ЭНЦИКЛОПЕДИЯ УЧИТЕЛЯ ИНФОРМАТИКИ

I. Дидактика и информатика

4. Дидактическое обоснование школьного курса информатики

Модель выпускника школы информационной эпохи

Формирование новой экономической базы (новых производительных сил) и как следствие новых производственных отношений представляет собой важнейшую проблему современности — информатизацию общества. К поколению людей, живущих и действующих в условиях нового общества, информатизация предъявляет новые требования — владеть определенными знаниями, умениями и навыками практического использования полученных знаний и умений, которые на предшествующих этапах развития могли считаться необязательными или, во всяком случае, не первоочередными.

Большинству людей, использующих вычислительную технику в повседневной работе или в быту, знакомство с понятийными механизмами информатики или структурой программных систем необходимо не в большей мере, чем телезрителю нужны технические подробности устройства телевизора. Но для эффективного использования возможностей компьютеров при любой форме взаимодействия с ними совершенно необходимо владеть определенными навыками умственных действий и пониманием свойств основного объекта информатики — информации. Неудивительно поэтому, что объективно обусловленное появление, распространение и совершенствование вычислительных машин — основных инструментов информационного общества — непосредственно отразились на образе деятельности и мышления тех людей, которые в силу своей профессии первыми осознали революционизирующую роль новых информационных технологий. Речь идет о программистах.

Определяя первоочередные цели созданной им группы школьной информатики в Сибирском отделении АН СССР, академик А.П. Ершов предложил построить модель выпускника школы эпохи информационного общества как совокупность знаний, умений и навыков⁹, востребованных современным обществом и необходимых молодому человеку информационной эпохи. Такая модель могла бы стать ориентиром для определения целей и содержания информатизации отечественного образования. Обоснование школьного информатического образования должно было стать этапом решения этой проблемы. Несомненно, что среди аргументов такого принципиального обновления системы школьного образования необходимо было учитывать и условия экономического положения страны, и даже военно-политические условия существования государства, однако отказаться от дидактического обоснования школьной информатики означало бы замену научного решения проблемы его волюнтаристским, а потому бесперспективным эрзацем.

Прототипом будущей модели А.П. Ершов назвал программиста: к этому времени уже была написана его статья “О человеческом и эстетическом факторах программирования”, где он писал: “Программист обязан обладать способностью первоклассного математика к абстракции и логическому мышлению в сочетании с эдисоновским талантом сооружать все, что угодно из нуля и единицы, он должен соединять в себе аккуратность бухгалтера с проницательностью разведчика, фантазию автора детективных романов с трезвой практичностью бизнесмена, а кроме того, иметь вкус к коллективному труду, быть лояльным к организатору работ и так далее... Программист — солдат второй промышленной революции и как таковой должен обладать революционным мышлением и мужеством” ([5]).

Не случайно образ мышления этих специалистов, который стал актуальным именно в процессе становления информационного общества, на первых порах был назван программистским. Термин “программистский стиль мышления” (а этот стиль эмпирически наблюдался психологами, которые исследовали поведение людей, связанных с вычислительными машинами) отражает значительную роль программистов в формулировке и решении важнейшей социальной задачи — формировании нового поколения людей, способных активно жить в условиях нового информационного общества.

Умения и навыки операционного стиля мышления

Забегая вперед, скажем, что позднее А.П. Ершов предложил заменить название программистского стиля мышления на “операционный”, подчеркивая тем самым его конструктивность и умение подразделять (структурировать) описание сложного действия на составляющие его операции. Иными словами, в этом новом определении термина были зафиксированы две важные составляющие характеристики операционного стиля мышления — алгоритмическая составляющая в описании информационного процесса и его пооперационная технологичность. Еще позднее термин “операционный стиль мышления” был вытеснен уточняющим понятием — компетентность (информатическая компетентность), главной чертой которой является переход к иной системе оценок качества обучения: при так называемом “знаниевом подходе” качество обучения измеряется количеством знаний, накопленных учеником в ходе обучения, тогда как компетентностный подход, не умаляя роль знаний, оценивает в качественной характеристике обучения в первую очередь умение использовать, внедрять в практику имеющиеся знания. Впрочем, внимательно посмотрев на перечень умений и навыков, включенных в операционный стиль мышления (см. ниже), нетрудно обратить внимание на то, что в ершовской трактовке операционный стиль мышления шире, чем и часто упоминаемое сегодня в дидактической литературе алгоритмическое мышление, и понятие информатической компетентности.

