Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ различных подходов к построению содержания и формированию понятий учебного курса «Информатика» в современной методической и психолого - педагогической литературе. 9
1. Особенности построения информатики как учебного предмета в традиционной системе обучения . 9
2. Способы формирования понятий. 30
3. Построение и освоение понятий в рамках теории учебной деятельности. 45
Глава 2. Психологические особенности построения и решения учебной задачи на освоение действий «вставки» и «удаления» символа. 55
1. Логико-предметный и деятельностный анализ содержания понятий «вставка» и «удаление» . 55
2. Организация деятельности учащихся при решении учебной задачи. 59
2.1. Формирование понятия «компьютерный текст». 59
2.2. Освоение действия вставки символов.. g5
2.3. Освоение обобщенного способа действия удаления символов. 72
2.4. Решение конкретно - практических задач на вставку - удаление символов компьютерного текста. 81
Глава 3. Диагностика сформированности понятий «вставка», «удаление» и рефлексивности умственных действий школьников в процессе их усвоения. 84
1. Диагностика сформированности понятий «вставка» и «удаление» символов . 84
2. Психологические особенности развития рефлексивных компонентов мышления у
школьников различных систем обучения при освоении понятий «вставка» и «удаление». 96
Заключение.
- Особенности построения информатики как учебного предмета в традиционной системе обучения
- Логико-предметный и деятельностный анализ содержания понятий «вставка» и «удаление»
- Диагностика сформированности понятий «вставка» и «удаление» символов
Введение к работе
Современное общество характеризуется высоким уровнем развития информационных технологий. Компьютеры используются в различных областях человеческой деятельности. В этих условиях практические навыки владения компьютером становятся наиболее значимыми для каждого человека. Диссертационное исследование посвящено проблеме формирования способов преобразования компьютерной информации в процессе освоения учащимися школьного курса информатики. Этот учебный предмет является неотъемлемой частью учебно - воспитательного процесса современной школы и занимает важное место в подготовке школьников к жизни в информационном обществе. Его прикладная направленность создает, с одной стороны, значительный интерес школьников различных возрастных групп к освоению способов действия с информацией при помощи компьютера; с другой, -активизирует работу педагогов, методистов, психологов и специалистов соответствующей предметной области к написанию различных учебников и учебных пособий по курсу «Информатика»; с третьей, - обеспечивает достаточно низкий уровень освоенности школьниками способов действий с информацией при помощи компьютера, значительное количество ошибок, связанны с освоенностью сущности основных понятий этого учебного предмета (об этом свидетельствуют данные государственного тестирования выпускников общеобразовательных школ, специальные исследования педагогов и психологов). В связи с этим перед психологической наукой возникают задачи поиска таких форм и методов учебной работы при освоении школьниками учебного предмета «Информатика», которые могли бы обеспечить формирование у них обобщенных способов преобразования
компьютерной информации, развитие теоретического мышления в соответствующей предметной области.
Одной из научных теорий, реализующих такие формы и методы обучения школьников, как известно, выступает психологическая теория учебной деятельности (Д.Б. Эльконин, В.В. Давыдов и др.). В рамках этой теории построены и активно внедряются в практику школьного обучения такие учебные предметы, как математика, русский язык, естествознание и др. Накоплен значительный теоретический и экспериментальный материал, позволяющий решать вопросы как способов построения содержания учебных предметов, так и психического, в том числе умственного, развития школьников.
В этой связи в практическом и теоретическом планах актуальными становятся исследования, направленные на поиск путей и способов построения содержания учебного предмета «Информатика» в виде учебных задач, реализуемых в условиях специально организованной учебной деятельности (Д.Б. Эльконин, В.В. Давыдов и др.). Этой актуальной проблеме и посвящено наше диссертационное исследование.
Целью исследования явилось изучение возможностей использования технологии обучения, основанной на реализации деятельности ых моделей усвоения понятий при овладении школьниками обобщенных способов вставки и удаления символа в школьном курсе информатики.
Объект исследования - способы построения содержания учебного материала школьного курса информатики.
