в данном случае и то, на какое содержательное наполнение будет опираться данная тема. Хорошо воспринимается учащимися наполнение баз данных географической, литературоведческой, исторической тематикой.
Также в рамках данной темы можно познакомить учащихся с геоинформационными системами (ГИС). Изучение ГИС позволяет привлечь знания, полученные в курсе географии, обсудить некоторые проблемы картографии, землепользования, связать их с проблематикой собственно информатики – компьютерной графикой и базами данных.
Рассказ о ГИС предваряется доводами, сколь много информации является привязанной к местности (географической карте). Это практически все муниципальные службы, органы охраны правопорядка, транспортные службы, кадастровые и регистрационные палаты и много другого. Такой рассказ подводит учащихся к восприятию особого рода информационных систем, в которых картографическая информация соединяется с базами данных об объектах, находящихся на карте.
6. Математическое моделирование в планировании и управлении Цель изучения данного раздела – познакомить учащихся с наиболее простыми информационными технологиями решения задач оптимизации и планирования. Рассматриваются три типа задач: прогнозирование, определение влияния одних факторов на другие и поиск оптимальных решений.
Начинается этот раздел с изучения инструментария – табличного процессора Excel. После короткого напоминания о назначении и принципах работы данного класса программ следует достаточно подробное введение в Excel, преследующее цель практического освоения его основных возможностей. Последовательно изучаются: - устройство среды Excel (титульная строка, главное меню, панель инструментов, строка формул, рабочее поле и т. д. );
- основные режимы работы (готовности, ввода данных, главного меню, отображения таблицы и т. д. ); - система команд (редактирования таблицы, форматирования, работы с файлами и т. д. ); - типы данных (тексты, числа, формулы). Все это сопровождается компьютерным практикумом.
Изучение инструментария продолжается параллельно с введением в задачи планирования и управления. На примере простейших содержательных задач отрабатывается заполнение таблиц и создание графических иллюстраций с помощью Мастера диаграмм (столбчатых и круговых диаграмм, графиков). Далее переходим к ознакомлению с принципами статистической обработки данных.
На простейших примерах поясняем учащимся постановку типичных статистических задач, решение которых представляет общечеловеческий интерес. Это статистические оценки величин, полученные на основе статистических выборок в социальных, экономических и иных системах и достоверности этих оценок, отыскание эмпирических формул зависимости между величинами и т. п.
Содержание практической работы при изучении этой темы целесообразно свести к следующим действиям: - освоение (повторение) приемов работы с ТП Excel; - решение задач статистической обработки данных путем использования встроенных функций Excel, оформление отчета; - решение задач прогнозирования путем использования встроенных функций Excel, оформление отчета; - решение задач на поиск оптимальных решений путем использования встроенных функций Excel, оформление отчета.
Скачать презентацию Информатика и ИКТ как базовый общеобразовательный предмет
Лекция СШ.pptx