ДИПЛОМНАЯРАБОТА
«Развитиепознавательной активности учащихся при изучении темы «Базы данных» в профильномкурсе информатики»
Введение
Всовременных условиях общество ставит перед образованием новые задачи ивыдвигает новые требования к подготовке выпускников школы. Способностьориентироваться в огромном потоке информации, осуществлять поиск и оперативнополучать необходимые данные, с максимальным эффектом использовать сведения,полученные из различных источников и т.д., – именно такие требования кподготовке подрастающего поколения предъявляет сегодня формирующеесяинформационное общество.
Многиеисследователи (С.А. Бешенков, С.Г. Григорьев, С.А. Жданов, А.А. Кузнецов,И.В. Роберт и др.) отмечают, что современное образование должно вооружатьзнаниями, формировать потребность в непрерывном самостоятельном овладении ими,развивать умения и навыки самообразования. Ведущим становится принцип:«образование через всю жизнь». Основным элементом учебного процесса становитсясоздание знаний и извлечение их из получаемой информации. Данные тенденцииприводят к следующему выводу: знания, умения и навыки в работе с информациейследует формировать и развивать целенаправленно. Необходимые уменияприобретаются и развиваются в процессе освоения технологий хранения и поискаинформации и информационных систем, использующих эти технологии. Для реализациитакой задачи в базовом курсе информатики предусмотрен раздел «Базы данных исистемы управления базами данных», в процессе изучения которого у учащихсяформируются представления об основных понятиях баз данных и основных методахрешения типовых задач в этой области. Однако базовый курс информатики в силуограниченности своего объема недостаточно освещает вопросы технологий систематизации,хранения и поиска информации, применения баз данных к решению практическихзадач из различных предметных областей, в том числе связанных с будущейпрофессиональной деятельностью школьников.
Повсеместноераспространение баз данных, порождающее необходимость в формировании умений инавыков работы с ними у широкого круга пользователей, стало основанием длябольшого числа исследований, посвященных проблемам преподавания технологийхранения и поиска информации. Так, создание языковых программных средств базданных и обучение работе с ними конечных пользователей рассматривались вработах российских и зарубежных специалистов в области информационных системВ.А. Белова, С.Б. Гусенковой, М.С. Диго, К. Дейта, Н.Е. Емельянова,Дж. Ульмана и др. Теоретическое обоснование внедрения в учебные программышкол работы с базами данных провел В.Э. Фрейнман. Исследования по методикепреподавания раздела «Базы данных» при изучении основ информатики провели О.В. Карташева,С.В. Лаптева, Н.В. Сазонова и другие. Методические указания пообучению технологии работы с базами данных приведены в исследованиях Л.Н. Бахтияровой,С.И. Золотовой, Т.А. Левчук, Т.А. Никифоровой, И.И. Сильванович,Н.В. Софроновой и др.
Всеотмеченные исследования рассматривают различные аспекты методики изучения системуправления базами данных (СУБД) в рамках школьной информатики. В то же время,несмотря на широкое использование баз данных в различных сферах жизни, вопросыих применения к конкретным областям профессиональной деятельности в содержаниишкольного курса информатики раскрыты недостаточно. Вместе с тем именно такаязадача ставится сейчас в старших классах школы в связи с введением профильногообучения.
На старшейступени школьного образования должна быть усилена профессиональнаянаправленность информационной подготовки учащихся в области технологий поиска ихранения информации, в содержание обучения этому предмету должно быть введеноосвоение умений и видов деятельности, характерных для избранной старшеклассникамибудущей профессиональной деятельности.
Одним извозможных путей решения поставленной задачи может стать изучение аспектов СУБДв рамках профильного курса по информатике, которые связаны с профессиональнымиинтересами и намерениями школьников и введение которых предусматривается приорганизации профильного обучения учащихся на старшей ступени школы.
Переход кпрофильному обучению продиктован необходимостью создания условий для реализацииобучающимися своих познавательных интересов, склонностей, способностей, дляподготовки старшеклассников к продолжению образования и будущейпрофессиональной деятельности.
Согласноодобренной Министерством образования РФ «Концепции профильного обучения настаршей ступени общего образования» дифференциация содержания обучения встарших классах осуществляется на основе различных сочетаний курсов трех типов:базовых, профильных, элективных. Каждый из курсов этих трех типов вносит свойвклад в решение задач профильного обучения [36]. Так, базовыеобщеобразовательные курсы отражают обязательную для всех школьниковинвариативную часть образования и направлены на завершение общеобразовательнойподготовки обучающихся. Профильные курсы обеспечивают углубленное изучениеотдельных предметов и ориентированы, в первую очередь, на подготовкувыпускников школы к последующему профессиональному образованию.
Каждыйребенок обладает специфическим набором интеллектуальных способностей и своимдиапазон возможного наращивания интеллектуальных сил, и задача учителязаключается в создании условий, соответствующих интеллектуальному росту учениказа счет максимально возможного развития познавательной активности ученика.
Особую рольв таком развитии играет правильно организованная учебная деятельностьшкольников, важнейшим видом которой на уроках информатики является решениезадач. Так, вместо традиционных задач должны использоваться обучающие задания,которые характеризуются наличием определенного психологического адресата,отсутствием жесткой заданности условий и требований, многовариантностью исходныхданных и путей решения, ориентацией школьника на анализ своих решений и т.д.Методически грамотно разработанная система задании является, по мнению авторовмодели, одним из основных средств развития познавательной активности учащихся.
В рамкахрассматриваемого подхода процесс обучения строится на основе развитияиндивидуального своеобразия интеллектуальной деятельности учащихся, реализацииих познавательных потребностей, создания психологически комфортного режимаумственного труда.
Объектомисследования является методика обучениятемы «Базы данных» в старшем звене средней школы в условиях введенияпрофильного образования, которая развивает познавательную активностьшкольников.
Предметомисследования является построениеметодических рекомендаций для профильного курса информатики, с целью развитияпознавательной активности, на примере разработки темы «Базы данных».
Цельисследования: разработка, теоретическоеобоснование и экспериментальная проверка методических рекомендаций по теме «Базыданных», направленных на развитие познавательной активности школьников.
Гипотезаисследования состоит в том, что тема«Базы данных» в системе профильного обучения будет способствовать развитию познавательнойактивности учащихся, если: содержание и методы обучения в рамках изученияпреподавания данной темы будут определяться специально разработанной системойзадач, обеспечивающей формирование интеллектуальной и практическойдеятельности.
Исходя изцели и гипотезы, были сформулированы следующие задачи исследования:
1. Изучитьприроду познавательной активности учащихся.
2. Выделитьметодические особенности преподавания темы «Базы данных» в профильном курсеинформатики.
3.Разработать систему заданий по темы «Базы данных», использование которых впрофильном курсе информатики будет обеспечивать развитие познавательнойактивности учащихся.
4.Проверить влияние разработанной системы задач по теме «Базы данных», впрофильном курсе информатики, на развитие познавательной активности учащихся.
Длядостижения поставленной цели и проверки сформулированной гипотезы былииспользованы методы теоретического анализа (изучение и систематизацияфилософской, психолого-педагогической, методической и научно-техническойлитературы по проблеме исследования; анализ школьных образовательных стандартов,учебных программ, учебных пособий, задачников и методических материалов покурсу школьной информатики; изучение и обобщение педагогического опыта), методыэмпирического исследования (наблюдение за процессом обучения, тестирование),педагогический эксперимент, количественный и качественный его анализ.
база данныеинформатика познавательный
1. Особенности формирования познавательной активности при изучениипрофильного курса информатики
1.1 Понятие познавательной активности
Активность является важнейшей характеристикой личности и ее деятельности.В обучении активность личности является одной из основных предпосылокдостижения целей обучения и воспитания, общего и профессионального развитияличности специалиста.
Понятие активность в сфере научных знаний определяетсянеоднозначно, что указывает на сложность исследуемого феномена.
В философии активность понимается как универсальное, всеобщеесвойство материи.
И.А. Джидарьян относит понятие активности к группеобщенаучных. Оно, как отмечает автор, «фиксирует такое свойство явлений исистем материального мира, которое проявляется в их способности к внутренненеобходимому движению и связано с процессами самоизменения, саморазвития, саморегуляции»[22, с. 86]. Автор конкретизирует философскую трактовку и закрепляетданное понятие лишь за той системой материального мира, которая обладаетразвитым сознанием, т.е. человеком. Материальная система приобретаеткачественно новый уровень своего развития, в котором активность «становитсяважнейшей, сущностной характеристикой высочайшей по своей сложности системы»[22, с. 66].
Активность человека, по мнению М.С. Кагана, «призванаобеспечить не только его биологическую, но и его социальную жизнь» [29, с. 39].
Итак, активность в философском смысле означает коренное свойствоматерии и характеризует способность организма приспосабливаться к изменяющимсяусловиям жизни с целью самосохранения. Она выражается в определенном поведенииорганизма. Активность человека имеет социальную природу. Благодаря сознанию,человек способен целенаправленно взаимодействовать с природой и обществом,изменяя и преобразуя не только окружающую среду, но и самого себя. Активностьвыступает как социально одобренный способ поведения и деятельности человека,результатом которого являются соответствующие социально и личностно значимыеизменения.
Теоретическая разработка проблемы активности в психологиипроводилась К.А. Абульхановой-Славской, Л.Ф. Алексеевой, Б.Г. Ананьевым,Л.С. Выготским, Н.Ф. Добрыниным, А.Г. Ковалевым, А.И. Крупновым,А.Ф. Лазурским, В.Г. Леонтьевым, Б.Ф. Ломовым, В.Н. Мясищевым,А.В. Петровским, С.Л. Рубинштейном, С.Д. Смирновым и др.
Обратимся к рассмотрению сущности понятия активность, даваемому впсихологической литературе и попытаемся выделить ее особенности, значимые дляпонимания профессиональной направленности познавательной активности учителя.
Понятие «активность», по утверждению А.Ф. Лазурского,является основополагающим в психологии. Человек в теории личности А.Ф. Лазурскоговыступает как активный деятель в окружающей среде. Под «средой» автор понимаетне только вещи, природу, людей, «человеческие взаимоотношения, но также идеи,духовные блага, эстетические, моральные и религиозные ценности и т.п.» [43, с. 8].Человек является не только элементом среды, для существования в которой емунеобходимо приспособиться к ней. Но сама среда не является неизменной, онаменяется, и эти изменения обусловлены самим человеком. Характер взаимодействиячеловека со средой зависит от степени одаренности человека (богатство иинтенсивность прирожденных способностей) и внешних условий окружающей среды(благоприятствующих или препятствующих проявлению способностей человека). Активность,по мнению автора, это не волевое усилие в узком смысле, а нечто гораздо болееширокое, лежащее в основе всех психических процессов и проявлений личности.
Однако человек не сразу становится активным преобразователемсреды. Чтобы стать таковым, ему необходимо начать с приспособления, подчинениясреде, подражания действиям и поведению других людей, и лишь затем, по мересвоего духовного роста, постепенно, становится творцом и преобразователемжизни. Важную роль в процессе становления человека как активного деятеляиграют, согласно А.Ф. Лазурскому, процессы воспитания и образования, входе которых природные задатки человека могут быть преобразованы в личностно исоциально значимые качества личности.
В теории личности В.Н. Мясищева активность рассматриваетсячерез категорию «отношение», которое определяется как потенциал избирательнойактивности человека в связи с различными сторонами действительности. Отношения,и, следовательно, активность возникают там, где есть субъект и объектотношений. В качестве объекта отношений выступает окружающая действительность(предметы материальной и духовной культуры и их свойства, деятельность, люди ит.д.). Один и тот же объект вызывает у разных людей различные реакции, действияи переживания. Разнообразие реакций обусловлено, по мнению В.Н. Мясищева,особенностями индивидуального опыта человека и степенью значимости объектаотношений. Поэтому связи и отношения человека с окружающим миром, егоактивность в целом носят, во-первых, индивидуально избирательный характер, иявляются продуктом индивидуального развития человека. Во-вторых, имеют разныйуровень проявления. Чем более значим для личности объект ее отношений, тем вышеуровень активности личности. Отношения личности (ее потребности, интересы,склонности), проявляемая ею активность, согласно автору, является результатомвзаимодействия человека с конкретной окружающей средой, и с тем, насколько даннаясреда предоставляет условия для проявления и развития его активности ииндивидуальности [55].
В культурно-исторической теории развития высших психическихфункций Л.С. Выготского, активность является ведущей характеристикойчеловека. Активность человека, по его мнению, специфична. Она имеет не столькобиологическую природу, сколько социальную и обусловлена созданием иупотреблением человеком орудий и знаков. Орудия и знаки являются продуктомсоциальных отношений между людьми. В них в концентрированном виде содержитсясоциальный опыт предшествующих поколений людей. Развитие человека основано наупотреблении знаков и включении их в общую систему поведения, благодаря чемучеловек становится способным к активному преобразованию социальной ситуации.
Среди разных форм активности человека, направленной на окружающиймир, важными Л.С. Выготский считает формы сотрудничества ребенка с взрослымии коллективную деятельность детей [12].
Таким образом, рассмотренные некоторые подходы к определениюсущности активности позволяют отметить, что активность человека имеет отличияот активности животного мира. Две формы активности (животного и человека) обладаютразной природой, разной сущностью. С возникновением человека и общества,активность приобретает новые качественные характеристики. Она направлена нестолько на приспособление организма к среде, сколько среды к нуждам и потребностямчеловека. Специфика активности человека определяется не только его сознанием,особенностями психики, но и наличием и воздействием системы общественныхотношений, культуры, которые создаются самим человеком и в которой ондействует.
Основной сферой самовыражения человека является деятельность.Активность личности рассматривается в психологии в тесной связи с деятельностью,как способностью человека производить общественно и личностно значимые преобразованиядействительности. При этом активность является характеристикой уровня развитияличности и интенсивности самой деятельности.
Так И.А. Джидарьян высказал предположение о том, что всодержании понятия «активность» имеются такие смысловые значения, которые немогут быть полностью раскрыты через категорию деятельности, а потому делаютвозможным существование обеих категорий. Проведя сопоставительный анализкатегорий активность и деятельность, автор приходит к выводу о том, чтоактивность и шире, и уже деятельности. Если рассматривать активность какхарактеристику психики, то она уже деятельности, так как психика включена вдеятельность в качестве ее регулятора. На личностном уровне объем понятия «активность»шире деятельности, так как человек является не просто деятелем,преобразователем бытия, а проявляет чувства, отношения, связанные спреобразованием окружающего мира. Активность, таким образом, не просто включенав деятельность, а придает ей индивидуальную (личностную) окраску. «Кроме того, –пишет автор, – посредством категории активности подчеркивается то особоекачество человека как субъекта деятельности, благодаря которому он выходит запределы заданных условий и обстоятельств жизнедеятельности, проявляяинициативу, творческий поиск, добиваясь максимальной мобилизации внутреннихрезервов и возможностей для целенаправленного изменения и преобразования мира»[22, с. 85–86].