Итак, назовем некоторые из умений и навыков, составляющих операционный стиль мышления.

1. Умение планировать структуру действий, необходимых для достижения цели при помощи фиксированного набора средств.

Когда компьютерный пользователь описывает алгоритм задачи, он, представляя себе цель решения задачи — конечный результат, конструирует программу (в широком смысле этого слова), т.е. план действий, являющийся последовательностью отдельных стандартных операций. Организуя структуру действий, пользователь должен спланировать не только действия как таковые, но и используемые в них информационные ресурсы.

2. Умение строить информационные модели для описания объектов и систем.

Хотя современные информационные и программные системы предоставляют пользователю значительные удобства для описания данных, всегда очень важно представлять, к каким классам объектов относятся описываемые величины, каковы их взаимосвязи в решаемой задаче. Имея такие представления, пользователь может найти наиболее эффективные реализации решений. В построении моделей важен навык формализованного описания объектов и связей. Столь же важно умение систематизировать информацию вообще и информационные модели, в частности.

Значение этого навыка постоянно растет в информатических приложениях (базы данных, электронные таблицы, редакторы…), основу которых составляют информационные модели. В информационной модели отражаются все существенные для решения поставленной задачи свойства объектов в их взаимодействии.

3. Умение организовать поиск информации, необходимой для решения поставленной задачи.

Решение задачи становится более эффективным только тогда, когда правильно определен объем информации, необходимой для ее решения, и правильно организован ее поиск. Навыки использования многообразных поисковых механизмов выходят за рамки собственно программирования. Огромные информационные фонды, доступные по глобальным сетям, делают исключительно важным умение правильно определить, какие именно сведения необходимы и по каким признакам можно организовать их поиск.

4. Дисциплина и структурирование языковых средств коммуникации.

Эти важные качества человеческого мышления (и поведения) означают умение правильно, четко и однозначно сформулировать мысли в понятной собеседнику форме и правильно понять информационное сообщение.

Отсутствие такой дисциплины в общении людей компенсируется способностью человека к сопереживанию. Это позволяет правильно понять недосказанную или нечетко выраженную мысль. Компьютер, вообще говоря, не обладает такой способностью, и любая неточность в формулировке задания влечет искажение смысла и ошибку.

Программист должен работать с компьютером, учитывая уровень его обученности: с системами низшего уровня (обладающими незначительным программным обеспечением) приходится общаться на уровне описаний “микродействий” машинных операций; с более развитыми системами общение оказывается возможным с помощью укрупненных операций (функций и процедур); в системах, богато оснащенных программным обеспечением, программист может конструировать свою программу из модулей — готовых программ. Впрочем, и пользователю, не являющемуся профессионалом в программировании, для эффективного общения с компьютером важно уметь “запроцедурить” часто используемые конструкции, чтобы далее пользоваться ими как элементарными командами.

5. Навык своевременного обращения к компьютеру при решении задач из разных предметных областей.

Если этот навык не выработан (не доведен до уровня привычки), то даже человек, осознающий актуальность отмеченных выше умений и навыков, может не догадаться обратиться к компьютеру, если такая задача прямо не сформулирована. Часто можно наблюдать, как пользователь, сидящий у экрана современного компьютера, тянется к карандашу и листочку бумаги (в лучшем случае — к калькулятору), чтобы сделать тривиальные вычисления или промежуточные записи.

6. Умение организовать взаимодействие с компьютером и его периферийными устройствами (клавиатура, мышь, сканер, цифровой ввод с камеры…).

Формирование перечисленных навыков у всех тех, кто соприкасается с вычислительной техникой, т.е. практически с подавляющим большинством людей на планете, представляется необходимым для обеспечения эффективного использования ресурсов современного информационного общества.