Предметом исследования выступили способы построения и решения учебной задачи по освоению понятий «вставка» и «удаление» символа; особенности развития рефлексивных компонентов мышления школьников.
J0^-
Гипотеза исследования состоит в том, что формирование у школьников обобщенных способов преобразования компьютерной информации (на примере вставки и удаления символа) успешно происходит в том случае, если такие способы действий как целостные структуры осваиваются ребенком в условиях специально организованной учебной деятельности (В.В. Давыдов - Д.Б. Эльконин); при этом взаимосвязь операций, обеспечивающих способ преобразования, реализуется на уровне самостоятельных действий, т.е. каждая операция, входящая в состав обобщенного способа действия, прорабатывается в трансформациях: действие -операция (Л. К. Максимов), что способствует развитию рефлексивных компонентов мышления школьников в соответствующей предметной области.
Для достижения поставленной цели и проверки выдвинутой гипотезы исследования были определены следующие задачи:
Проведение теоретического анализа современных психолого - педагогических и методических подходов к формированию у школьников способов действий с компьютерной информацией.
Теоретическое обоснование необходимости деятельностного описания содержания понятий «вставка» и «удаление» символа при действии с компьютерной информацией.
Разработка содержания учебной задачи на вставку и удаление символа в компьютерном тексте; ее решение в соответствии с требованиями психологической теории учебной деятельности.
Диагностика сформированное обобщенных способов действий вставки и удаления символа, развития рефлексивных компонентов мышления при выполнении
преобразований с соответствующим предметным материалом у различных групп школьников, обучающихся традиционно и в условиях реализации деятельностных моделей.
Методологической основой исследования выступают культурно - историческая теория психологического развития Л.С. Выготского, общепсихологическая теория деятельности А.Н. Леонтьева, психологическая теория учебной деятельности В.В. Давыдова, Д.Б. Эльконина, деятельности ый подход к построению содержания учебных предметов Л.К. Максимова, психологические представления о сущности понятийного мышления В.В. Давыдова, А.Н. Леонтьева, Я.А. Пономарева, С.Л. Рубинштейна, А.З. Зака и др.
Методы исследования. Для решения задач, поставленных в исследовании, использовались методы логического анализа содержания основных понятий из области педагогической психологии и школьного курса «Информатика». При проведении исследований применялся формирующий и диагностирующий эксперимент, количественная и качественная обработка материалов исследования, статистические методы и др.
Научная новизна и теоретическое значение исследования состоят в том, что в нем впервые показаны возможности использования технологии обучения, основанной на реализации деятельностных моделей усвоения понятий (Л.К. Максимов) в условиях специально организованной учебной деятельности (В.В. Давыдов, Д.Б. Эльконин) применительно к изучению отдельных понятий школьного курса информатики. Продемонстрирована ее эффективность формирования у школьников научных понятий в соответствующей предметной области, развития рефлексивных компонентов мышления. Это дало возможность расширить рамки
данной технологии, выявить особенности, определяемые содержанием и спецификой информатики как учебного предмета.
Практическая значимость работы определяется разработкой способов обучения школьников информатике, направленных на создание условий для освоения ими истинно научных понятий этой предметной области, развитие их теоретического мышления. Результаты исследования могут быть использованы для разработки программы и методики обучения, открывающих новое направление в проектировании содержания школьного курса информатики.
Положения, выносимые на защиту:
Успешность овладения школьниками отдельными разделами школьного курса информатики обеспечивается технологией обучения, построенной на основе деятельностного описания содержания понятий в условиях реализации полной структуры учебной деятельности (В.В. Давыдов, Д.Б. Эльконин и др.).
Деятельностное построение содержания изученных понятий, представляющих собой систему взаимосвязанных трансформаций «действие - операция», обеспечивает освоение учащимися обобщенного способа выполнения вставки и удаления символа при преобразовании компьютерной информации.
Реализация полной структуры операций, входящих в состав действий вставки и удаления символа, создает условия для рефлексивного характера его освоения: контроль за выполнением каждой предыдущей операции становится внутренне необходимым компонентом самого понятия.