Соотношение объемов понятий активность и деятельность обсуждаетсяв работах К.А. Абульхановой-Славской. «Необходимость обращения к понятиюактивности, – как пишет автор, вызвано тем, что оно шире деятельности,поскольку активность проявляется и в познании, и в общении, и, главное, вжизненном пути в целом» [2, с. 45]. В системе понятий «личность» и «деятельность»,активность занимает промежуточное положение, выступает связующим звеном,позволяющим «рассматривать, как личность объективирует себя в деятельности,… выявитьспособ ее самовыражения» [1, с. 23]. Личность, обладая индивидуализированнойпсихологической структурой (установки, притязания, ожидания, готовность, способность,воля, сознание и т.д.), строит собственную систему деятельности с учетомтребований общества (социальных, профессиональных) и возможности проявлениясамостоятельности (саморегуляции, самоопределения) в данной деятельности [8].
Принципиальное различие между активностью и деятельностью состоит,по мнению К.А. Абульхановой-Славской, в источнике побуждения. «Деятельностьисходит из потребности в предмете, а активность – из потребности вдеятельности» [1, с. 77]. В остальном структуры и объем понятий«активность» и «деятельность» совпадают.
Итак, анализ различных подходов к определению содержания активностипозволяет отметить, что на данный момент в науке отсутствует четкое определениепонятия «активность». Имеющиеся определения данного понятия не являютсяисчерпывающими, а взаимодополняющими друг друга, подчеркивающими различныеграни активности человека. В аналитических работах исследователей понятиеактивности рассматривается в тесном единстве с категориями личности идеятельности, подчеркивается, что активность есть важнейшая сторона деятельности,ее качество, динамическое условие ее становления, видоизменения, самореализациии самодвижения. Но деятельности без конкретной личности не существует, поэтомуактивность является существенной характеристикой не только деятельности, но исубъекта, реализующего ее – личности. Специфика активности заключается вдвойственности ее бытия: с одной стороны это сложное динамическое качество личности,в котором интегрирована вся ее психологическая структура, деятельная сущностьличности. С другой – сознательная, заинтересованная деятельность, котораяорганизуется и регулируется самой личностью путем согласования требований обществак избранной деятельности и возможностей личности реализовать деятельность ивыразить себя в ней.
Как выше было отмечено, формой реализации активности выступаетдеятельность. М.С. Каган, рассматривая деятельность как «активность субъекта,направленную на мир объектов во взаимодействии с другими субъектами» [29, с. 65],выделяет различные виды деятельности: преобразовательную, познавательную,коммуникативную и другие. Каждый вид деятельности отличается между собой своимпредметным содержанием. Следовательно, видов активности будет столько, сколькосуществует видов деятельности. В зависимости от реализации активности в том илиином виде деятельности выделяются соответствующие виды активности:преобразовательная, познавательная, коммуникативная и другие. Каждый видактивности, реализуемый в соответствующей деятельности, также будет иметь своюспецифику. Специфика активности будет определяться не только предметнымсодержанием деятельности, но и особенностями личности, ее направленностью.
Познавательная активность может присутствовать практически в любойпрофессиональной деятельности. Так как познавательная активность связана среализацией познавательной потребности, то в рамках профессиональной деятельностипознавательная активность может быть удовлетворена «в различных формахрационализаторской и изобретательской деятельности, направленной насовершенствование орудий труда, технологии и самих способов труда…» [30, с. 23].Не исключение составляет профессиональная педагогическая деятельность.Значимость познавательной активности для педагога связана с тем, что«стремление реализовать свои творческие силы вызывает потребность в непрерывномобразовании учителя, в совершенствовании своего индивидуального опыта на основепостоянного освоения опыта других учителей и достижений педагогической науки»[75, с. 4]. Познавательная активность приобретает профессиональнуюнаправленность вследствие внутренних побуждений и потребностей личности всамоактуализации и самореализации в профессиональной деятельности. Раскрываясущность профессиональной направленности познавательной активности, мы обратилиськ содержанию таких понятий, как «направленность», «направленность личности»,«профессиональная направленность», «педагогическая направленность»,«педагогическая деятельность», анализ которых позволит выделить и понятьспецифику профессиональной направленности познавательной активности учителя.
В общепсихологических теориях личности направленность выступаеткак важнейшее свойство, в котором выражается динамика развития человека как общественногосущества, как качество, определяющее его психологический склад (Б.Г. Ананьев,Л.И. Божович, А.Н. Леонтьев, В.Н. Мясищев, С.Л. Рубинштейни др.). Направленность преимущественно связана с мотивами, мотивационной сферойличности, которая определяет целостную структуру личности. Направленностьличности может иметь разный характер в зависимости от того, какие мотивы посодержанию и строению в структуре мотивационной сферы являются доминирующими.
Направленность личности проявляется в различных сферах человеческойдеятельности, которые различаются между собой, прежде всего своим предметнымсодержанием. Анализируя теорию деятельности А.Н. Леонтьева, предметдеятельности определяется В.В. Давыдовым как «то, на что направленодействие субъекта, к чему он определенным образом относится и что выделяется имиз объекта в процессе его преобразования при выполнении внешнего иливнутреннего действия» [18, с. 169]. Деятельность, имея свое предметноесодержание, осуществляется посредством выполнения действий и операций, спривлечением разнообразных средств, но характер их выполнения зависит отпотребностей и мотивов личности, то есть от ее направленности. Направленностьдеятельности, следовательно, будет определяться предметом деятельности,объективными целями и задачами, условиями ее выполнения.
Направленность на профессиональную деятельность проявляется вюношеском возрасте. Данный вид направленности формируется под влияниемсоциально-нравственного, профессионального и личностного самоопределения, впроцессе осуществления трудовой или учебно-профессиональной деятельности ипредставляет собой совокупность профессионально значимых мотивов деятельности.Тогда профессиональная направленность личности будет соединять в себехарактеристики и направленности деятельности, и направленности личности, инаправленности на профессиональную деятельность. Так, если направленностьличности представляет собой совокупность доминирующих мотивов, направленностьдеятельности определяется предметным содержанием, целями и задачами деятельности,а направленность на профессиональную деятельность определяетсяпрофессиональными мотивами, то профессиональная направленность личностипредставляет собой ее ориентацию в профессиональной деятельности наобъектно-предметное содержание профессии, ее главные цели и задачи, которыеприобретают личностную значимость для субъекта, реализующего деятельность.
Познавательная активность развивается в процессе деятельности и еенаправленность приобретает конкретную специфику в зависимости от условий итребований определенной профессиональной деятельности. Мы ведем речь опрофессиональной направленности познавательной активности учителя, поэтомунеобходимо выявить, какие требования предъявляет к познавательной активностиучителя педагогическая деятельность и какие в этой связи особенности приобретаетее направленность.
Педагогическая деятельность и ее особенности глубоко и всестороннеизучались Е.П. Белозерцевым, Ф.Н. Гоноболиным, Н.В. Кузьминой, Ю.Н. Кулюткиным,М.М. Левиной, В.А. Сластениным, А.И. Щербаковым и другими. Вработах подчеркивается, что целью педагогической деятельности являетсястановление и преобразование личности другого человека и в этом смысле онаобладает гуманистической субъект-субъектной направленностью.
Средством реализации основной цели педагогической деятельностиявляется деятельность по передаче и переработке знаний от учителя к учащимся,то есть обучение. Процесс обучения возможен тогда, когда есть обучающий иобучаемый, и то, что должно стать достоянием обучаемого, то есть предметно-методическоесодержание. Предметное содержание, зафиксированное в учебных программах,текстах учебников выступает основой процесса обучения, и одновременно,связующим звеном между педагогом и учащимися. Общий механизм функционированияпроцесса обучения и развития его основных элементов (деятельности педагога идеятельности ученика) раскрыт М.М. Левиной [45]. Идея системной организациипроцесса обучения позволяет представить процесс обучения в виде динамическоймодели, в которой отражены функциональные связи не только между компонентами,но и внутри каждого компонента, благодаря которым процесс обучения предстаеткак развивающийся. Опираясь на динамическую модель процесса обучения М.М. Левиной,к особенностям педагогической деятельности можно отнести: рефлексивный,вариативный и творческий характер педагогической деятельности, как условия еевыполнения. Более подробно рассмотрим указанные особенности.
Функцией педагогической деятельности является организация и управлениеучебной деятельностью. Ю.Н. Кулюткин называет педагогическую деятельность«метадеятельностью», которая надстраивается над деятельностью ученика. Цели,которые ставит перед собой учитель, формируются как потенциальные эффектыпродвижения ученика, поэтому процесс их достижения реализуется через организациюдеятельности ученика. Оценка результативности собственных действий педагогомпроводится на основе того, насколько успешным оказалось запланированноепродвижение ученика. Однако достижение конечного результата педагогическойдеятельности не всегда совпадает с запланированным, ожидаемым. Немаловажнуюроль в этом играют ситуативность педагогического процесса, слабаяпредсказуемость и отсроченность во времени его результатов и другие причины.Педагогическая деятельность, таким образом, является детерминированной другойдеятельностью – учебной. Именно действия ученика выступают в качестве целейпедагогической деятельности и главным фактором, направляющим и организующим вседействия педагога. Такое управление, основанное на анализе и оценке учителемсвоих действий и действий ученика, названо Ю.Н. Кулюткиным рефлексивным[40].
Процесс обучения находится в постоянном изменении, развитии. Этиизменения обусловлены развитием учебной деятельности, субъектами которойявляются учащиеся с различными личностными характеристиками и формами поведенияв конкретной учебно-познавательной ситуации. Это придает процессу обучениявариативный характер. Отсюда следует, что и педагогическая деятельность должнастроиться с учетом его вариативности. Следовательно, вариативность педагогическойдеятельности является ее особенностью и условием реализации как процессаобучения, так и педагогической деятельности.
Вариативность процесса обучения делает творчество педагога обязательнымусловием успешного протекания процесса обучения и достижения его целей. Коточигова Е.В.на основе анализа трудов В.И. Загвязинского, В.А. Кан-Калика, Н.В. Кузьминой,Ю.Н. Кулюткина, М.М. Левиной, В.А. Сластенина, Г.С. Сухобскойи других, посвященных педагогическому творчеству, выделила такие особенности:«временная спрессованность» творчества (между задачами и способами ихразрешения нет больших промежутков времени); сопряженность творчества учителя створчеством других субъектов учебной деятельности (учащиеся, коллеги); отсроченностьрезультатов и необходимость его прогнозирования; наличие атмосферы публичноговыступления; необходимость соотнесения типичных приемов педагогической деятельностис не типичностью педагогических ситуаций» [41, с. 306].
Творческая деятельность педагога связана с разработкой и применениемспециальных средств, форм и способов целенаправленного управления процессамиразвития и обучения учащихся с учетом конкретных условий протекания процессаобучения.
В процессе обучения педагогическая и учебная деятельностинаходятся в причинно-следственной зависимости. Основу педагогическогоуправления учебной деятельностью составляет поиск средств и способов регуляцииучебного процесса. Как отмечает М.М. Левина, «было бы преувеличениемсказать, что каждый учитель, неизбежно встречающийся в практике с изменчивостьюусловий преподавания, изобретает совершенно неизвестные до сих пор методическиеприемы. Скорее речь идет об адекватности используемых приемов и их сочетании»[45, c. 165]. Из вышесказанного, очевидно, что творческая педагогическаядеятельность связана как с применением сложившихся приемов и навыковвоздействия, так и с созданием новой системы приемов и методов педагогическоговоздействия с учетом изменившихся обстоятельств деятельности. Однако созданиеразных вариантов методики обучения обусловлено необходимостью анализадостигнутого результата, соотнесением его с выдвинутыми целями и задачами.Тогда объектом познавательной активности педагога выступает получениеинформации о достигнутом уровне обученности учащихся, на основе которойпроектируется новый результат, конструируется адекватная ему системаучебно-познавательных действий учащихся и способов педагогического управленияими.
Однако успешность реализации педагогической деятельности обеспечиваетсяне только владением профессиональными действиями и операциями, но и за счетсоответствия личностных качеств субъекта требованиям педагогической деятельности.Наличие у учителя познавательной активности характеризует качествопрофессиональной педагогической деятельности, в которой проявляется личностьпедагога с его отношением к содержанию, характеру педагогической деятельности,стремлением познать сущность педагогических явлений и мобилизовать своинравственно-волевые усилия для достижения профессиональных целей.
Опираясь на психолого-педагогический анализ понятия познавательнойактивности, под профессиональной направленностью познавательной активностиучителя следует понимать его ориентацию на субъект – субъектное взаимодействиеи многообъектность педагогической деятельности, направляемую системой потребностейи мотивов, позволяющую избирательно отражать в динамике и преобразовывать педагогическиеявления и объекты в соответствии с профессионально и личностно-значимыми целями.
Педагогическая деятельность представляет собой взаимосвязь двухвидов деятельностей: учителя (преподавателя) и учащихся (студентов), каждый изних обладает своей активностью, то условием соответствия этих деятельностейвыступает взаимная активность педагога и учащихся, ученика и другого ученика,педагога и учебной группы и т.п. Поэтому активность учителя невозможно рассматриватьв отрыве от организации активности учащихся. Направленность профессиональнойактивности учителя на учащихся выражается в разработке (создании) определенныхдидактических условий, реализация которых обеспечивает оптимальный уровеньпознавательной активности, мобилизации интеллектуальных, нравственно-волевыхсил учащихся. Если познавательная активность учащихся напрямую зависит отвыбора средств активизации учебной деятельности, то в обратном порядке активностьучителя детерминирована состоянием познавательной активности учащихся, особеннопри изучении информатики.
1.2 Показатели уровня развития познавательной активности
Умственное развитие учащихся, являясь основным показателемэффективности любого метода или процесса обучения, тесно связано с познавательнойактивностью и самостоятельностью, уровень развития познавательной активности исамостоятельности характеризует познавательные возможности человека, и вместе стем, есть одно из проявлений уровня умственного развития. Это вытекает изобщеизвестного факта, как характер знаний, так и формирование определенныхкачеств личности, зависит от тех условий, в которых происходит усвоение знанийили формируются необходимые качества. В качестве критерия умственного развитиярассматривается наряду с запасом знаний и богатство структуры мыслительнойдеятельности, что составляет одну из сторон познавательных возможностей. В своюочередь богатство структуры мыслительной деятельности обуславливает владениеспособами решения определенных задач, способность к самостоятельному решению новыхзадач, к открытию новых знаний (Калошина И.П. [31], Менчинская Н.А.[52], Талызина Н.Ф. [70].
Как для физиологического, так и для психологического направленийисследования мышления характерно представление о деятельности мозга как опроцессе непрерывной регуляции, осуществляемой самим же мозгом, и котороепоэтому можно назвать процессом саморегуляции. Чрезвычайный интерес в этойсвязи представляют исследования целостного поведения и поведенческих актов,связанных с такими фундаментальными понятиями теории деятельности, как «цель» и«стратегия». П.К. Анохин показал, что достижение организмом различногорода целей обеспечивается с помощью особого центрально-периферическогообразования, названного П.К. Анохиным «функциональной системой», котораярассматривается им в качестве регулятора всех форм деятельности организма, отсамых простейших гомеостатических процессов до сложного речевого поведения [4].
