Информатика в играх и задачах

Программа
пропедевтического курса
«Информатика в играх и задачах»

Рекомендовано Министерством образования и науки РФ
(Письмо № 364-11-17 от 23.05.2000 г.)

А.В. Горячев

Пояснительная записка

Современное состояние курса информатики в школе характеризуется устойчивым ростом социального заказа на обучение информатике, обусловленным насущной потребностью овладения современными информационными технологиями, и изменением содержания курса, обусловленным очередной сменой парадигм.

В проекте концепции содержания образовательной области информатику предлагается рассматривать как «одну из фундаментальных отраслей научного знания, формирующую системно-информационный подход к анализу окружающего мира, изучающую информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации; стремительно развивающуюся и постоянно расширяющуюся область практической деятельности человека, связанную с использованием информационных технологий».
Основная реализуемая в данной программе идея для школ, состоит не только в изучении фундаментальных понятий информатики, но и в освоении независимых от компьютера популярных видов деятельности, для которых компьютер выступает, как правило, в качестве инструмента. При таком подходе можно ожидать, что, например, ученик, освоивший логику подготовки наглядного обеспечения к выступлению и специфику проектирования слайд - фильмов, легко освоит приложение типа MS PowerPoint, рассматривая его как удобный инструмент для знакомой ему деятельности.

Основные направления (линии) развития учащихся средствами предмета «Информатика»

• Формирование информационной стороны целостной картины мира, включающей представление об информации и информационных процессах, способах представления и особенностях восприятия информации, современном развитии новых информационных технологий и социальных аспектах этого развития.
• Освоение терминологии и основных понятий информатики и информационных технологий.
• Формирование умений проектирования объектов и процессов, включающего как стадию анализа, приводящую к созданию различных схем, описывающих реальные и конструируемые объекты и процессы, так и стадию проектирования, предполагающую ту или иную реализацию созданных на предыдущем этапе схем доступными инструментальными средствами.
• Овладение информационной грамотностью, предполагающей умение распознавать потребность в дополнительной информации, определять возможные источники информации и стратегию ее поиска, получать, оценивать и использовать недостающую информацию.
• Формирование представлений о потенциальных возможностях и принципиальных ограничениях компьютерных технологий.
• Овладение умениями адекватного применения новых информационных технологий для целей коммуникации, проектирования объектов и процессов, а также в процессе овладения информационной грамотностью.
Все разделы минимума содержания информатики реализуются в рамках перечисленных направлений развития учащихся. Например, в ходе формирования умений проектирования объектов и процессов будут раскрыты такие разделы минимума, как «Формализация и моделирование» и «Алгоритмы и исполнители».
Известной проблемой информатики является необходимость изучения большого объема материала, в том числе логически сложного, в традиционно малое число занятий, отводимых на информатику. В данной программе предлагается частичное снятие этой напряженности следующими способами:
• Освоение некоторых линий информатики не в виде содержания или не только в виде содержания, а в виде методики обучения. Например, умение распознавания недостающей информации, определение стратегии ее поиска, получение, оценивание и использование недостающей информации могут осваиваться в процессе обучения другим разделам информатики за счет специальным образом составленных заданий.
• Использование всего потенциала Образовательной системы в процессе обучения информатике. Например, многие элементы направления «Информационная грамотность» могут быть освоены при обучении другим предметам Образовательной системы - в первую очередь при обучении риторике и курсу «Чтение-литература».
• Акцентирование внимания при определении содержания пропедевтического курса информатики (1- 6-й классы) на пропедевтику логически сложных тем основного курса - в первую очередь это темы направления «Проектирование объектов и процессов» такие, как алгоритмы и объекты, формальная логика, формализация и моделирование. При раннем изучении этих тем в занимательной форме освоение их в основном курсе проходит намного проще и быстрее.
Особо следует подчеркнуть актуальность своевременного изучения логически сложных тем на доступном уровне в пропедевтическом курсе информатики. Психологи утверждают, что основные логические структуры мышления формируются в возрасте 5-11 лет и что запоздалое формирование этих структур протекает с большими трудностями и часто остается незавершенным. Следовательно, обучать детей в этом направлении целесообразно с начальной школы.

В материале пропедевтического курса выделяются следующие элементы: статическая схема объекта - наборы признаков и их значения, состав объектов, классы объектов; динамическая схема объекта - описание поведения объекта, алгоритмы, состояния; причинно-следственная логика объекта - логика высказываний, схемы логического вывода.