Формирование операционного стиля мышления и компетентности как социальная проблема

Особенности операционного стиля мышления первоначально связывались с необходимыми для профессионального программиста навыками и умениями, позволяющими представителям этой профессии (а также пользователям-непрофессионалам) активно использовать мощный инструмент нового времени — компьютер. Привязываемые к одной (хотя и перспективной) специальности, эти навыки казались узконаправленными, технологическими. Впрочем, даже эта их оценка заставила говорить о важности такой психологической категории, как операционный стиль мышления, в связи с широким и постоянно растущим распространением компьютеров и их высокой, быстро растущей производительностью.

Но хотя тезис о необходимости изучения информатики в общеобразовательной школе верен (речь об этом пойдет ниже), аргументация этого тезиса лежит вне проблем профессиональной подготовки программистов. Действительно, роль перечисленных выше умений и навыков оказывается намного значительнее “технологических” знаний, которые позволяют поднять производительность компьютерной техники и эффективность ее использования (при всей экономической важности задачи). В философском, социальном и педагогическом аспектах каждый из них имеет самостоятельное (и очень важное) значение в системе умственных действий, необходимых современному образованному человеку.

Так, умение планировать структуру целенаправленных действий необходимо в каждом научном исследовании, в любом производстве, в армии, в общественной жизни, в быту. Особенно важно уметь планировать свою деятельность для педагога: план представляет собой определяющий документ в деятельности учителя.

Умение строить информационные модели — это лишь частный случай умения правильно строить модели вообще. Это умение необходимо в любом научном исследовании, в любой конструкторской или технологической разработке, когда созданию нового объекта (быть может, очень дорогого или опасного) должен предшествовать этап моделирования. Модель ученика как системы усвоенных знаний, умений, навыков и компетенций — это объект дидактики.

Умение организовать поиск информации необходимо в любой научной, творческой, технической работе, независимо от того, где и как хранится информация: в архиве, в библиотеке, в памяти компьютера. Актуальность умения находить необходимую информацию в любой встретившейся ситуации связана с осознанием в педагогике невозможности в рамках школьного образования передать молодому человеку весь фонд знаний, накопленных человечеством за тысячелетия, в этих условиях молодого человека надо научить учиться. Этот тезис — обоснование провозглашаемого дидактикой принципа непрерывного образования.

Дисциплина общения людей ничуть не менее важна, чем межмашинные или человеко-машинные коммуникации. Отсутствие такого качества существенно затрудняет диалог людей. Обычно в обществе высоко ценят тех, кто способен найти общий язык с каждым собеседником. Преподавателю особенно важно строить свои высказывания из выражений, понятных конкретному контингенту учеников: об одном и том же факте можно говорить с третьеклассником, со студентом-выпускником или профессором университета. Однако в каждом из этих случаев информация будет передана разными порциями, в соответствии с уровнем эрудиции собеседника.

Умение инструментировать свою деятельность, т.е. находить в каждой ситуации адекватные средства для решения поставленной задачи, важно вне зависимости от того, какие инструменты находятся в распоряжении человека — записная книжка, логарифмическая линейка, калькулятор. На примере компьютеров необходимость такого качества становится еще более наглядной.

Параллели “технологических” умений и навыков, характеризующих программистский стиль мышления, с одной стороны, и общезначимых умений и навыков операционного мышления, с другой, приведены здесь не случайно. Навыки операционного стиля мышления, хотя и выглядят непосредственным продолжением и расширением “технологических” умений общения с компьютером, имеют общекультурную ценность и нужны в современном информационном обществе каждому человеку, независимо от прикладных задач его профессиональной деятельности. Именно поэтому формирование этих навыков должно быть возложено на массовую общеобразовательную школу.

Дату решения социально-политического вопроса о постановке школьного курса информатики в общеобразовательной школе можно указать точно — 1985 год, год широкой реформы советского образования, одним из разделов которой стала информатизация образования.

Такая глобальная социальная задача — подготовка поколений молодых людей с новым стилем мышления — не могла быть сформулирована и поставлена раньше, поскольку для формирования перечисленных выше умений и навыков не существовало никаких научно обоснованных методик, рекомендаций, программ, технических и кадровых ресурсов. Более того, такая задача и не могла быть решена в рамках традиционных школьных дисциплин, так как ни одна из научных дисциплин, чье содержание отражено в школьных предметах, не обладает достаточно развитым концептуальным запасом для выполнения соответствующих действий. Ни гуманитарные дисциплины, ни биологические науки, ни физика, астрономия или химия, ни даже математика не имеют в своем составе такой системы понятий, которая позволила бы в полном объеме сформировать умения и навыки операционного стиля мышления.