Реализация «модели», т.е. достижение поставленной цели, происходитс помощью специального механизма, названного П.К. Анохиным «акцепторомдействия», который производит сличение фактических результатов с цельюдеятельности на основе «обратной афферентации», информирующей об успехе илинеуспехе каждого отдельного акта деятельности. Сама деятельность,рассматриваемая как комплекс регуляторных актов, направленных на достижениеопределенной цели, включает в себя по меньшей мере два этапа: этап созданиянаправляющей модели деятельности (образа), и этап реализации, осуществленияэтой модели с помощью сложного, многоуровневого аппарата корригирования, воснове которого лежит принцип обратной связи. Такое понимание общих механизмовдеятельности вызвало к жизни (более или менее независимо друг от друга) целыйряд сходный концепций: «модель будущего» У.Р. Эшби [53], «план» Миллера,Галантера и Прибрама [53].
Эти концепции оказались родственными непосредственно психологическойконцепции «установки» Д.Н. Узнадзе. Согласно теории Д.Н. Узнадзе медувнешней средой и поведением стоит особый психологический механизм – установка,которая отражает «готовность к действию на основе ранее воспринятоговоздействия», «преднастройку», своего рода «предрасположенность» копределенному протеканию деятельности.
Было показано, что установка, являясь определенной формой организациипрошлого опыта индивида и отражая его потребности, обуславливает не толькоподготовку индивида к предстоящей деятельности, но является непосредственнымрегулирующим фактором, определяющим и протекавшие и сами результатыдеятельности [74].
Степень соответствия основных идей Д.Н. Узнадзе и указанныхвыше физиологических теорий подробно рассматривается Басиным Ф.В. [6].
Таким образом любая деятельность предполагает процессы саморегуляциии оказывается возможной лишь благодаря непрерывному саморегулированию. Такоепонимание деятельности, являясь качественно новым этапом и в физиологии, и впсихологии, разумеется не противоречит учению о рефлекторной деятельностимозга, а является ее развитием. Именно И.П. Павлову принадлежат словао том, что «человек есть… система, в горизонте научного видения, единственнаяпо высочайшему саморегулированию… система, в высочайшей степенисаморегулирующаяся, сама себя поддерживающая, направляющая и даже совершенствующаяся»[57].
Несомненно, что психическая саморегуляция предполагает наличие целойсистемы (иерархии) уровней, но основное, наиболее крупное деление на уровни,если подходить к ним с психологической точки зрения, по всей вероятности,должно основываться на степени участия сознания в процессе саморегуляции. Сэтой точки зрения возможно, по крайней мере, два уровня регулирования,сознательное (произвольное) и бессознательное (непроизвольное). При наличииодной и той же задачи регулирования и при одинаковом уровне осознанности,человек может использовать различные формы, способы регулирования в зависимостиот конкретной ситуации, общего тонуса, опыта и т.д. Набор способоврегулирования у каждого человека очень велик. Е.А. Климов показал, чтоприспособление человека с теми или иными свойствами нервной системы копределенной деятельности происходит (спонтанно или под влияниемсоответствующего обучения) с помощью индивидуально своеобразных особенностейрегулирования, которые обеспечивают успешность выполняемой деятельности. Вкачестве стойких особенностей регулирования, сложившихся под влияниемопределенных свойств нервной системы, Е.А. Климов указывает на некоторыединамические характеристики регулирования (скорость, вариативность темпа и т.д.)и некоторые стороны организации, планирования действий. Эти устойчивые,психологически обусловленные особенности регулирования, характеризующиедействия человека как в моторной и сенсорно-перцептивной, так и в умственнойсфере деятельности, сохраняются также и на уровне неподотчетного поведения [32].
Все изложенное дает основания предполагать, что манера и уровеньдеятельности человека, его познавательные возможности зависят от индивидуальносвоеобразных особенностей механизма регулирования.
С.Л. Рубинштейн считал процессы регулирования «ядром, илиобщим компонентом, различных умственных способностей» [64]. На необходимостьизучения саморегуляции как компонента общих способностей, обращает внимание Б.Г. Ананьев[3].
Н.С. Лейтес наряду с умственной активностью выделяет исаморегуляцию как «первооснову» общей одаренности. «…Первооснову потенций человекакак субъекта деятельности следует искать в неразрывной взаимосвязи умственной активностии саморегуляции» [47].
В настоящее время вряд ли можно достаточно конкретноохарактеризовать внутренние условия, отличающие более или менее высокий уровеньсаморегуляции. По всей вероятности людей, имеющих более высокий уровеньпознавательных возможностей, отличает больший объем информации, привлекаемыйдля принятия решения, и одновременно быстрота ее переработки, больший объемсамого прогнозирования действия, – а наряду с этим точность, экономностькорригирования. Понятно, что представление об эффективности регулированияумственной деятельности не всегда можно вывести из степени управления человекомсвоими эмоциями или из обыденных представлений об «организованности» или«неорганизованности» поведения. Те или иные проявления человека, даже наиболеетесно связанные с какими-то коренными свойствами саморегуляции, самымсущественным образом зависят от обучения.
Таким образом, мы оказались перед закономерно возникшей и ужеполучившей некоторое признание гипотезой о том, что в основе познавательныхспособностей человека лежат устойчивые коренные особенности саморегуляции. Необходимымусловием развития познавательных способностей в процессе обучения являетсявысокий уровень умственной активности, которая, в свою очередь, становитсяпоказателем уровня развития познавательных способностей. Использованиепознавательной активности и самостоятельности в качестве показателей развитияпознавательных способностей требует более четкого определения того, что входитв их структуру.
Имеющиеся на сегодня научные данные (биологические,психологические, педагогические, социологические и т.д.) говорят о том, чтопознавательная активность – очень сложное в структурном и функциональном отношениикачество (а точнее способность) познающей личности, имеющее в своей основенекоторую иерархию ее функциональных свойств, которое, однако, при наличииразноаспектных исследовательских подходов не сложилось в четко очерченную иразработанную систему.
Познавательная активность рассматривается как деятельное состояниечеловека, которое характеризуется стремлением к освоению новых знаний, умственнымнапряжением и проявлением волевых усилий, и вместе с тем как внутренниймеханизм, приводящий человека в готовность действовать соответствующим образомв конкретной проблемно-познавательной ситуации, как динамическое интегральноесвойство познающей личности, меняющее под воздействием обучения свой характерот воспроизводящего до творческого.
В познавательной активности выделяют мотивационную и операционнуюсферы. Познавательная активность проявляется, во-первых, в усиленной отражательно-преобразовательнойдеятельности, связанной с мобилизацией всех интеллектуальных эмоциональных иволевых качеств личности. В этом плане она может быть охарактеризована меройсознательных усилий, участия обучаемого в процессе поиска неизвестного,подлежащего усвоению [50].
Во-вторых, в целенаправленности познавательной деятельности. Познавательнаяактивность выступает здесь как отношение познающей личности к предмету,процессу и цели познания, и характеризуется степенью ее внутренней готовности креализации своих познавательных возможностей [59].
Внутренняя готовность включает в себя не только желание,стремление человека действовать в определенном направлении, но и умениедействовать, обеспечивающее успех познавательной деятельности, т.е. наличиеопределенных знаний, навыков и умений, актуальные способности обучаемого.
В-третьих, в самостоятельности принятия решений в сложившейсяпроблемной ситуации, выбора путей и средств достижения цели, в инициативности,оригинальности и своеобразии решения проблем.
В-четвертых, в способности организовать получаемую информациюопределенным образом, формировать систему знаний.
Познавательная активность рассматривается нами в качестве непременноговнутреннего условия творческого познания студентов и, следовательно, важнейшегофактора развития их творческих возможностей.
В современной литературе явление возрастания активности всегоживого связывается прежде всего с повышением уровня его организации,сопровождающейся усилением таких его свойств, как самоорганизация и самодетерминация,то есть в повышении роли факторов внутреннего порядка в сравнении с влияниемвнешней среды. И физиология, и кибернетика рассматривают активность каксвойство самоуправляемых систем [38].
Таким образом, более высокий уровень активности живого связан с обладаниемболее совершенной формой его внутренней организации, то есть с егоспецифической структурой и функциями, обеспечивающими ему выбор из многихвариантов такого поведения, которое соответствует «цели» данной системы еевнутренней модели поведения, влияющей на его результативность. Именно поэтомуактивность всего живого понимается некоторыми авторами как его относительнаясамостоятельность [5].
В дидактике познавательная самостоятельность определяется какготовность (стремление и умение) своими силами вести поисковую деятельность[48, 59].
Развитие познавательной самостоятельности в процессе обучения некоторыеавторы связывают с возникновением эффекта, когда управляемый объект становитсяи управляющим по отношению к самому себе. В категории «познавательнаясамостоятельность» различаются два аспекта – мотивационный и процессуальный.Мотивационная сторона обуславливает потребность в познании, интерес к процессу,самостоятельность отношения к результатам познания, потребность в самоконтроле,словом – стремление познавать [42, 48].
Процессуальная сторона предполагает владение средствами и способамипознания, наличие тех практических и интеллектуальных возможностей личности,которые обуславливают выполнение самого механизма познания, иначе говоря,умения познавать в процессе целенаправленного поиска.
Таким образом, познавательная активность и самостоятельность характеризуетмотивационные, интеллектуальные и организационные свойства личности, от которыхзависит уровень успешности познавательной деятельности, то есть являютсяпоказателем развития познавательных возможностей человека.
При исследовании познавательной активности и самостоятельностиучеными используются различные методы. Так метод работы в «креативном поле»позволил Д.Б. Богоявленской выделить три главных уровня познавательнойактивности [9]:
1. Репродуктивный, нижняя граница которого характеризуется полнойпассивностью и инертностью, верхняя – ярко выраженным интересом к данной деятельности,добросовестностью, даже направленности, но при полном отсутствии обобщений,выходящих за рамки усвоенного способа действия; время решения задач при такомуровне интеллектуальной активности сокращается в основном за счет тренировки;неожиданные варианты ситуации вызывают резкое увеличение времени решения.
2. Эвристический, который характеризуется стремлением усовершенствоватьданную деятельность, вводить новые способы решения; время решения за дач притаком уровне активности сокращается главным образом за счет формальных приемов.
3. Креативный, это высший уровень интеллектуальной активности,который характеризуется инициативой в постановке задач, стремлением к выяснениюпричинных связей и зависимостей, к теоретическим обобщениям; испытуемые этоготипа ищут смысл, причину получаемого эффекта, исследуют задачу, не заботясь овремени ее решения. Именно на этом высшем уровне исследователи сталкиваются сфеноменом постановки проблем. Метод «креативного поля» позволяет показать, чтоэтот феномен возникает без всякого внешнего стимула и является отличительнойчертой истинно творческой личности.
Критерии уровней познавательной самостоятельности выработаны в общейдидактике И.Я. Лернером, Н.А. Половниковой, Б.Г. Зильберманом.
И.Я. Лернер так определяет уровни познавательнойсамостоятельности учащихся:
1. Умение самостоятельно и доказательно сделать один или нескольконепосредственных выводов из одного какого-либо данного условия.
2. Умение доказательно придти к нескольким параллельным и изолированнымдруг от друга непосредственным выводам на основе различных данных условий.
3. Умение сделать один или несколько опосредованных выводов изодного или нескольких данных условий, но при этом все выводы изолированы другот друга.
4. Умение делать опосредованные выводы на основе выявления связимежду различными данными условия [48].
Б.Г. Зильберман устанавливает следующие уровни познавательнойсамостоятельности учащихся:
1. Овладение техникой умственного труда как база для умений творческогопорядка.
2. Поэтапное овладение логикой решения задач.
3. Ученик самостоятельно умеет выдвинуть новую проблему,рационально решить ее на уровне вычленения новых, многосторонних связей,проверить правильность решения и добиться претворения в жизнь правильного пониманиявопроса [25].
Думается, что только последнее из этих утверждений есть собственнообозначение одного (вероятно, высшего) уровня познавательной самостоятельности.Остальные два – не уровни познавательной самостоятельности, а возможные (но неисчерпывающие) пути ее формирования.
И, наконец, уровни познавательной самостоятельности, как их понимаетН.А. Половникова. Первый уровень познавательной самостоятельности определяетсяею как «копирующая самостоятельность» при «простейших переносах»; второй – как«воспроизводяще-выборочная» познавательная самостоятельность (способность ксамостоятельному воспроизведению методов решения проблем и к выбору нужногометода); третий – «творческая» познавательная самостоятельность (способностьучащихся самостоятельно устанавливать рациональные, новые для них путиовладения знаниями).
Такое понимание уровней познавательной самостоятельности представляетсянам оригинальным и интересным. Однако уровни познавательной самостоятельности,как их понимает Н.А. Половникова, направлены только на выяснение способа решениязадачи, проблемы [59]. Обучение же имеет целью не только дать знания о способахрешения проблем, но и знание самих решений, ответов на эти проблемы, то естьсобственно «знания». Уровни же познавательной самостоятельности, как ихпонимает Н.А. Половникова, не позволяют выяснить качество этих знаний,особенно при изучении информатики.
1.3 Особенности организации профильного обучения информатике, сцелью развития познавательной активности
К числу важнейших задач модернизации школьного образования следуетотнести задачу разностороннего развития учащихся, их творческих способностей,умений и навыков самообразования, формирования у молодежи готовности иадаптации к меняющимся социальным условиям жизни общества. Решение этих задачневозможно без дифференциации содержания школьного образования. Дифференциациясодержания, организационных форм, методов обучения в зависимости отпознавательных потребностей, интересов и способностей учащихся важна на всехэтапах школы, но особенно актуальна она на старшей ступени школьногообразования. Именно поэтому сейчас и ставится задача введения в старших классахпрофильного обучения, ориентированного на удовлетворение познавательныхзапросов, интересов, развитие способностей и склонностей каждого школьника.
Основная идея обновления старшей ступени общего образованиясостоит в том, что образование здесь должно стать более индивидуализированным,функциональным и эффективным. Как отмечает Ю.М. Колягин, «школасегодняшнего дня делает попытку повернуться к личности ребенка, к его индивидуальности,создать наилучшие условия для развития его склонностей и способностей в настоящеми будущем» [33].
Многолетняя практика школьного образования в нашей стране и за рубежомубедительно показала, что, как минимум, начиная с позднего подростковоговозраста, примерно с 15 лет, в системе образования должны быть созданы условиядля реализации обучающимися своих интересов, способностей и дальнейших (послешкольных)жизненных планов. «В качестве приоритетов в нынешней школе – подчеркивает П.И. Пидкасистый[58, с. 177] – выступают не программы, не учебные предметы, которые надопройти, не правила, формулы, даты, события, которые надо запомнить, а ребенок,ученик, его интеллектуальное, духовное, физическое развитие. Эти приоритеты идолжны конкретно проявляться в интересе учащихся к знаниям, в их социальной активности,в диагностике их способностей, в создании условий для свободного выборапрофессии. В этом и суть личностно-ориентированного обучения».