Обучение школьников информатике, построенное на деятельностном подходе к содержанию понятий, способствует развитию рефлексии как одного из составляющих компонентов теоретического мышления.
Экспериментальная база. Исследования проводились с учащимися 6, 8, 9, 11 классов школ № 12, 19, 31 г. Нижневартовска, студентами Нижневартовского государственного педагогического института.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследования доложены и обсуждены на научно - педагогических чтениях «Проблемы введения технологии учебной деятельности в практику работы школы» (Нижневартовск, 1997), научно -методической конференции «Школа самореализации личности: шаг за шагом» (Нижневартовск, 1998), региональной конференции «Информационные технологии в высшей и средней школе» (г. Нижневартовск, 1998, 1999), на методических объединениях учителей информатики (г. Нижневартовск, 1998, 1999), заседаниях кафедры психологии, кафедры информатики и методики преподавания информатики Нижневартовского государственного педагогического института (1999).
Особенности построения информатики как учебного предмета в традиционной системе обучения
На современном этапе развития образования компьютер выступает как средство, направленное на повышение эффективности процесса обучения (формирование положительной мотивации учения, развитие познавательных интересов школьников, индивидуализацию и дифференциацию освоения учебного материала и т.д.), так и специальный объект изучения, представленный учебным предметом «Информатика», освоение которого в рамках традиционной системы обучения происходит в 7 (8)- 9, либо в 10 - 11 классах. Его основные цели определяются формированием у школьников «фундаментальных знаний» в области информатики, умений анализировать «действительность для построения информационной модели ...на одном из системно -информационных языков», алгоритмического мышления и т.д. [103, С.7, 32, 41]
В настоящее время в практике школьного обучения реализуется несколько внешне различных вариантов построения содержания учебного курса информатики. Они представлены в одноименных с названием курсов учебниках под редакцией А.Г. Кушниренко [97], А.Г. Гейна [45], И.Г. Семакина (7-9 классы) [46], Н.В. Макаровой (6-11 классы.) [47, 48, 49], а также «Основы информатики» А.А. Кузнецова (8-9 классы) [100], «Информатика и информационные технологии» Н.Д. Угриновича (10 - 11 классы) [132]. Под каждый из этих курсов разработана соответствующая ему и зависящая от субъективного видения логики построения содержания программа.
Так, например, согласно программе И.Г. Семакина, Л.А. Залоговой, СВ. Русаковой, Л.В. Шестаковой [36] у школьников сначала формируются понятия: информация и действий с ней, кодирование информации в компьютере. (А.Г. Гейн, А. И. Сенокосов [107] рассматривают это понятие в конце изучения курса.) При этом авторы считают информацию «фундаментальным понятием науки», которое невозможно определить через другие понятия, но можно субъективно (информация, - это знания, сведения, которыми обладает человек, получающий их из окружающего мира) или кибернетически («это содержание последовательностей символов (сигналов) некоторого алфавита» [118, С. 32] конкретизировать. Первый подход реализован в программе под редакцией Н.В. Макаровой, второго придерживаются А.Г. Гейн, А.И. Сенокосов, В.Ф. Шолохович, А.А. Кузнецов, Н.В. Апатова, А.Г. Кушниренко, Г.В. Лебедев, Я.Н. Зейдельман. В то же время, по мнению И.Г. Семакина, субъективный подход является наиболее значимым, т.к. позволяет, используя дидактический прием аналогии, перейти от «человека как высокоразвитой "биологической информационной машины" к компьютеру - технической модели информационной функции человека».[118, С. 32]
Действия с информацией: ее обработка (преобразование информации, при котором из исходной информации получается новая), хранение (остается в неизменном состоянии в течение определенного времени), передача (переход информации от "источника" хранения к "приемнику", где она также будет сохранена), рассматривается в этой программе на частных примерах информационной деятельности человека. Передача информации осуществляется в двух направлениях: от человека к компьютеру и обратно. Эти процессы непосредственно связаны с кодированием информации (перевод информации с языка человека на язык машины) и декодированием (обратный перевод). Язык машины (как «знаковая система представления информации» [118, С. 19]) в программе И.Г. Семакина, Л.А. Залоговой, СВ. Русаковой, Л.В. Шестаковой рассматривается наряду с множеством других языковых систем (естественные, формальные: математики, музыки, жестов). После введения этого понятия авторы переходят к рассмотрению вопроса измерения информации в рамках содержательного (сообщение несет информацию, если она пополняет знания человека) и алфавитного (количество информации измеряется количеством знаков алфавита и не зависит от содержания) подходов. Способы кодирования информации авторы этой программы первоначально рассматривают на примере числовой информации. Ее преобразование с человеческого языка на язык машины предполагает перевод из десятичной системы счисления в двоичную (алфавит языка компьютера содержит два символа: О -«нет электрического сигнала», 1 - «есть сигнал»). Перевод из двоичной системы счисления в десятичную связан с процессом декодирования информации. В программу обучения включены основные арифметические действия: сложение и умножение как основа обработки числовой информации.