И только информатика может предложить обществу такой столь необходимый дидактический инструментарий.

Общая схема обоснования школьной информатики

В самом деле, для планирования структуры действий в информатике могут быть использованы разнообразные управляющие структуры — последовательности, ветвления, циклы, вспомогательные алгоритмы (подпрограммы), рекурсии.

Для информационного моделирования объектов, процессов и систем эффективно применяются разнообразные структуры данных — от простых структур, используемых в управлении исполнителями и в языках программирования, до развитых иерархических, сетевых, реляционных и процедурно-дедуктивных систем.

Для структурирования процессов общения активно используется аппарат подпрограмм (процедур и функций) и макросредства.

В задачах информационного поиска незаменимы разнообразные поисковые механизмы — от простого перебора до сложных поисковых механизмов в поисковых системах и системах управления базами данных.

Для инструментирования деятельности, т.е. повышения эффективности труда (в первую очередь ранее не автоматизировавшегося интеллектуального труда), очень важно использование систем прикладных программ, из которых, как из набора детских кубиков, можно конструировать действенные и производительные средства для решения задач в своей предметной области.

Таким образом, путь от концептуальной базы информатики до социальной задачи информационного общества — формирования современного стиля мышления у целого поколения — можно несколько условно представить схемой, суммирующей логику обоснования школьной информатики.

Проблема формирования стиля мышления, адекватного требованиям современного информационного общества, по праву может считаться главным аргументом в обосновании школьного курса информатики. Главным, но не единственным. Наряду с мировоззренческими аспектами информатического образования школьников не меньшую значимость имеют аспекты технологические: вступающих в жизнь молодых людей надо научить использованию информационных технологий — инструментарию существующих систем и средств информационного общества. Распространенность компьютеров, микропроцессоров, роботов, прикладных программных и информационных систем сегодня столь значительна, что умение использовать их в повседневной жизни становится элементом общей культуры человека. В диалектическом развитии стратегических целей школьной информатики лозунг всеобщей компьютерной грамотности, провозглашенный на первом этапе школьной информатики, постепенно вытесняется более актуальным лозунгом информационной культуры.

В многочисленных прикладных областях компьютер продемонстрировал свою возможность автоматизировать различные виды деятельности человека. Педагоги отчетливо ощущают это в своей предметной области — школьной педагогике.

Дидактические качества компьютера сделали его эффективным инструментом на уроках по всем без исключения школьным предметам — от математики до физкультуры. Поэтому естественно возникает еще одна важная цель информатизации школьного учебного процесса: совершенствование частных методик и, в силу межпредметных связей, совершенствование содержания школьных предметов под концептуальным (теоретическим) и инструментальным (практическим) влиянием информатики.

Становление школьного курса информатики связывается не с модой на компьютеры, не с престижностью компьютеризованного учебного заведения, не с широким распространением информационной техники, а с концептуальным и инструментальным запасом информатики как естественно-научной дисциплины, способной сформировать умения и навыки, совокупность которых образует операционный стиль мышления и соответственно — информатическую компетентность.

Следовательно, курс информатики в школе надо рассматривать как положительную и конструктивную реакцию системы образования на социальный заказ современного информационного общества. Ясно, что в столь широкой, социальной постановке речь идет не об отдельных элитных, специализированных или профессиональных учебных заведениях, а о массовой общеобразовательной современной школе.

⁹ Эти термины, используемые и воспринимаемые зачастую на бытовом уровне, имеют достаточно строгие определения в дидактике:

знание — форма существования и систематизации результатов познавательной деятельности человека; знание — это верное отражение действительности в сознании человека; существует несколько уровней знания: от простой констатации факта до научного объяснения познаваемого явления;

умение — способность выполнять действия, приобретенная в результате обучения или жизненной практики; в дальнейших упражнениях умение может перейти в навык;

навык — автоматизированное действие (см. умение), подконтрольное сознанию и выработанное путем упражнений; при длительном отсутствии упражнений навык постепенно утрачивается.

Продолжение