Социологические исследования доказывают, что большинство старшеклассников(более 70%) отдают предпочтение тому, чтобы «знать основы главных предметов, ауглубленно изучать только те, которые выбираются, чтобы в нихспециализироваться». Иначе говоря, профилизация обучения в старших классахсоответствует структуре образовательных и жизненных установок большинствастаршеклассников. При этом традиционную позицию «как можно глубже и полнеезнать все изучаемые в школе предметы (химию, физику, литературу, историю и т.д.)»поддерживают около четверти старшеклассников.
К 15–16 годам у большинства учащихся складывается ориентация насферу будущей профессиональной деятельности. Так, по данным социологическихопросов, проведенных в 2002 г. Центром социологических исследований МинобразованияРоссии, «профессиональное самоопределение тех, кто в дальнейшем намерен учитьсяв ПТУ или техникуме (колледже), начинается уже в 8-м классе и достигает своегопика в 9-м, а профессиональное самоопределение тех, кто намерен продолжитьучебу в вузе, в основном складывается в 9-м классе». При этом примерно 70–75%учащихся в конце 9-го класса уже определились в выборе возможной сферыпрофессиональной деятельности.
В настоящее время сформировалось устойчивое мнение о необходимостидополнительной специализированной подготовки старшеклассников для прохождениявступительных испытаний и дальнейшего образования в вузах. Традиционнаянепрофильная подготовка старшеклассников в общеобразовательных учрежденияхпривела к нарушению преемственности между школой и вузом, породиламногочисленные подготовительные отделения вузов, репетиторство, платные курсы идр.
Большинство старшеклассников считает, что существующее ныне общееобразование не дает возможностей для успешного обучения в вузе и построениядальнейшей профессиональной карьеры. В этом отношении нынешний уровень ихарактер полного среднего образования считают приемлемым менее 12% опрошенныхучащихся старших классов (данные Всероссийского центра изучения общественногомнения).
Все вышесказанное говорит о том, что в настоящее время сформировалсяобщественный запрос общества на профилизацию школы. Переход к профильномуобучению продиктован необходимостью создания условий для реализацииобучающимися своих познавательных интересов, склонностей, способностей, дляподготовки старшеклассников к продолжению образования и будущейпрофессиональной деятельности. Различные аспекты содержания обученияинформатике в условиях профильной дифференциации исследовались в работах С.А. Бешенкова[7], А.Г. Гейна [14], Т.Б. Захаровой [24], К.К. Колина [34], А.А. Кузнецова[39], Е.А. Ракитиной [62], А.Л. Семенова [66], А.Ю. Уварова[72], Н.Д. Угриновича [73] и др.
Так, проблема формирования содержания профильного образования поинформатике рассматривалась, например, в работах Бутовой Н.В. [10], Давыдовой Н.А.[19]. Методоческие аспекты обучения информатике в условиях профильнойдифференциации исследовались Данилиной И.И. [20], Сухановой Н.Т. [69],Шестаковым А.П. [80] и др. Вопросам изучения конкретных информационных икоммуникационных технологий в профильных курсах информатики посвящены диссертацииБогомоловой Е.В. [8], Галыгиной Л.В. [13] и др.
В соответствии с концепцией модернизации российского образованияна период до 2010 г. на старшей ступени общеобразовательной школы предусматриваетсяпрофильное обучение. Ставится задача создания «системы специализированнойподготовки (профильного обучения) в старших классах общеобразовательной школы,ориентированной на индивидуализацию обучения и социализацию обучающихся, в томчисле с учетом реальных потребностей рынка труда… отработки гибкой системыпрофилей и кооперации старшей ступени школы с учреждениями начального, среднегои высшего профессионального образования» [35].
Профильное обучение – средстводифференциации и индивидуализации обучения, позволяющее за счет изменений вструктуре, содержании и организации образовательного процесса более полноучитывать интересы, склонности и способности учащихся, создавать условия дляобучения старшеклассников в соответствии с их профессиональными интересами инамерениями в отношении продолжения образования и выбора дальнейшего жизненногопути.
Профильное обучение направлено на реализациюличностно-ориентированного учебного процесса. При этом существенно расширяютсявозможности выстраивания учеником собственной, индивидуальной образовательнойтраектории.
Переход к профильному обучению преследует следующие основные цели:
– обеспечить углубленное изучение отдельных предметов программыполного общего образования;
– создать условия для существенной дифференциации содержанияобучения старшеклассников с широкими и гибкими возможностями построенияшкольниками индивидуальных образовательных программ;
– способствовать установлению равного доступа к полноценномуобразованию разным категориям обучающихся в соответствии с их способностями,индивидуальными склонностями и потребностями;
– расширитьвозможности социализации учащихся, обеспечить преемственность между общим ипрофессиональным образованием, более эффективно подготовить выпускников школы косвоению программ высшего профессионального образования.
Важнейшим вопросом организации профильного обучения являетсяопределение структуры и направлений профилизации, а также модели организации профильногообучения. При этом следует учитывать, с одной стороны, стремление наиболееполно учесть индивидуальные интересы, способности, склонности старшеклассников(это ведет к созданию большого числа различных профилей), с другой – рядфакторов, сдерживающих процессы такой во многом стихийной дифференциацииобразования: введение единого государственного экзамена, утверждение стандартаобщего образования, необходимость стабилизации федерального перечня учебников,обеспечение профильного обучения соответствующими педагогическими кадрами и др.
Согласно концепции профильного обучения [36] на старшей ступенипредполагается возможность разнообразных комбинаций учебных предметов, что ибудет обеспечивать гибкую систему профильного обучения. Эта система должна включатьв себя следующие типы учебных предметов: базовые общеобразовательные,профильные и элективные.
Базовые общеобразовательные предметыявляются обязательными для всех учащихся во всех профиляхобучения. Предлагается следующий набор обязательных общеобразовательныхпредметов: математика, история, русский и иностранные языки, физическаякультура, а также интегрированные курсы обществоведения (дляестественно-математического, технологического и иных возможных профилей),естествознания (для гуманитарного, социально-экономического и иных возможныхпрофилей).
В отличие от базисного учебного плана, утвержденного приказом МинобразованияРоссии от 09.02.1998 №322, информатика исключена из состава обязательныхбазовых учебных предметов. Это объясняется следующими положениями:
– предусмотрено увеличить объем изучения информатики восновной школе, что позволит учащимся этой ступени в значительной мере освоитьобязательный общеобразовательный минимум содержания образования, обеспечивающийим формирование функциональной грамотности, социализацию и решение других задачобщего образования;
– функция информатики как сферы деятельности весьмаспецифическая, она обеспечивает своими методами и средствами другие областизнания и деятельности человека, что снимает необходимость изучать на старшейступени базовый (инвариантный для всех профилей) курс информатики;
– более целесообразным представляется профильное изучениеинформатики, ориентированное на запросы каждого конкретного профиля.
Профильные общеобразовательные предметы– предметы повышенного уровня, определяющие направленность каждогоконкретного профиля обучения. Профильные учебные предметы являютсяобязательными для учащихся, выбравших данный профиль обучения. Например,физика, химия, биология – профильные предметы в естественнонаучном профиле;литература, русский и иностранные языки – в гуманитарном профиле; история,право, экономика и др. – в социально-экономическом профиле и т.д.
Содержание указанных двух типов учебных предметов составляет федеральныйкомпонент государственного стандарта общего образования. Достижениевыпускниками уровня требований государственного образовательного стандарта побазовым общеобразовательным и профильным предметам определяется по результатамединого государственного экзамена.
2. Методические рекомендации по теме «базы данных», в профильномкурсе информатики, направленные на развитие познавательной активностишкольников
2.1 Общая структура и характеристика темы базы данных в профильномкурсе информатики
Обучение школьников работе с базами данных напрямую связано с решениемзадачи подготовки к труду, продолжению образования, а именно формируютсяпредставления о роли и месте компьютерной техники в современном и будущемобществе, об основных закономерностях обработки информации с помощью компьютера(поиск, хранение и предъявление), названий и содержания основных этапов решениязадач автоматизированного поиска информации.
Положительныхрезультатов в работе по развитию познавательной активности учащихся можнодобиться в случае, если:
- активная познавательная деятельность школьников была организованапри условии создания благоприятного эмоционального фона, что возможно благодаряизменениям в оценочной деятельности учителя, введению самоконтроля и самооценкиучащихся, согласуемой с учителем;
- на учебных занятиях был обеспечен постепенный и последовательныйпереход на субъект-субъектные отношения, которые можно создать в совместнойдеятельности, основанной на внутренней мотивации;
- при новом способе организации учебного процесса был изменен поведенческийстиль учителя, выполнения им функций мотиватора в учебном труде, координатораучебных действий школьников.
Для решениязадачи развития познавательной активности учащихся важно применять активныеметоды обучения, адекватные содержанию материала. В этом случае возможнонаучить учащихся применять свои знания в новых и необычных ситуациях, т.е.развивать элементы творческого мышления.
Такимобразом, для решения задачи развития познавательной активности учащихся важно,чтобы они не столько получали готовые знания, сколько открывали их заново. Приэтом задача учителя – возбудить внимание учащихся, их интерес к учебной теме,усилить на этой основе познавательную активность. Желательно, чтобы черезпосредство широкого применения самостоятельных работ учитель стремился к тому,чтобы проблему ставили сами учащиеся. Важно и то, чтобы учитель сумелопределить и реализовать оптимальную степень трудности проблемной ситуации (еётрудность и, вместе с тем, посильность).
Таким образом, предлагаемая разработка по теме «Базы данных» способствуетразвитию:
– интеллектуальных и практических умений в области технологийхранения и поиска информации и их приложений к решению задач из различных сфердеятельности;
– интереса к изучению информатики и математики, а также интересак решению учебных, практических и исследовательских задач;
– умения самостоятельно приобретать и применять знания;
– творческих способностей, умения работать в группе, вестидискуссию, отстаивать свою точку зрения.
Данная тема «Базы данных» является преемственной по отношению ктеме базового курса информатики, обеспечивающей требования к ее изучению в основнойшколе. При планировании и создании темы учитывалось то, что раздел «Базы данныхи СУБД» становится одним из ведущих в изучении информатики на старшей ступенишколы.
В ходе изучения темы будут расширены знания учащихся в техпредметных областях, на которых базируются изучаемые базы данных, что позволитмаксимально реализовать межпредметные связи, послужит средствомпрофессиональной ориентации и будет служить целям профилизации обучения настаршей ступени школы.
Целью изучения темы «Базы данных» является развитие информационныхумений учащихся, проявляющихся в знании функциональных особенностей технологийхранения и поиска информации и умении активно использовать их в практическойдеятельности.
Задачи обучения теме:
· обеспечить прочное и сознательное овладение учащимися основамизнаний о методах и средствах хранения и переработки информации современномобществе;
· научить использовать технологии баз данных для решенияпрактических задач из различных предметных областей;
· закрепить и углубить знания по информатике через рассмотрениеалгоритмических проблем, лежащих в основе методов поиска и обработкиинформации;
· более эффективно подготовить учащихся к освоению программ высшегопрофессионального образования, обеспечить преемственность между общим ипрофессиональным образованием;
· привить практические навыки использования ЭВМ как инструментаучебной и практической деятельности;
· способствовать воспитанию у учащихся устойчивого познавательногоинтереса и творческой активности.
Таким образом, предлагаемая тема концентрирует в себе достаточнобольшой теоретический материал и методы информатики, применяемые для эффективногорешения задач баз данных и их приложений. Она несет в себе огромныйобразовательный потенциал, поскольку разработанная система задач позволитповысить математическую и алгоритмическую культуру, привить интерес, т.е. повыситьмотивацию к изучению информатики через показ, как принципов работы СУБД, так иэффективных решений с помощью компьютера задач реальных баз данных.
В процессе изучения темы учащиеся должны овладеть основами технологийхранения и поиска информации, а именно должны знать:
· современные методы сбора, накопления, хранения и обработкиинформации, роль компьютера в этих процессах;
· определение и назначения информационных систем;
· роль информационных систем в повышении эффективности деятельностиспециалистов различных профилей;
· способы организации и представления данных;
· функциональные особенности и возможности технологий хранения ипоиска информации;
· основные понятия и баз данных и СУБД.
В результате освоения практической части темы учащиеся должныуметь:
· пользоваться рациональными приемами поиска, отбора, обработки и систематизацииинформации;
· применять технологии хранения и поиска информации для решенияучебных и познавательных задач;
· проводить вычислительный эксперимент;
· анализировать результаты работы программы;
· выдвигать гипотезы;
· находить оптимальные пути решения задачи;
· обосновывать правильность алгоритма решения задачи.
Формирование у учащихся навыков рациональной обработки информациии навыков целенаправленного использования компьютера для решения учебных,творческих и исследовательских задач осуществляется постепенно на протяжениивсей темы.
Изучение данной темы предполагает работу школьников с одной изнаиболее распространенных систем управления базами данных – Microsoft Access.
Соответственно в содержании темы можно выделить следующие блоки,по которым будет сформирована система задач, способствующая формированиюпознавательной активности школьников:
I. Изучение основных принципов работы баз данных средствамипрограммирования.
1. Повторение общих принципов структурного программирования наязыке Pascal: основные этапы и принципы построения программы; управляющиеконструкции языка; процедуры и функции; структуры данных; массив, одномерные идвумерные массивы; методы сортировки и поиска данных в массиве.
2. Решение задач, имитирующих механизм работы СУБД: создание однотабличнойбазы данных (двумерный массив), реализация реляционных операций выбора,проекция; создание нескольких таблиц (массивов), операции объединения,пересечения, разности, декартова произведения, соединение, деление; реализациясортировки и поиска в таблицах БД, реализация запросов на выборку к БД;совокупность таблиц, задание первичного и внешнего ключей таблицы, реализациясвязей между таблицами; рассмотрение вопросов нормализации отношений, организацияпроверки соответствия базы данных первой, второй и третьей нормальной форме; реализациясложных запросов к базе данных (запросы на объединение, на изменение,запросы-действия, управляющие запросы, имитация SQL-запросов).
II. Изучение СУБД Microsoft Access
1. Работа с готовой базой данных: содержание конкретной базы данныхи ее назначение; основные операции над данными (поиск, сортировка и пр.); созданиезапросов к базе данных.
2. Проектирование и поддержание базы данных: модели данных (иерархическая,реляционная, сетевая), реляционная модель данных; база данных и система управлениябазами данных (СУБД); структура базы данных, описание структуры базы данных; заполнениеи редактирование базы данных (исправление, удаление, добавление записей); модификацияструктуры базы данных; реализация запросов к базе данных в интерактивном режиме(поиск по ключу, сортировка, статобработка); основные стандартные функции(арифметические, строковые, обработки даты и др.); генератор отчетов СУБД; программныйрежим обработки запросов; использование СУБД при решении задач.