Логико-предметный и деятельностный анализ содержания понятий «вставка» и «удаление»
Нами предпринята попытка построения учебной задачи, раскрывающей сущность понятий «вставка» и «удаление» при компьютерном преобразовании информации. Под информацией понимается «произвольная последовательность символов, т.е. любое слово (терминология «машинное слово»); каждый новый символ увеличивает количество информации» (А.Г. Гейн, В.Г. Житомирский, Е.В. Линецкий [45].) Любой вид информации в компьютере представляется в виде последовательности электрических импульсов, двоичное кодирование информации - это последовательность двух символов 0 и 1. В конкретной программной среде (текстовый, графический редакторы и пр.) компьютерная информация имеет определенный способ представления (структуру). Способы действия с информацией в конкретной программе определены ее структурой. Следовательно, изучение содержания понятий «вставка» и «удаление» символа (объекта последовательности)предполагает анализ структуры информации.
Логико - предметный анализ этих понятий показал, что исходным и существенным отношением для них является некоторая конечная последовательность объектов, следующих друг за другом, начиная с первого, заканчивая последним, без каких-либо промежутков. Если это отношение выполняется, то действия вставки и удаления объекта выполняются одним и тем же способом. Объект может быть различный в зависимости от структуры информации: символ, фрагмент текста, столбец, строка, ячейка, поле, запись.
Так текст, например, представляет собой последовательность символов. Символы могут быть различными. Например, непечатаемые: пробел, конец абзаца, табуляция, принудительный конец строки и др. При вставке или удалении смещение символов, следующих за спецсимволом, происходит на позицию, которую он занимает. Она может быть различной: позиция символа табуляции устанавливается пользователем, конец абзаца или принудительный конец строки занимают позицию до конца текущей строки.
Текст также можно рассматривать как последовательность фрагментов. Фрагментом может быть слово, строка, абзац - любая последовательность символов, в которой обозначен первый и последний символ. Способ вставки и удаления тот же, только объект занимает более широкую позицию. Кроме действий вставка и удаление для фрагментов текста в текстовом процессоре используется расширенный вариант удаления объекта из последовательности, - вырезка. Это действие отличается от удаления только тем, что выделенный объект некоторый объект хранится в буфере обмена (часть оперативной памяти компьютера).
Электронная таблица представляет собой последовательность столбцов и строк, состоящих из ячеек. Каждая стока или столбец представляют последовательность ячеек. Поэтому вставка либо удаление этих объектов осуществляется одним и тем же способом.
Реляционная база данных (имеет структуру таблицы) представляет собой последовательность записей и полей. Эти объекты удаляются также, как и символы из текста. Но способ вставки зависит от потребности его выполнения. Так, вставлять запись в базу данных необходимости нет. Их следование определяется сортировкой. Поэтому ее не вставляют, а просто добавляют в конце всех записей . Так профессиональная база данных Microsoft Access не содержит действия вставки записи. Однако другие базы данных включают вставку в свой инструментальный набор.
Действия «вставка» и «удаления» являются основными и используются во многих прикладных программах. Но в некоторых случаях под этими понятиями рассматривают другое действие, такое как замена. Например, при вставке фрагмента таблицы или прямоугольного фрагмента графической информации.