Изучение информатики в начальной школе предполагается в основном без использования компьютеров. Компьютерная поддержка допустима, но не обязательна. Более того, учебный материал для начальной школы позволяет вести занятия учителям начальной школы. На этом этапе обучения знание возрастной специфики и особенностей развития каждого ребенка более важно, чем тонкости науки информатики. Такой подход оправдывает себя на практике уже в течение 8 лет обучения информатике в начальной школе. При этом, что очень важно, сам факт преподавания информатики учителями начальных классов можно рассматривать в качестве механизма переноса навыков анализа и создания схем из информатики на другие предметы. В результате изучение информатики в начальной школе оказывает заметное положительное влияние на обучение учеников базовым учебным предметам.

Цели и задачи курса:
1. Формирование основ научного мировоззрения - формирование представлений об информации как одном из трех основополагающих понятий науки - вещества, энергии, информации, на основе которых строится современная научная картина мира.
2. Формирование общеучебных и общекультурных навыков работы с информацией - развитие у школьников теоретического, творческого мышления, формирование операционного мышления, направленного на выбор оптимальных решений, а также умение грамотно пользоваться источниками информации, умение правильно организовать информационный процесс, оценить информационную безопасность и т.д.
3. Подготовка школьников к последующей профессиональной деятельности с учетом переноса центра тяжести в общественном разделении труда из сферы материального производства в область информационных процессов и технологий, т.е. с учетом смены доминирующего вида деятельности человека, обусловленного переходом от индустриального к информационному этапу развития общественного производства.
4. Овладение информационными и телекоммуникационными технологиями как необходимое условие перехода к системе непрерывного образования, немыслимого без усиления роли принципа индивидуализации обучения, реализации индивидуальных «образовательных траекторий» для обучаемых, которые могут быть осуществлены в практике обучения только на основе средств информационных технологий.
В программе курса информатики разделяются общие цели, стоящие перед информатикой, и предлагаются конкретные пути и способы их достижения. Перечисленные цели курса информатики являются ориентиром для базового курса информатики (7-10-й классы 12-летней школы или 7-9-й классы 11-летней школы) и профильных курсов информатики (два последних года обучения в школе). В профильном курсе происходит дальнейшее продвижение в направлении поставленных целей с учетом выбранного профиля обучения.

Цели пропедевтического курса информатики (с точки зрения непрерывного изучения курса) должны быть направлены на создание максимально благоприятных условий к началу базового курса для обеспечения возможности достижения целей. В первую очередь, с точки зрения авторов программы, к таким условиям относится развитие мышления учеников.

Цели обучения пропедевтическому курсу информатики:
1. Формирование навыков решения задач с применением таких подходов к решению, которые наиболее типичны и распространены в информатике:
• применение формальной логики при решении задач: построение выводов путем применения к известным утверждениям логических операций («если - то», «и», «или», «не» и их комбинаций - «если ... и ..., то...»);
• алгоритмический подход к решению задач - умение планирования последовательности действий для достижения какой-либо цели, а также решения широкого класса задач, для которых ответом является не число или утверждение, а описание последовательности действий;
• системный подход - рассмотрение сложных объектов и явлений в виде набора более простых составных частей, каждая из которых выполняет свою роль для функционирования объекта в целом; рассмотрение влияния изменения в одной составной части на поведение всей системы;
• объектно-ориентированный подход: самое важное - объекты, а не действия, умение объединять отдельные предметы в группу с общим названием, выделять общие признаки предметов этой группы и действия, выполняемые над этими предметами; умение описывать предмет по принципу «из чего состоит и что делает (можно с ним делать)».
2. Создание кругозора в областях знаний, тесно связанных с информатикой: знакомство с графами, комбинаторными задачами, логическими играми с выигрышной стратегией («начинают и выигрывают») и некоторыми другими.
3. Формирование навыков решения логических задач и ознакомление с общими приемами решения задач - «как решать задачу, которую раньше не решали» (поиск закономерностей, рассуждения по аналогии, по индукции, правдоподобные догадки, развитие творческого воображения и др.).