II. Итоговая проектная работапо теме
Предполагает разработку учащимися собственной базы данных. Учащиесядолжны дать описание структуры базы данных, построить алгоритмы реляционныхопераций, заполнить базу данными, а также составить и реализовать сериюзапросов по созданной базе данных. При этом деятельность учащихся может бытьорганизована как в форме индивидуальной работы учащегося с компьютером, так и вформе групповой работы. Завершающим этапом проекта становится его защита ипубличное обсуждение всем классом.
В результате изучения предполагаемой темы по базам данных уучащихся должны сформироваться достаточно четкие представления об основныхпонятиях информационных систем и баз данных. В частности, учащиеся должны знатьследующие теоретические вопросы:
· понятие информационной системы. Роль и место информационных системв деятельности специалистов различных профилей. Классификация информационныхсистем;
· база данных как основной компонент информационной системы.Основные понятия баз данных. Назначение и функции СУБД;
· модель данных. Классификация модели данных;
· реляционные модели данных. Реляционные объекты данных (домены,отношения). Целостность реляционных данных;
· реляционная алгебра (основные операторы реляционной алгебры,дополнительные операторы реляционной алгебры, операции обновления);
· проектирование реляционных БД. Связь таблиц (функциональныезависимости), нормализация отношений (первая, вторая и третья нормальныеформы). Схема процедуры нормализации.
Предлагаемая организация изучения СУБД, при которой освоениефундаментальных понятий происходит за счет специально разработанной системы задач,будет способствовать более эффективному овладению учащимися основными знаниямив области технологий хранения и поиска информации, а также необходимыминавыками работы в базах данных.
При таком обучении деятельность учащихся становится активной,меняется роль ученика: из пользователя он превращается в активного исследователя,думающего, планирующего, ищущего. По мере решения задач, сводящихся кпрограммной реализации работы той или иной операции, у ученика появляется нетолько четкое представление о сути этой операции (что она делает), но и осознаниетого, как она работает, поэтому в дальнейшем при работе с конкретной программойСУБД (Microsoft: Access) ученик будет понимать принципы работы с базами данных.
И поскольку фундаментальные основы баз данных учащиеся осваиваютна этапе решения задач в среде программирования, то они в состоянии самостоятельноизучить конкретные, пользовательские программы по организации и управлениюбазами данных. В частности, нами предполагается, что второй содержательный блок(Изучение СУБД Microsoft Access) школьники осваивают самостоятельно. В результате проведеннойподготовительной работы по изучению основ баз данных средствамипрограммирования учащимся потребуется меньше времени на изучение Microsoft Access. Кроме того, освоивфундаментальные принципы работы баз данных, ученики не будут зависеть откакой-либо определенной программы по СУБД и смогут свободно ориентироваться врамках одной из наиболее востребованных на сегодняшнем рынке труда областейдеятельности – работе с разнообразными базами данных.
2.2 Методические особенности преподавания темы «Базы данных» впрофильном курсе информатики
Основная цель изучения темы – развитие познавательного интересаучащихся, а также формирование исследовательских умений, умений приниматьоптимальные решения, умения работать с информацией, развитие коммуникативныхспособностей учащихся. Поэтому наряду с сообщением готовых знаний, обучением пообразцу, в большинстве своем целесообразно использовать проблемное изложениематериала, на основе подобранной системы заданий.
Использование компьютера в обучении позволяет усилить мотивациюучения, развить познавательный интерес и творческую активность; эффективнореализовать принципы индивидуализации и дифференциации обучения; увеличить долюсамостоятельной работы учащихся; обеспечить контроль и самоконтроль усвоениязнаний и т.д.
Поэтому в качестве приоритетной была выбрана методика, согласнокоторой компьютер используется как инструмент построения знаний и как инструментсоздания проблемных ситуаций. Применение на занятиях среды программирования какинструмента познания способствует воспитанию у учащихся высокой мотивации к обучению,реализации практической направленности процесса обучения. При решенииспециально подобранных задач средствами программирования роль компьютера несводится лишь к выполнению некоторой последовательности вычислительныхпроцедур. Ученик на каждом этапе может увидеть последствия предпринимаемых имдействий и внести в свое решение задачи необходимые поправки. Таким образом,персональный компьютер становится для него своего рода интеллектуальнымпартнером, или, по выражению разработчиков обогащающего обучения, интеллектуальнымсамоучителем, так как участвует в эвристическом этапе решения задачи.
Как отмечалось выше, в профильном курсе информатики изучение базданных предполагается с помощью специально разработанной системы заданий. Притакой организации обучения, решая многие задачи баз данных средствами программирования,с одной стороны, появляется возможность получить на первых порах неэффективноеи нестрогое с точки зрения организации баз данных решение. С другой стороны,дальнейший анализ решаемых задач позволяет рассматривать вопросы построенияболее эффективного алгоритма, знакомить учащихся с проблемами анализа иоптимизации алгоритмов.
Здесь важным моментом является организация работы с задачей ипостроение серии задач. Вопросы и задачи выстраиваются в систему таким образом,что ответ на каждый следующий вопрос и решение каждой следующей задачи приводитк получению небольшого количества нового знания. Практика применения новыхзнаний происходит не только после их предъявления, но и распределяется по всейтеме. Вопросы и задачи создают проблемные ситуации, порождая мотив к изучениютого или иного факта или способа действия, позволяют сделать тот или инойвывод. Задания подбираются таким образом, чтобы мотивировать изучение материалаи организовать его освоение и закрепление в виде программных реализаций алгоритмов.При этом задачи объединены общей идеей, каждая последующая задача либо обобщаетее, либо конкретизирует ее, либо является ее аналогом, либо используетрезультат предыдущей задачи.
Так, например, для раскрытия сути операций по обработке реляционныхбаз данных может быть предложена следующая серия задач.
1. Дан массив данных обабитуриентах факультета информатики, поступавших на определенную специальность(например, «Информатика и английский язык») в прошлом году. Массив содержитследующие данные: № личного дела, фамилия, имя, отчество, дата рождения, адрес,№ школы, год окончания школы. Сформировать новый массив, содержащий информациюоб абитуриентах:
· окончивших школу №14;
· проживающих в г. Москва;
· окончивших школу не позднее 2004 года…
Программная реализация прямого решения задачи не вызывает затруднений.Организовать данные можно, по крайней мере, двумя способами: с помощьюдвумерного массива строкового типа или с помощью одномерного массива из данныхкомбинированного типа (записи). Затем идет проверка строк исходного массива наудовлетворение условию задачи и запись подходящий строк в новый массив. ВПриложении 1 приведена возможная реализация такого алгоритма на языке Паскаль.Однако если исходный массив данных об абитуриентах содержит достаточно большоеколичество записей (как это обычно и бывает в реальной базе данных), то прирешении задачи возникают проблемы, связанные со временем выполнения алгоритма(временной сложностью). Таким образом, появляется необходимость оптимизацииалгоритма с использованием известных методов сокращения перебора (бинарныйпоиск, хеширование и т.д.), что делает реализацию алгоритма достаточноинтересным и продуктивным занятием.
Так, если использовать, например, бинарный поиск данных, то предварительнонужно отсортировать исходный массив, а следовательно, учащимся нужно будетвспомнить известные им методы сортировки данных в массиве, применить их, незабывая об эффективности алгоритма. В Приложении 2 приведено решение задачи сиспользованием алгоритма быстрой сортировки (сортировка Хоара) и бинарногопоиска. Приведем лишь основную логику построения программы. Результат работыэтой программы аналогичен предыдущему.
Кроме того, если данные представлены в виде двумерного массивастрокового типа, то при решении заданий под буквами б) или в) возникают новыезадачи: нахождение подстроки в строке, перевод строки (с датой) в число и т.д.,что еще раз послужит закреплению соответствующих навыков.
Задачи сами по себе не сложные, однако, на их примере ученики насамом деле изучают не что иное, как операцию выборки записей из реляционнойтаблицы. После рассмотрения нескольких таких примеров можно предложить учащимсясоздать универсальную программу для всех трех задач (для этого проверку условиядля строк исходного массива можно оформить в виде функции, а формированиенового массива – в виде соответствующей процедуры под названием «Выборка»).
Аналогичным образом формулируются задачи по изучению остальныхопераций реляционной алгебры. Например, операцию проекции будут имитироватьзадания следующего типа:
2. В условиях задачи 1,
· сформировать массив данных об абитуриентах, включающих толькофамилию, имя и отчество учеников;
· вывести список школ, выпускники которых поступали в прошлом годуна факультет информатики и т.д.
3. Для реализации операций объединения,пересечения и разности нужно будет рассмотреть еще один массив с аналогичнымиданными, например, об абитуриентах, поступавших на специальность «Прикладнаяинформатика в экономике». И решить задачи по формированию нового массива,содержащего:
· обобщенную информацию обо всех абитуриентах, поступавших наспециальность «Информатика и английский язык» или «Прикладная информатика вэкономике»;
· информацию об абитуриентах, поступавших одновременно на двевышеупомянутые специальности;
· информацию об абитуриентах, поступавших только на специальность«Информатика и английский язык».
Центральным моментом каждой из трех программ является проверка наличияодинаковых строк в исходных массивах. При решении этой задачи «в лоб» каждаястрока одного массива сравнивается с каждой строкой другого массива. Врезультате программа получается достаточно простой. Однако, при решении второйзадачи нужно учесть возможность получения пустого массива, а при нахожденииразности (третья задача) ученики должны обратить внимание на несимметричностьэтой операции (разность массивов А и В и разность массивов В и А в общем случаеразличны).
4. Операцию декартовапроизведения будет имитировать следующая задача. Наряду с массивом абитуриентоврассматривается еще один массив «Экзамены», содержащий информацию об экзаменах,которые необходимо сдать для поступления на определенную специальностьфакультета информатики: № предмета, название предмета (например, русский язык,информатика, английский язык). Необходимо вывести массив, содержащий всестолбцы исходных массивов, то есть «связать» каждого абитуриента с каждым предметом.В результате решения этой задачи получается, если так можно выразиться,незаполненная ведомость по абитуриентам и экзаменам.
5. Для заполнения этой ведомости конкретными оценками абитуриентовнужно соединить полученный массив с массивом «Оценки», содержащим информацию обэкзаменационных оценках по определенному предмету (например, по информатике) состолбцами: № личного дела, оценка. Соединение таблиц производится по общемустолбцу № личного дела. Таким образом, можно получить экзаменационную ведомостьпо предмету информатике всех абитуриентов, поступавших на специальность«Информатика и английский язык».
Список задач может быть продолжен, важно, чтобы при их решении уучащихся сформировались вполне определенные представления о сути рассмотренныхопераций и способах их реализации. После рассмотрения достаточно широкого кругаподобных задач в распоряжении учеников будет совокупность универсальныхпроцедур, каждая из которых реализует ту или иную реляционную операцию. Затемможно переходить к организации запросов по условно созданной базе данных,формулируемых также в виде определенных задач. Например:
6. Вывести № личного дела,фамилии и имена абитуриентов, сдавших экзамен по информатике на 4 или 5.
После тщательного анализа этой задачи учащиеся, наверняка,заметят, что для ее решения можно использовать ранее рассмотренные операции:сначала соединить массивы «Абитуриент» и «Оценки по информатике», затем наобъединенном массиве сделать выборку по оценкам 4 или 5, а потом сделатьпроекцию получившегося массива на столбцы № личного дела, фамилия, имя,предмет, оценка. Таким образом, любой запрос можно будет свести к применениюконечного набора рассмотренных операций реляционной алгебры.
Но здесь также возникают проблемы оптимизации алгоритмов. В частности,возникает вопрос, применение какой последовательности операций даст наиболееэффективный (по времени) алгоритм? Ведь получить желаемый в предыдущей задачерезультат можно и другим путем: сначала сделать выборку в таблице оценок(выбрать только записи с оценками 4 или 5), а уже потом производить соединениеи проекцию. Подобные вопросы также дают почву ученикам для размышления иприменения своих знаний на практике.
Построенная таким образом серия задач позволяет:
• применять обобщения в текущей учебной работе на каждом уроке;
• устанавливать больше логических связей в материале;
• выделять главное и существенное в большой дозе материала;
•выявить больше межпредметных связей и приложений изучаемыхпонятий и алгоритмов;
• более эмоционально подать материал;
• сделать более эффективным закрепление материала.
Каждая задача представляет собой некоторую проблему, решение которойопирается на решенные ранее задачи. Рассмотрение взаимосвязанных объектов всистеме, как единое целое, способствует обучению не отдельным мыслительнымоперациям в случайном, стихийно складывающемся порядке, а системе умственныхдействий для решения нестереотипных задач. Ученик, анализируя, сравнивая,синтезируя, обобщая, конкретизируя фактический материал, сам способен получитьиз него новую информацию.
Нового применения прежних знаний не может дать ни учитель, ни книга– оно ищется и находится учеником, поставленным в соответствующую ситуацию.Умственный поиск – сложный процесс, он, как правило, начинается с проблемнойситуации, проблемы. Но не всякий поиск связан с возникновением проблемы. Еслиучитель дает задания ученикам, указав, как выполнить, то даже самостоятельныйпоиск не будет решением проблемы.
Очевидно, что такой способ самостоятельного изучения материала подсилу не каждому ученику, это связано, прежде всего, с уровнем развитиямышления. И задача учителя здесь научить «добывать» знания.
При проблемном обучении деятельность учителя состоит в том, чтоон, дает в необходимых случаях объяснение содержания наиболее сложных понятий,систематически создает проблемные ситуации, сообщает учащимся факты иорганизует (проблемные ситуации) их учебно-познавательную деятельность, так чтона основе анализа фактов учащиеся самостоятельно делают выводы и обобщения,формируют с помощью учителя определенные понятия, законы.
Особую роль в развитии мышления и обучении самостоятельногоизвлечения знаний из конкретной ситуации играет система вопросов, направляющихход мышления, представленная в таблице 1:
Таблица 1. Вопросы, направляющие ход мышления
Вопросы
Мыслительные операции Приведите пример. Предложение Каким образом можно…использовать для…? Предложение Что случится, если…? Предположение/ Анализ Что подразумевается под…? Предположение / Выдвижение гипотезы В чем сильные и слабые стороны…? Анализ / Заключение Что мы уже знаем о…? Анализ / Заключение Каким образом…влияет на…? Активизация ранее приобретенных знаний Активизация причинно-следственных отношений Каким образом…связано с тем, что мы изучили ранее? Активизация ранее приобретенных знаний Объясните, почему.? Анализ Объясните, как…? Анализ Почему важно…? Анализ В чем разница между…и…? Анализ значимости Как можно применить…в повседневной жизни? Сравнение/противопоставление Применение в реальном мире Како аргумент можно привести против…? Контраргументация Какими могут быть возможные решения задачи? Синтез идей Сравните…и…на основании… Сравнение-противопоставление Что, на ваш взгляд, является причиной…и почему? Анализ причинно-следственных связей Согласны ли вы с утверждением, что…? Оценка и ее обоснование Чем вы можете аргументировать свой ответ Оценка и ее обоснование
Таким образом, одним из основных методов обучения темы баз данныхстановится метод проблемного обучения [50, 51].