Фрагмент электронной таблицы - это блок ячеек. Его нельзя рассматривать как последовательность ячеек. Фрагмент графической информации также не является последовательностью точек. Следовательно, их «вставка» предполагает другое действие. При выполнении команды «вставка» фрагмента (из буфера обмена) в этих случаях происходит наложение информации, информация по всей области фрагмента заменяется на ту, которая содержится во фрагменте.
Диагностика сформированности понятий «вставка» и «удаление» символов
Анализируя правила формирования компьютерного текста и способы вставки и удаления символа, учащиеся выделяют команды: «указать место выполнения действия», «вставить символ», «удалить символ». Устанавливается, что «указать место действия с символом» может только человек (эта команда требует анализа текста), а «вставку» (отодвинуть все символы вправо на один, начиная с последнего и заканчивая тем, который стоит на месте вставки) и «удаление» (убрать символ и сместить все символы влево, начиная со следующего за удаленным и заканчивая последним) символа можно передать «Исполнителю - компьютеру». Он их выполняет при нажатии клавиш: символьных (вставка), «delete» (удаление). Для вставки символов «конец абзаца» и «пробел» тоже необходимы клавиши. К символьным клавишам относится клавиша «пробел». Вставка символа «конец абзаца» осуществляется клавишей «Enter". С учащимися обсуждаются способы вставки больших букв и других знаков с помощью клавиатуры.
Для указания места вставки ученики предлагают использовать курсор - указатель (метка), которым тоже можно управлять с помощью клавиш управления курсором: двигать курсор вверх, вниз, вправо, влево. С учащимися обсуждается вид, в котором курсор будет представлен на экране монитора. Из предложенных вариантов выбирается вид вертикального отрезка - I, который используется в современных компьютерных программных средствах. Позиция курсора определяет место действия: справа от него.
Учащиеся обсуждают способы действия вставки и удаления символа на компьютере с помощью указателя - курсора. Вставка символа предполагает смещение вправо всех последующих символов. В ходе анализа этого способа действия учащиеся приходят к выводу, что курсор будет выполнять это смещение, при этом сам передвинется на одну позицию вправо. На освободившемся месте появится символ. Смещение курсора будет определяться тем расстоянием, которое вставляемый символ будет занимать в тексте - последовательности символов. Так, при вставке символа «конец абзаца» курсор переместится на начало следующей строки.
При удалении символов курсор будет обозначать границу смещения: удаляемый символ «исчезает», а все последующие перемещаются до курсора. Курсор будет оставаться в той же позиции, смещаться будут только символы. Их смещение будет зависеть от того, какой промежуток занимал удаленный символ.
Следующий этап работы - выполнение практических заданий на компьютере по преобразованию компьютерного текста. Необходимо отметить что эта деятельность имеет свои особенности. В первую очередь, это связано с выполнением человеком действия «указать место действия с символом» (передвинуть курсор в последовательности символов). На компьютере перемещение курсора из одной позиции в другую, используя команды вверх (смещение курсора на одну строку вверх), вниз (смещение курсора на одну строку вниз), вправо (смещение курсора на один символ вправо), влево (смещение курсора на один символ влево), может осуществляться различными способами. Таких вариантов перемещения курсора может быть множество. Практическая деятельность человека на компьютере предполагает использование эффективных (повышающих скорость обработки информации) способов действия, т.е. тех, которые содержат наименьшее количество операций. Во - вторых, очень часто (как показывают наблюдения и результаты диагностик сформированности способов действия с компьютерной информацией) человек, выполняя практические действия по преобразованию компьютерной информации, не анализирует условия выполнения способа действия, а действует методом проб и ошибок. Так, при выполнении редактирования текста с опорой на образец действия контроля выполняет сам человек. Выполнив действие (например удаление символа) и получив несоответствующий образцу результат (удален другой символ) человек выполняет другое действие (вставку этого же символа) и делает следующую попытку. В результате он добивается соответствия образцу (внешнего), не анализируя при этом каким способом было выполнено преобразование.