Тематическое планирование учебного материала

Пропедевтический курс 1-2й классы (68 ч)

1.План действий и его описание
Последовательность действий. Последовательность состояний в природе. Выполнение последовательности действий. Составление линейных планов действий. Поиск ошибок в последовательности действий.
2. Отличительные признаки предметов
Выделение признаков предметов. Узнавание предметов по заданным признакам. Сравнение двух или более предметов. Разделение предметов на группы в соответствии с указанными признаками.
3.Логические модели
Истинность и ложность высказываний. Логические рассуждения и выводы. Поиск путей на простейших графах, подсчет вариантов. Высказывания и множества. Построение отрицания простых высказываний.
4.Приемы построения и описание моделей
Кодирование. Простые игры с выигрышной стратегией. Поиск закономерностей.
В результате обучения учащиеся будут уметь:
• находить лишний предмет в группе однородных;
• предлагать несколько вариантов лишнего предмета в группе однородных;
• выделять группы однородных предметов среди разнородных и давать названия этим группам;
• находить предметы с одинаковым значением признака (цвет, форма, размер, число элементов и т.д.);
• разбивать предложенное множество фигур (рисунков) на два подмножества по значениям разных признаков;
• находить закономерности в расположении фигур по значению двух признаков;
• называть последовательность простых знакомых действий;
• приводить примеры последовательности действий в быту, сказках;
• находить пропущенное действие в знакомой последовательности;
• точно выполнять действия под диктовку учителя;
• отличать заведомо ложные фразы;
• называть противоположные по смыслу слова;
• отличать высказывания от других предложений, приводить примеры высказываний, определять истинные и ложные высказывания.

3-й класс (34 ч)

1.Алгоритм (9 ч)
Алгоритм как план действий, приводящих к заданной цели. Формы записи алгоритмов: блок-схема, построчная запись. Выполнение алгоритма. Составление алгоритма. Поиск ошибок в алгоритме. Линейные, ветвящиеся, циклические алгоритмы.
2.Группы (классы) объектов (8 ч)
Общие названия и отдельные объекты. Разные объекты с общим названием. Разные общие названия одного отдельного объекта. Состав и действия объектов с одним общим названием. Отличительные признаки. Значения отличительных признаков (атрибутов) у разных объектов в группе. Имена объектов.

3.Логические рассуждения (10 ч)
Высказывания со словами «все», «не все», «никакие». Отношения между множествами (объединение, пересечение, вложенность). Графы и их табличное описание. Пути в графах. Деревья.
4.Модели в информатике (7 ч)
Игры. Анализ игры с выигрышной стратегией. Решение задач по аналогии. Решение задач на закономерности. Аналогичные закономерности.
В результате обучения учащиеся будут уметь:
• находить общее в составных частях и действиях у всех предметов из одного класса (группы однородных предметов);
• называть общие признаки предметов из одного класса (группы однородных предметов) и значения признаков у разных предметов из этого класса;
• понимать построчную запись алгоритмов и запись с помощью блок-схем;
• выполнять простые алгоритмы и составлять свои по аналогии;
• изображать графы;
• выбирать граф, правильно изображающий предложенную ситуацию;
• находить на схеме область пересечения двух множеств и называть элементы из этой области.

4-й класс (34 ч)

1.Алгоритм (9 ч)
Вложенные алгоритмы. Алгоритмы с параметрами. Циклы: повторение, указанное число раз, до выполнения заданного условия, для перечисленных параметров.
2.Объекты (8 ч)
Составные объекты. Отношение «состоит из». Схема («дерево») состава. Адреса объектов. Адреса компонент составных объектов. Связь между составом сложного объекта и адресами его компонент. Относительные адреса в составных объектах.
3.Логические рассуждения (10 ч)
Связь операций над множествами и логических операций. Пути в графах, удовлетворяющие заданным критериям. Правила вывода «если - то». Цепочки правил вывода. Простейшие «и-или» графы.
4.Модели в информатике (7 ч)
Приемы фантазирования («наоборот», «необычные значения признаков», «необычный состав объекта»). Связь изменения объектов и их функционального назначения. Применение изучаемых приемов фантазирования к материалам предыдущих разделов (к алгоритмам, объектам и др.).
В результате обучения учащиеся будут уметь:
• определять составные части предметов, а также, в свою очередь, состав этих составных частей и т.д.;
• описывать местонахождения предмета, перечисляя объекты, в состав которых он входит (по аналогии с почтовым адресом);
• заполнять таблицу признаков для предметов из одного класса; в каждой клетке таблицы записывается значение одного из нескольких признаков у одного из нескольких предметов;
• выполнять алгоритмы с ветвлениями, с повторениями, с параметрами, обратные заданному;
• изображать множества с разным взаимным расположением;
• записывать выводы в виде правил «если - то»;
• по заданной ситуации составлять короткие цепочки правил «если-то».