В результате у учащихся происходит не только усвоение необходимогоматериала, но и вырабатываются навыки умственных операций и действий, навыкипереноса знаний, развивается внимание, воля, творческое воображение. Все этоспособствует развитию базовых интеллектуальных качеств личности, так называемыхКИТСУ-критериями (критерии компетентности, инициативы, творчества,саморегуляции, уникальности склада ума).
Основным видом деятельности при изучении темы, как отмечалосьвыше, является программирование. Как известно программирование, особенно на первыхпорах, вызывает у многих большие затруднения. Это связано с недостаточнымразвитием особых приемов мыслительной деятельности. Развитию этих качеств, атак же обучение использованию программирования как учебного метода во многомспособствует использование специально организованной работой сдемонстрационными примерами. Можно выделить ряд типичных видов задач метода демонстрационныхпримеров и видов мыслительной деятельности им соответствующих:
1) трассировка алгоритма (ручная прокрутка алгоритма) – не выполняяалгоритма, определить, какую задачу он решает (умение «читать» алгоритм, «расформализация»алгоритма – переход от непонятного к понятному);
2) модификация алгоритма, определение области применимости алгоритма(навыки экспериментального исследование алгоритма – «трогание руками», ракскруткаалгоритма);
3) использование приведенного алгоритма при решении подобных задач(«связывание» и «перенос» знаний);
4) исследование эффективности / неэффективности алгоритма,построение оптимального алгоритма (теоретическое исследование).
Данные методы, во-первых, в большей степени отражают спецификудеятельности в данной области действительности, во-вторых, наиболее полноотражают все аспекты деятельности, в-третьих, в значительной степени способствуютразвитию познавательной активности учащихся. Поэтому использование методадемонстрационных примеров в процессе обучения способствует целенаправленномуинтеллектуальному воспитанию школьников.
Особое место в процессе изучения темы занимает метод учебных исследовательскихпроектов. Так, в конце изучения предложенной темы, по изучению всего материала,учащимся целесообразно предложить разработать собственную базу данных наизучаемом языке программирования. Дать описание, построить алгоритмыреляционных операций, заполнить базу данными, а также составить иреализоватьсерию запросов по созданной базе данных. При этом деятельность учащихся можетбыть организована как в форме индивидуальной работы учащегося с компьютером,так и в форме групповой работы. Завершающим этапом проекта становится егозащита и публичное обсуждение всем классом.
В качестве основной формы проведения занятий предлагается использоватьпрактические занятия, организованные в виде лабораторных практикумов, так какименно они формируют основные умения инавыки учащихся.
В лабораторном практикуме используются два вида работ:
– фронтальная, при которойучащимся предлагается одинаковый набор заданий (на первом этапепрограммирования в простейшей СУБД);
– индивидуальная, при которойученик выполняет свой вариант задания (по своему индивидуальному заданию напервом и втором этапе программирования как в простейшей СУБД, так и в болеесовременной СУБД).
Обычно совместная работа используется в случаях, когда изучаемыйматериал может вызвать у учащихся трудности. В таких ситуациях можно вначалепредложить выполнение задания общего для всей группы, отработать с ними сложныемоменты, а затем предложить индивидуальные задания. Индивидуальная работаактивизирует самостоятельно мыслить, так же общаться с другими студентами вслучае возникших трудностей. Индивидуальная работа имеет прямое отношение кколлективным методам, к которым обучающихся приучает фронтальная формаорганизации обучения. Общение является непременным условием формированияобъективных понятий, так как позволяет освободиться от субъективности. Врезультате такого общения формируется открытая познавательная позиция, являющаясякомпонентом опыта учащихся.
Одной из особенностей организации занятий по профильному курсуявляется также применение так называемой параллельной структуры урока.Интеллектуальное воспитание требует учета большого количества индивидуальныххарактеристик ребенка, таких, как психофизические и психо-эмоциональныеособенности; природные интеллектуальные способности и степень интеллектуальнойвоспитанности; скорость протекания психических процессов, темп мыслительнойдеятельности; степень самостоятельности, склонность к самостоятельной работе,умение самостоятельно мыслить; уровень подготовленности (обладание фактическимизнаниями, владение методами, сформированность умений, наличие навыков).
Перечисленные факторы в значительной мере влияют на организацию общенияв процессе урока. Это общение условно как бы разбивается на слои, где первыйслой требует активного участия учителя, второй – среднего и третий – слабого.Отметим, что при этом нет жесткой привязки «ученик – слой», она может менятьсяв ходе урока. И в каждом таком слое учитель постоянно ищет положительные сдвигив процессе деятельности учеников и осуществляет точечные воздействия, слабые посиле, но «резонансные» по характеру, которые вызывают положительную обратнуюсвязь и приводят весь этот процесс к необратимым изменениям.
Подобная многослойность общения поддерживается и многослойностьюзаданий, предлагаемых ученикам. При этом предполагается экспериментальнаяработа за компьютером как под руководством учителя, так и самостоятельно попредложенному плану. Самостоятельность в такой работе ученика еще более увеличивается,если часть фактического материала ему будет предложено искать в справочниках(печатных или электронных).
Исходя из вышесказанного, можно предложить следующую структуру изучениянового материала на уроке по теме «Базы данных»:
1. Мотивационная задача (которая не решается без нового знания).
2. Беседа учителя и учеников об основных идеях нового материала(при этом вслух говорится далеко не все – оставлены «в запасе» факты, которыеможно извлечь из справочных материалов, и закономерности, которые предстоит выявитьэкспериментально).
3. Задание для экспериментальной работы, в ходе которой детализируетсязнание нового материала.
4. Обобщение и выводы (при этом учащимся делаются записи: наначальном этапе – подробно с учителем, затем перечисляются пункты с оставлениемв тетради свободного места; в идеале эти записи выполняются самостоятельно с последующейпроверкой и обсуждением).
5. Задачи на применение нового знания, решение которых сопровождаетсяколлективным (групповым) обсуждением.
6. Обобщающее задание: «Что надо знать по этому вопросу?». Результат– записи в тетради и порядок в голове, перевод знаний в вербальную форму.Последнее проверяется в разных формах на следующем занятии.
Получается, что в единой ткани урока возникает несколько самостоятельныхлиний, которые могут переплетаться (когда группа учеников на какой-то периодобъединяется для совместной работы), а затем снова двигаться в своемнаправлении. Причем учитель для активизации познавательной деятельности скаждым учеником соединяет эти линии, руководит параллельно протекающими процессами.При этом важно, что:
– обеспечивается индивидуализация обучения;
– необходим альтернативный источник сведений (справка,возможно специально подготовленная учителем) для самостоятельного поиска фактическогоматериала;
– учитель указывает направление поиска с индивидуальнотребуемой степенью подробности;
– предусмотрены тесты для выявления недостатков, чтобыпостепенно приучить школьников к самостоятельному тестированию;
– учитель организует переход от одного слоя задания кдругому;
– учитель организует общение между учениками (коллективноеобсуждение в начале работы, знакомство класса с достижениями отдельныхучеников, организация работы в парах).
Такимобразом, использование вышеперечисленных методов обучения способствуетактивизации учебной деятельности на уроке информатики, индивидуализацииобучения, развитию самостоятельности познавательной деятельности ученика,меняет тип и характер общения между учеником и учителем, делает информатику, ив особенности обучение программированию, мощным инструментом интеллектуальноговоспитания.
2.3 Построение системы обучающих заданий по изучению основных понятийбаз данных, с целью развития познавательной активности школьников
Методологической основой построения темы по базам данных являютсяследующие концептуальные аспекты:
– индивидуализация учебной деятельности школьников – одно изважнейших условий реализации целей и задач современного образования;
– создание условий для обогащения индивидуального опыта каждогоконкретного ученика позволяет наиболее полно учитывать познавательные интересы,склонности и способности учащихся;
– использование специально разработанной системы задач, позволяющейусвоить и закрепить полученные теоретические знания, на основе которых построенлюбой алгоритм решения задач из области баз данных, а также создать условия дляучета и формирования основных компонентов опыта учащихся.
В рамках традиционного обучения информатике изучение баз данныхпредлагается по следующей схеме: сначала рассмотреть основные понятия (таблицы,поля, записи, типы данных, связи и т.д.), а затем изучать принципы работы СУБДв конкретной программе, чаще всего, Microsoft Access. При таком обучении школьники в лучшем случае осваиваюттехнологию работы в конкретной СУБД (причем строго в привязке к определеннойпрограмме) и приобретают навыки использования готовых процедур обработки информационныхмассивов данных. Но вне их понимания остается механизм организации, поиска,систематизации данных; учащиеся получают лишь представление о сути той или инойоперации по обработке информации (что она делает), но не осознают алгоритма ееработы (как она действует). В результате учащиеся не всегда могут эффективноприменить свои знания в практической деятельности, особенно если для обработкиданных используется другая, не знакомая им программа. В то же время современноеобщество требует, чтобы выпускники могли свободно ориентироваться в рамкаходной из наиболее востребованных на сегодняшнем рынке труда областейдеятельности – работе с разнообразными базами данных.
Кроме того, традиционный подход не решает целей и задачпрофильного обучения информатике. Нашей задачей было сделать методику обученияданной теме развивающей интерес не только к предмету «информатика» в целом, нои развивающей стремление к изучению темы «базы данных».
Анализируя возможность построения методики обучения информатики сцелью развития познавательной активности, мы пришли к выводу, что познавательнаяактивность наиболее полно проявляется при занятии программированием. Следовательно,при решении задач основным видом деятельности на уроке информатики должно статьпрограммирование, представляющее собой деятельность, которая в узком смыслесводится к кодированию рассматриваемого алгоритма, а в широком – являетсяметодологией информатики, то есть вычислительным экспериментом.
Программирование как средство организации обучения при изучении темыстимулирует познавательную активность и самостоятельность учащихся, способствуетиндивидуализации их деятельности на занятии, способствует развитию обучаемогочерез преодоление своих ошибок благодаря постоянной обратной связи,поддерживаемой компьютером. Оно способствует большей осознанности изучаемоготеоретического материала, поскольку требует от учащихся четкости в формализациииспользуемого материала, точности в выражении своих мыслей и т.п. Кроме того,применение программирования связано с целым рядом умений и навыков (организациядеятельности, ее планирование и т.д.), которые по праву носятобщеинтеллектуальный характер и формирование которых одна из приоритетных задачсовременной школы.
Таким образом, для развития познавательной активности учащихся приизучении баз данных необходимо разработать систему задач, решение которых предполагаетиспользование программирования.
В нашем исследовании задача рассматривается не только как средствозакрепления знаний и навыков, но и как средство формирования понятий содержанияпредложенной темы, т.е. изучение основных, фундаментальных понятий СУБДпроисходит с использованием программирования через специально разработаннуюсистему задач. Поэтому наряду с сообщением готовых знаний, обучением по образцуиспользуется проблемное изложение материала на основе целесообразно подобранныхзадач.
Для практической реализации темы содержание задач должно в максимальнойстепени отражать теоретические основы построения и функционирования баз данных.
Изучение основ СУБД должно начинаться с рассмотрения алгоритмовработы восьми основных операций:
1. Традиционные операции над множествами: объединение,пересечение, вычитание и декартово произведение (все они модифицированы сучетом того, что их операндами являются отношения, а не произвольные множества).
2. Специальные реляционные операции: выборка, проекция, соединениеи деление.
Для этого учащимся предлагаются определенные, специальным образомподобранные задачи, которые им предстоит решить, используя какой-либо языкпрограммирования (например, Turbo Pascal). Причем возможно решение задач на трех уровнях:
I уровень: задачина 8 основных операций реляционной алгебры на двумерных числовых массивах (приэтом операции сильно упрощенны, так как используются однотипные данные, безпонятия полей, записей, ключей и т.д.);
II уровень: задачи на массивах из записей (происходит некоторое усложнение засчет введения данных разных типов);
III уровень: объектно-ориентированное программирование (операции наиболееприближены к понятиям БД).
На каждом уровне обучения учащимся даются определения операций (всоответствии с принятыми упрощениями) и предлагается реализовать механизм ихработы через систему задач. Решая подобные задачи в среде программирования,ученики на самом деле реализуют механизм работы операций реляционной алгебры.Такой подход позволяет не только получить качественный материал для отработки изакрепления навыков работы с основными алгоритмическими конструкциями,использования различных алгоритмов поиска и сортировки данных, но исформировать у учащихся представление об основных понятиях и принципах работы вбазах данных. А это значит, что в дальнейшем при работе с конкретнымипрограммами СУБД (например, Microsoft Access) ученики будут понимать, как работает та или иная операция икаким образом можно, например, оптимизировать запрос к определенной базеданных. В качестве примера приведем определения операций и возможные задачи подвумерным массивам. Введем следующие операции по обработке двумерных массивов.
1) Объединение двух двумерных массивов, имеющих одинаковоечисло столбцов, – это массив, содержащий совокупность всех строк исходныхмассивов. Результирующий массив имеет то же количество столбцов, но другоечисло строк (в общем случае). При этом следует учесть, что если в массивах естьодинаковая строка (строки), то в объединение массивов эта строка войдет один раз.
Например, пусть даны массив А, состоящий из трех столбцов и двухстрок, и массив В, состоящий из трех столбцов и трех строк (рис. 1). Ихобъединением будет массив С.
2) Пересечение двухдвумерных массивов, имеющих одинаковое число столбцов, – это массив, содержащийодинаковые строки исходных массивов. Частный случай пересечения – пустой массив(в случае отсутствия общих строк). В предыдущем примере пересечением массивовбудет массив D.
3) Разность двух двумерныхмассивов, имеющих одинаковое число столбцов, – это массив, содержащий строкипервого массива, отличные от строк второго массива. В частном случае разностьмассивов А и В может совпадать с массивом А (если массивы не имеют общих строк)или быть пустым массивом (если заданы два одинаковых массива). Например,разность рассмотренных выше массивов А и В будет представлена массивом Е.
Для реализации механизма объединения, пересечения и разности массивовучащимся можно предложить следующую задачу. Даны два двумерных массива размеромп*т и l*т, заполненные целымислучайными числами. Сформировать новый массив, являющийся объединением(пересечением, разностью) исходных массивов.
Центральным моментом каждой из трех программ (для нахожденияобъединения, пересечения и разности) является проверка наличия одинаковых строкв исходных массивах. При решении этой задачи «в лоб» каждая строка одногомассива сравнивается с каждой строкой другого массива, В результате программаполучается достаточно простой. Однако временная сложность такого алгоритмапорядка n4. Поэтому перед учащимисяцелесообразно поставить вопрос об оптимизации алгоритма с целью уменьшениявременной сложности. Это будет своего рода экспериментальная работа надпрограммой, суть которой – в модификации программы. Кроме того при нахождениипересечения нужно учесть возможность получения пустого массива, а принахождении разности ученики должны обратить внимание на несимметричность этойоперации (разность массивов А и В и разность массивов В и А в общем случаеразличны).
4) Декартово произведение двух двумерныхмассивов – это массив, содержащий все столбцы исходных массивов. Врезультирующем массиве выводится итог соединения по типу «каждый с каждым».Например, если даны массив А, состоящий из трех столбцов и двух строк, и массивВ, состоящий из двух столбцов и трех строк, то их декартовым произведениембудет массив С, состоящий из пяти столбцов и шести строк.
В общем случае, если заданы массивы размерностью [l..nl, l..ml] и [1..n2, 1..m2], то результирующий массив будет иметьразмерность [l..nl*n2, l..ml + m2]. Прямое решение задачи очевидно: полный перебор по строкаммассивов. Более интересны случаи сокращения перебора (здесь можно использоватьизвестные методы: бинарный поиск, хеширование и т.д.), представляющиеэкспериментальную часть работы.
5) Выборка (селекция) – выбор подмножества строк массива по некоторому условию.Результирующий массив имеет то же количество столбцов, но другое количествострок. Эту операцию еще называют «горизонтальная выборка».
Иллюстрацией операции выборки может служить решение следующейзадачи. Дан двумерный массив размером n*m, заполненный целыми случайными числами. Сформировать новыймассив, содержащий строки исходного массива, которые удовлетворяют заданномуусловию, например, строка содержит элемент k.
Основной момент при решении этих задач – грамотное оформлениефункции, проверяющей выполнение условия для строк исходного массива. Поискнаиболее оптимального алгоритма для этой функции может составлять экспериментальныйраздел работы с программой.
6) Проекция(«вертикальная выборка») – указаниеподмножества столбцов данного массива, участвующих в формировании новогомассива. Результирующий массив имеет другое количество столбцов и, может быть,другое количество строк (исключаются одинаковые строки, которые могут появитьсяв результате проекции).
Для усвоения учащимися смысла операции проекции можно предложитьтакую задачу: дан двумерный массив размером n*m, заполненный целыми случайными числами.Сформировать новый массив, содержащий столбцы исходного массива с номерами kl, k2, k3. Алгоритм решения не вызываетсложностей, но особое внимание следует уделить исключению повторяющихся строк,которые могут появиться в результате проекции.
7) Соединение двух двумерныхмассивов, имеющих общий столбец, – это массив, который строится объединениемвсех столбцов исходных массивов для одинаковых значений общих столбцов.
Пример. Соединение массивов А и В вмассив С осуществляется по общему столбцу, который является первым в массивах Аи В.
Программная реализация соединения двух массивов может быть полученаиз решения задачи о декартовом произведении. Разница будет в том, что соединениеидет не по типу «каждый с каждым», а по одинаковым значениям общих столбцов.Кроме того, если какое-то значение общего столбца в одном массиве отсутствует вобщем столбце другого массива, то соответствующую строку результирующегомассива нужно добавлять нулями. Эти условия нужно учесть при модификациипрограммы.
8) Деление двух двумерных массивов– это массив, который строится вычитанием из множества столбцов первого массивамножества столбцов второго массива, результирующие строки формируются дляодинаковых значений общих столбцов. По сути дела, это процедура, обратнаясоединению массивов. То есть результатом деления массива С в предыдущем примерена массив В будет массив А. Поэтому и решение задачи на деление массивовбудет основано на алгоритме соединения массивов. Сложность будет состоять втом, чтобы учесть как случай деления исходного массива на массив А, так ислучай деления его на массив В.
Для усвоения рассмотренных операций учащимся может быть предложенаследующая система задач.
1. Задачи на двумерные числовые массивы:
1)Даны два двумерных массиваразмером n*m и k*m, заполненные целыми случайными числами. Сформировать новыймассив, содержащий совокупность всех строк исходных массивов (одинаковые строкине дублируются).
2) Даны три двумерных массива размером n*m и k*m, заполненные целыми случайными числами.Сформировать новый массив, содержащий совокупность всех строк исходных массивов(одинаковые строки не дублируются).
3) Даны три двумерных массива, содержащие информацию о трехфилиалах некоторой фирмы и работающих в них торговых агентах (один и тот жеагент может работать в нескольких филиалах одновременно). Каждый массивотражает данные по одному филиалу: личный номер агента, № филиала, количествопроданного товара, прибыль. Сформировать новый массив, содержащий обобщеннуюинформацию о работе торговых агентов во всех трех филиалах фирмы.
4) Даны два массива, содержащие информацию об учениках некоторогокласса: порядковый номер ученика, пол (1-мальчик, 0 – девочка), возраст, причемв первом массиве записаны только сведения о девочках, а во втором – сведения омальчиках. Сформировать новый массив, содержащий обобщенную информацию обо всехучениках класса.
5) Даны два двумерных массива размером n*m и k*m, заполненные целыми случайными числами.Сформировать новый массив, содержащий одинаковые строки исходных массивов.
6) Даны три двумерных массива размером n*m и k*m, заполненные целыми случайными числами.Сформировать новый массив, содержащий одинаковые строки исходных массивов.
7) Даны два двумерных массива размером n*m и k*m, заполненные целыми случайными числами.Сформировать новый массив, содержащий строки первого массива, отличные от строквторого массива.
8) По условию предыдущей задачи сформировать еще один массив,содержащий строки второго массива, отличные от строк первого массива.
9) Даны два двумерных массива размером n*m и к*1, заполненные целыми случайнымичислами. Найти их декартово произведение.
10) Даны два массива, содержащие информацию об учениках некоторогокласса: порядковый номер ученика, пол (1-мальчик, 0 – девочка), возраст, причемв первом массиве записаны только сведения о девочках, а во втором – сведения омальчиках. Сформировать новый массив, содержащий всевозможные пары«мальчик-девочка», которые образуют ученики данного класса.
11) Даны два массива, первый из которых содержит информацию обучениках 9а класса некоторой школы, а второй – об учениках 96 класса этой жешколы. Каждый массив состоит из следующих столбцов: порядковый номер ученика,пол (1-мальчик, 0 – девочка), возраст. Сформировать новый массив,содержащий всевозможные пары «мальчик-девочка», которые образуют ученики данныхклассов, причем пару обязательно должны составлять ученики разных классов.
12) Даны два двумерных массива, имеющие общий столбец.Сформировать новый массив путем объединения всех столбцов исходных массивов дляодинаковых значений общего столбца.
13) Даны два двумерных массива, имеющие общий столбец. Сформироватьновый массив путем вычитания из множества столбцов второго массива множествостолбцов первого массива, причем результирующие строки формируются дляодинаковых значений общих столбцов.
14) Дан двумерный массив В и двумерный массив АВ, полученный врезультате соединения двумерных массивов А и В, имеющих общий столбец.
Сформировать массив А путем вычитания из множества столбцовмассива АВ множество столбцов массива В, причем результирующие строкиформируются для одинаковых значений общих столбцов.
15) Дан двумерный массив А и двумерный массив АВ, полученный врезультате соединения двумерных массивов А и В, имеющих общий столбец.Сформировать массив В путем вычитания из множества столбцов массива АВмножество столбцов массива А, причем результирующие строки формируются дляодинаковых значений общих столбцов.
2. Задачи на комбинированный тип данных (записи)
1) Дан массив, содержащий информацию об учениках некоторой школы:фамилия, имя, отчество, класс, дата рождения, адрес (улица, дом, квартира),домашний телефон. Заполнить второй массив данными об учениках, которые:
· учатся в десятых классах;
· не имеют домашнего телефона;
· родились в один день;
· имеют одинаковые фамилии;
· живут на улице Ленина;
· учатся в одном классе;
· родились в 1985 году;
2) Багаж пассажира характеризуется количеством вещей и общим весомвещей. Дан массив, содержащий сведения о багаже нескольких пассажиров.Заполнить второй массив данными о пассажирах, которые:
· имеют более двух вещей;
· имеют багаж, состоящий из одной вещи, весом менее 20 кг;
· имеют багаж, средний вес одной вещи в котором отличается не болеечем на 0,5 кг от общего среднего веса одной вещи.
3) Дан массив о работающих в фирме: фамилия, имя, отчество, адрес(улица, дом, квартира), дата поступления на работу (месяц, год). Во второймассив записать только тех из них, кто на сегодняшний день проработал уже не менее5 лет.
4) Дан массив, содержащий информацию об учениках некоторой школы:фамилия, имя, отчество, класс, дата рождения, адрес (улица, дом, квартира),домашний телефон. Заполнить второй массив, содержащий
· фамилию, имя, класс учеников;
· фамилию и адрес тех учеников, до которых нельзя дозвониться;
· телефоны всех учеников, чья фамилия Иванов (Иванова);
· фамилию, имя и дату рождения всех учеников, у которых сегодня деньрождения;
· адреса (дом, квартира) учеников, живущих на улице Ленина;
· фамилии и имена всех учеников, которые учатся в данной школе встарших классах;
5) Дан массив данных о клиентах пункта проката: фамилия, имя,отчество, адрес (улица, дом, квартира) и что взял (только один предмет). Вовторой массив записать фамилии и имена тех клиентов, которые взяли телевизор.
6) Даны три массива, содержащие информацию о посещении ученикаминекоторой школы трех кружков (один ученик может посещать несколько кружков). Покаждому ученику того или иного кружка имеются следующие данные: фамилия, имя,отчество, класс, дата рождения, адрес (улица, дом, квартира), домашний телефон.Заполнить новый массив, содержащий обобщенную информацию об учениках,посещающих хотя бы один из вышеперечисленных кружков.
7) Даны двамассива, первый из которых содержит данные об абитуриентах, поступающих нафакультет информатики, а второй – об абитуриентах, поступающих на факультет математики.Массивы содержат следующие столбцы: фамилия, имя, отчество, дата рождения, №школы, дата окончания школы. Сформировать новый массив, содержащий обобщеннуюинформацию обо всех абитуриентах, поступающих на факультеты информатики иматематики.
8) Даны три массива, содержащие информацию о посещении ученикаминекоторой школы трех кружков (один ученик может посещать несколько кружков). Покаждому ученику того или иного кружка имеются следующие данные: фамилия, имя,отчество, класс, дата рождения, адрес (улица, дом, квартира), домашний телефон.Заполнить новый массив, содержащий информацию об учениках, посещающих все трикружка.
9) Даны два массива, первый из которых содержит данные об абитуриентах,поступающих на факультет информатики, а второй – об абитуриентах, поступающихна факультет математики. Массивы содержат следующие столбцы: фамилия, имя,отчество, дата рождения, № школы, дата окончания школы. Сформировать новыймассив, содержащий информацию об абитуриентах, поступающих и на факультетинформатики, и на факультет математики,
10) Даны три массива, содержащие информацию о посещении ученикаминекоторой школы трех кружков (один ученик может посещать несколько кружков). Покаждому ученику того или иного кружка имеются следующие данные: фамилия, имя, отчество,класс, дата рождения, адрес (улица, дом, квартира), домашний телефон. Заполнитьновый массив, содержащий информацию об учениках:
· посещающих первый кружок и не посещающих второй кружок;
· посещающих ровно один из трех кружков;
· посещающих не более двух кружков;
· не посещающих третий кружок;
11) Даныдва массива, первый из которых содержит обобщенную информацию обо всехабитуриентах, поступающих на факультеты информатики и математики, а второй – обабитуриентах, поступающих только на факультет математики. Массивы содержатследующие столбцы: фамилия, имя, отчество, дата рождения, № школы, дата окончанияшколы. Сформировать новый массив, содержащий информацию об абитуриентах,поступающих только на факультет информатики.
12) Дан массив СТУДЕНТ, содержащий информацию о студентахнекоторой группы (фамилия, имя, отчество, дата рождения, № зачетной книжки), имассив ДИСЦИПЛИНА, содержащий два столбца: код дисциплины и наименованиедисциплины. Сформировать новый массив УСПЕВАЕМОСТЬ, содержащий информацию об успеваемостикаждого студента группы по каждой дисциплине.
13) Дан массив СТУДЕНТ, содержащий информацию о студентахнекоторой группы (фамилия, имя, отчество, дата рождения, № зачетной книжки), имассив ОЦЕНКА, содержащий три столбца: код дисциплины, № зачетной книжки ирезультат. Сформировать новый массив РЕЗУЛЬТАТЫ, содержащий информацию орезультате сдачи экзамена каждого студента группы по соответствующей дисциплине(соединение массивов производится по общему столбцу – № зачетной книжки).
14) Даны два массива, содержащие информацию о размещении рекламы впериодических изданиях. Первый массив характеризует издания по следующимкритериям: №, название издания, периодичность в месяц, тираж, стажсуществования. Во втором массиве находятся данные о размещении рекламынекоторой фирмы N в рассмотренных изданиях: название издания, стаж размещения внем рекламы фирмы N, стоимость минимального объявления, количество планируемыхобъявлений в месяц, стоимость объявлений за месяц. Столбцы название издания вобоих массивах должны быть идентичны. Сформировать новый массив, содержащийобобщенную информацию о каждом издании путем объединения всех столбцов исходныхмассивов для одинаковых значений общего столбца (название издания).
15) Дан массив РЕЗУЛЬТАТЫ, содержащий информацию о результатахсдачи экзаменов студентами некоторой группы (фамилия, имя, отчество, датарождения, № зачетной книжки, код дисциплины, результат), и массив ОЦЕНКА,содержащий три столбца: код дисциплины, № зачетной книжки и результат (значениястолбца № зачетной книжки совпадают со значениями одноименного столбца массиваРЕЗУЛЬТАТЫ). Сформировать новый массив СТУДЕНТ содержащий информацию остудентах данной группы (фамилия, имя, отчество, дата рождения, № зачетнойкнижки), путем вычитания из множества столбцов массива РЕЗУЛЬТАТЫ множествастолбцов массива ОЦЕНКА для одинаковых значений общего столбца № зачетнойкнижки.
Список задач может быть продолжен, важно, чтобы при их решении уучащихся сформировались вполне определенные представления о сути рассмотренныхопераций и способах их реализации. Затем аналогичным образом (через решениезадач в среде программирования) можно рассмотреть вопросы нормализации таблиц,понятие первичного ключа и, наконец, некоторым обобщением основ работы СУБДможет стать имитация SQL-запросов.
По нашему предположению, предлагаемая организация изучения СУБД,при которой освоение фундаментальных понятий происходит за счет специальноразработанной системы задач, будет способствовать более эффективному овладениюучащимися основными навыками работы в базах данных. Решая задачи, имитирующиеработу «примитивных операций» СУБД, ученик пройдет через все этапы, присущиесоставлению программы: выдвижение гипотезы, разработка первого вариантапрограммы, исследование и экспериментальная проверка, анализ и сравнениеожидаемых и полученных результатов. В процессе этой деятельности учащиесяприобретают умения самостоятельно анализировать происходящее, планировать,сравнивать, исправлять свои ошибки, контролировать свою мыслительную деятельность,искать различные варианты решения. Все это работает на формирование опытачеловека, поэтому предлагаемое построение темы по базам данных способствуетреализации целей и задач развития познавательной активности.
Изучениеоснов СУБД основанное на таком подходе, на наш взгляд, будет в большей степениотвечать целям и приоритетным направлениям развития профильного образования вобласти информатики и способствовать развитию познавательной активностишкольников.
2.4 Экспериментальная проверка разработанной методики обучения
Основной целью экспериментального исследования являлась: проверкагипотезы, согласно которой предложенные содержание и методы обучения по изучениютемы «Базы данных» способствуют повышению уровня информационной подготовкиучащихся вобласти технологий хранения и поиска данных, а такжеположительно влияет на повышение познавательной активности учащихся.
Эксперимент проходил в 2008–2009 учебном году, проводился на базе школы№14 г. Москвы. Экспериментом были охвачены 48 учеников, из которых былисформированы экспериментальная (25 человек) и контрольная (23 человека) группы.
Перед экспериментом ставились две основные задачи. Во-первых,проверить успешность освоения учащимися разработанной темы, степень достиженияв процессе обучения темы таких целей, как повышение уровня информационнойподготовки учащихся в области технологий поиска и хранения информации, овладениефундаментальными знаниями принципов работы баз данных, а также умениямипользоваться рациональными приемами поиска, отбора, обработки и систематизацииинформации. Во-вторых, поскольку методологической основой предложенной темывыступает развитие познавательной активности, нас интересовали тенденцииизменения особенностей организации опыта учащихся, прошедших обучение по даннойтеме.
В результате организационно-подготовительного этапа экспериментабыли обозначены критерии для оценки эффективности построенной системы задач иметодики ее использования в учебном процессе, была построена модель в видекомплекса контрольных параметров эксперимента. К основным критериям относятсяследующие:
· системность знания, качество и глубина усвоения материала;
· умение ориентироваться и обоснованно принимать оптимальное решениев информационной среде;
· умения и навыки самостоятельного приобретения знаний, представленияи извлечения знаний;
· умения и навыки осуществления экспериментально-поисковой и исследовательскойдеятельности;
· информационные умения и перенесение навыков с одной предметнойобласти на другую, что позволяет более эффективно использовать компьютерноемоделирование как средство познания.
Для оценки результативности обучения по предложенной методике поокончании эксперимента учащимся была предложена контрольная работа, содержащаязадачу репродуктивного характера, задачу, требующую переноса знаний, а такжеисследовательскую задачу. Результаты выполнения итоговой контрольной работыприведены в табл. 2 и отображены на рис. 6.
Таблица 2. Распределение учащихся сучетом полученной оценкиГруппы Оценка Количество учащихся 5 4 3 2 Экспериментальная группа 8 10 5 2 25 Контрольная группа 3 4 11 5 23 Всего 11 14 16 7 48
Достоверность результатов педагогического эксперимента можнооценить на основе статистической обработки полученных данных по критерию χ2(хи-квадрат) Пирсена [16, 17]. Примем следующие гипотезы: Н0: уровень знаний иумений экспериментальной группы статистически равен уровню знаний и уменийконтрольной группы; гипотезе HI: уровень знаний и умений экспериментальной группы выше уровнязнаний и умений контрольной группы.
Вычисляемзначение статистики критерия:
/>=8,31
Выберем уровень значимости α=0,05. В данном случае с=4,значит, число степеней свободы v = с-1=3. По таблицам распределения χ2 для v = 3 и α =0,05 критическое значениестатистики Ткрит=7.82.Таким образом, выполняется неравенство Тнабл>Ткрит (8,31>7,82). Согласно правилу принятия решений нулевуюгипотезу следует отклонить и принять альтернативную гипотезу. Следовательно, сдостоверностью 95% различия в уровнях сформированности умений решать задачи побазам данных между учащимися контрольных и экспериментальных классовобусловлены не случайными факторами, а носят закономерный характер. Причинойэтого является использование в экспериментальных классах разработанной намиметодики изучения баз данных по данной теме.
В качестве критериев интеллектуального роста учащихся были взятыследующие параметры интеллектуальной деятельности:
1. Интеллектуальнаяэффективность: соотношение правильности и скорости процессов переработкиинформации. Для измерения показателя использовалась методика «Прогрессивныематрицы» Дж. Равена [23]. Значение показателей «количество правильныхответов» и «количество правильных ответов в единицу времени» дляэкспериментальных и контрольных классов представлены в табл. 3.
Таблица 3. Интеллектуальная эффективностьПоказатель Контрольная группа Экспериментальная группа Количество правильных ответов 46% 48% Количество правильных ответов в единицу времени 1,37 1,76
2. Креативность: уровень развития вербальной и невербальной креативности.По нашему предположению предлагаемая методика обучения позволяетактуализировать творческие задатки (потенциальную креативность) учащихся, а ихсистематическое использование способствует развитию творческого мышления ивоображения, а соответственно и повышению познавательной активности. Для доказательстваэтого мы включили в контрольные тесты два психологических теста на диагностикукреативности: тест С. Медника (тест отдаленных ассоциаций), предназначенныйдля диагностики вербальной креативности, которая определяется как процессперекомбинирования элементов ситуации [23], и субтест «Завершение картинок» (Complete Figures) из «Фигурной формы тестатворческого мышления Торренса» (Figural forms) для диагностики невербальной креативности, которая, в свою очередь,определяется как некоторая способность к «порождению» нового, оригинальногопродукта в условиях минимальной вербализации [23].
Такимобразом, результаты использования названных методов экспериментальногоисследования подтвердили качество обучения, а также положительные изменения вразвитии интеллектуальной деятельности, познавательной активности учащихся. Вцелом педагогический эксперимент подтвердил достоверность гипотезы ипозволил сделать вывод о возможности и целесообразности применения даннойсистемы обучающих заданий в профильном курсе информатики, и об ее эффективностис целью развития познавательной активности учащихся.
Исходя из целей и задач профильного обучения и тех знаний и умений,которые необходимы человеку в условиях информационного общества, былисформулированы цели и задачи обучения базам данных, с целью развитияпознавательной активности обучающихся, а также представлено содержание темы,разработаны требования к результатам обучения.
На основе анализа методов решения типичных задач баз данных, атакже их взаимосвязей и функций была построена система обучающих заданий для даннойтемы. Решение специально разработанной системы задач по изучению баз данныхсредствами программирования обеспечивает развитие познавательной активности.
Разработаны методические рекомендации по использованию системы задачпри изучении предложенной темы. Особая роль в организации процесса обученияотводится применению методов программирования, методов проблемного обучения, атакже таких методов обучения, как метод демонстрационных примеров, методучебных исследовательских проектов.
Результатыпедагогического эксперимента подтвердили необходимость изучения учащимисяпрофильных классов естественнонаучного и физико-математического профилей темы«Базы данных», доступность школьникам изучаемого материала, а такжецелесообразность предлагаемой методики.
Заключение
В начале работы были поставлены следующие задачи: на основеанализа современного состояния школьной информатики и тенденций ее развития,определить место и роль изучения вопросов применения технологий баз данных длярешения практических задач из разнообразных сфер человеческой деятельности вшкольном курсе информатики; а также разработать методические рекомендации потемы «Базы данных» на основе применения системы задач, обеспечивающей развитиепознавательной активности учащихся.
Данное исследование показывает, что применение разработанной системызадач по теме «Базы данных» позволяет более эффективно реализовать цели изадачи современного образования в области информатики в условиях введенияпрофильного обучения на старшей ступени средней школы. Кроме того, изучениеданной темы несет в себе огромный образовательный потенциал, посколькуразработанная система задач позволит повысить математическую и алгоритмическуюкультуру, привить интерес к информатике через показ, как принципов работы СУБД,так и эффективных решений с помощью компьютера задач реальных баз данных.
Основные результаты, полученные в исследовании, можно сформулироватьследующим образом:
Определена роль задачи как основного средства обогащения опыташкольников, сформулированы требования к построению системы обучающих заданий, создающейусловия для учета познавательных интересов и склонностей учащихся, а также дляформирования основных компонентов интеллекта школьников.
На основе системы обучающих заданий, разработана методика преподаваниятемы «Базы данных», реализация которой в профильном курсе информатики даетвозможность ученику выбирать уровень изучения материала, способствует учету иразвитию индивидуальных образовательных возможностей, положительно влияет наразвитие интеллектуальной деятельности, познавательной активности учащихся.
Экспериментально подтверждено, что использование системы заданийпо теме «Базы данных» способствует:
– повышению уровня информационной подготовки учащихся в областитехнологий хранения и поиска данных, в частности овладению фундаментальнымизнаниями принципов работы баз данных, создающими основу для освоения новыхтехнологий, а также умениями пользоваться рациональными приемами поиска,отбора, обработки и систематизации информации;
– положительным изменениям особенностей организации опытаучащихся, а следовательно, развитию познавательной активности учащихся;
– удовлетворению индивидуальных образовательных потребностейи интересов школьников;
– усилению межпредметных связей изучаемой темы с другими наукамии высокой прикладной направленности;
– приобретению учащимися опыта творческой деятельности в процессеработы с информационными массивами.
Проведенное исследование не претендует на исчерпывающее решениеобозначенной проблемы. В качестве его продолжения предполагается дальнейшееизучение возможности применения разработанной методики к преподавания другихразделов курса информатики, может быть, не только в области профильного, но иосновного образования.
Списоклитературы
1. Абульханова,К.А. Психология и сознание личности (проблемы методологии, теории иисследования реальной личности): избран. психол. труды [Текст] / К.А. Абульханова //Гл. ред. Д.И. Фельдштейн. – Москва – Воронеж: МОДЭК, 1990. 224 с.
2. Абульханова-Славская,К.А. Стратегия жизни. [Текст] / К.А. Абульханова-Славская // М.:Мысль, 1991. 299 с.
3. Ананьев, Б.Г. Избранныепсихологические труды в 2-х т. [Текст] / Б.Г. Ананьев // М., 1980.
4. Анохин, П.К. Очерки пофизиологии функциональных систем / П.К. Анохин [Текст] // Медицина,1975.
5. Батищев,Г.С. Деятельностная сущность человека в современной философии. [Текст] / Г.С. Батищев //М., 1990.
6. Басин, Ф.В. Проблемабессознательного [Текст] / Ф.В. Басин // М., Медицина, 1968.
7. Бешенков, С.А.Дидактические основы профильного обучения информатике [Текст]: автореф. дис. д-рапед. наук / С.А. Бешенков – М, 1993.
8. Богомолова, Е.В. Методикаизучения способов интеграции информационных технологий в профильном курсеинформатики гуманитарных классов средней школы [Текст]: дис. канд. пед. наук / Е.В. Богомолова.– М., 1999.
9. Богоявленская, Д.Б. Путик творчеству [Текст] / Д.Б. Богоявленская // М., 1981.
10. Бутова,Н.В. Содержание профильного курса информатики для средних профессиональныхучебных заведений [Текст]: дис. канд. пед. наук / Н.В. Бутова. – Курск,2002
11. Васенина, Е.А. Общениена уроке информатики [Текст] / Е.А. Васенина, С.М. Окулов //Информатика и образование. – 2004. – №8. – С. 12–18.
12. Выготский, Л.С.Психология развития как феномен культуры: избран. психол. труды. [Текст] / Л.С. Выготский //Под ред. М.Г. Ярошевкого. – Москва-Воронеж: МОДЭК, 1996. 512 с.
13. Галыгина, Л.В. Изучениеинформационных и коммуникационных технологий в профильных курсах информатики[Текст]: дисс….канд. пед. наук / Л.В. Галыгина. – М., 2001.
14. Гейн, А.Г. Изучениеинформационного моделирования как средство реализации межпредметных связейинформатики с дисциплинами естественнонаучного цикла [Текст]: автореф. дис. д-рапед. наук / А.Г. Гейн. – М., 2000.
15. Горлицкая,С.И. Метод проектов в развивающем обучении информатике [Текст]: дисс. канд. пед.наук / С.И. Горлицкая. – М., 1995.
16. Грабарь, М.И. Измерениеи оценка результатов обучения [Текст] / М.И. Грабарь. – М.: ИОСО-РАО,2000.
17. Грабарь, М.И. Применениематематической статистики в педагогических исследованиях. Непараметрическиеметоды [Текст] / М.И. Грабарь, К.А. Краснянская – М.: Педагогика,1977.
18. Давыдов,В.В. Теория развивающего обучения. [Текст] / В.В. Давыдов // М.:ИНТОР, 1996. 544 с.
19. Давыдова,Н.А. Технология формирования содержания образования по информатике в профильныхклассах общеобразовательных школ [Текст]: дис…. канд. пед. наук / Н, А. Давыдова.– Челябинск, 2002.
20. Данилина,И.И. Обучение информатике в условиях профильной дифференциации (на примерекурса экологической направленности) [Текст]: дис. канд. пед наук / И.И. Данилина– Екатеринбург, 1998.
21. Дейт,К.Дж. Введение в системы баз данных [Текст] / К.Дж. Дейт: пер. с англ. – 6-еизд. – Киев; М.: ДИАЛЕКТИКА, 1998. – 784 с.
22. Джидарьян,И.А. Категория активности и ее место в системе психологического знания. [Текст]Категории материалистической диалектики в психологии. / И.А. Джидарьян //М.: Наука, 1988. С. 56–87.
23. Дружинин, В.Н.Психология общих способностей. [Текст] / В.Н. Дружинин. – СПб.: Питер,2000. – 368 с.
24. Захарова, Т.Б.Профильная дифференциация обучения информатике на старшей ступени школы [Текст]/ Т.Б. Захарова. – М.: Педагогика, 1997. -212 с.
25. Зильберман, Б.Г. Проблемныезадания в процессе изложения новых знаний, как средство развития познавательнойсамостоятельности учащихся школы. [Текст] / Б.Г. Зильберман // Автореф.канд. дисс. М., 1969.
26. Золотова,С.И. Практикум по Access [Текст] / С.И. Золотова // Информатика иобразование, 2002. №9, №12; 2003, №1–3, №5.
27. Информатика.10–11 класс. [Текст] / Под ред. Н.В. Макаровой. – СПб: Питер, 2000.
28. Информатика.Базовый курс для 7–9 классов. [Текст] / Под ред. Семакина И.И др. – М.:Лаборатория базовых знаний, 1999.
29. Каган, М.С.Человеческая деятельность. Опыт системного анализа. [Текст] / М.С. Каган //М.: Политиздат, 1974. 328 с.
30. Каган, М.С.Философская теория ценностей. [Текст] / Каган М.С. // СПб., ТОО ТК «Петрополис»,1997. 205 с.
31. Калошина,И.П. Структура и механизмы творческой деятельности. [Текст] / Калошина И.П. //М., 1983.
32. Климов, Е.А.Индивидуальный стиль деятельности. [Текст] / Е.А. Климов // Казань,1969.
33. Колягин,Ю.М. Профильная дифференциация обучения математике [Текст] / Ю.М. Колягин[и др.] // Математика в школе. – 1990. – №4.
34. Коляда, Е.П. Развитиелогического мышления учащихся-подростков на основе межпредметных задач(математика, информатика) [Текст]: дисс. канд. пед. наук / Е.П. Коляда. – Саратов,1996.