Курс «Информатика» для школ и

ОРИЕНТИРОВАННЫЕ НА ГУМАНИТАРНЫЕ ЗНАНИЯ

Концепция информатики как профильно-ориентированной учебной дисциплины для гуманитарной школы проработана в целом слабее, чем для школ математической и естественно-научной ориентации. Еще раз подчеркнем, что, говоря об информатике в гуманитарной школе, мы имеем в виду профильно-ориентированные курсы, базирующиеся на базовом курсе информатики, который не имеет существенных видовых отличий в школах различной профильной ориентации.

В данном параграфе мы опишем два возможных профильных курса указанной направленности и элементы методики их реализации.

классов гуманитарного профиля

Разработчики описанного ниже курса — И. Г. Семакин и Е.К.Хеннер. Основные концептуальные положения, лежащие в основе курса:

1. Курс реализует продолжение базового курса информатики, ориентированного на гуманитарную школу.

2. Данный курс не является узкоспециализированным. Основные цели курса — общеобразовательная и развивающая.

3. Область знаний, которую затрагивает данный курс — гуманитарные знания в целом. Образовательные области, на которые курс ориентируется:

— «Филология» (предметы: русский язык, литература, иностранные языки);

— «Обществознание» (предметы: история, обществознание, география, экономика).

4. Курс ориентирован на школу с углубленным изучением гуманитарных дисциплин и, следовательно, базируется на серьезном отношении к гуманитарному образованию — важном компоненте общественного бытия и сознания. При получении гуманитарного образования проблемы выработки понятий и навыков в систематизации информации, системного мышления играют первостепенную роль, и данный курс должен этому способствовать.

5. Технологические вопросы, имея в курсе должное отражение, не являются его основой. Из технологических аспектов в первую очередь рассматриваются: технология работы с текстовой и графической информацией, технология хранения и поиска информации в базах данных, технология поиска информации в компьютерных сетях, технология табличной обработки числовой информации.

6. Курс является уровнево-дифференцированным, что соответствует требованиям современной школы и сделает его более «пластичным», гибким в реализации.

7. Курс является преемственным по отношению к базовому курсу информатики. Преемственность поддерживается на уровне общих содержательных линий, при опоре на знания и умения, полученные при изучении базового курса.

Ниже даны рекомендации по изучению отдельных тем курса.

Тема «Введение в информатику»

Несмотря на то, что эта тема номинально присутствует в любом разумном варианте базового курса, она заслуживает углубленного изучения.

Прежде всего, обсуждают различные точки зрения на то, что представляет собой современная информатика. Плюрализм в данном случае естественен, ибо информатика молода и формирование ее продолжается. Обсудите предельно широкое толкование информатики как совокупности «компьютерных наук» (Computer Science) и теоретических компонент, включая кибернетику, а также более узкие подходы. Подчеркните, что, несмотря на наличие разных точек зрения, представление об информатике в основном сформировано. Важно также донести до учащихся то, что информатику не следует относить к одной из категорий наук типа «естественные», «математические», «гуманитарные», поскольку она является фундаментальной наукой, которой присущи черты каждой из перечисленных категорий, и поскольку в своих приложениях информатика в равной мере необходима естественникам, гуманитариям и, наконец, просто людям практической деятельности, не имеющим отношения к науке. Еще одно важное обстоятельство, которое следует всячески подчеркивать, — переплетение в информатике науки и технологий, что существенно отличает ее от математики.

То обстоятельство, что информация стала общественным ресурсом, что социальные последствия информатизации определяют развитие техники, экономики, социальной сферы, лучше всего раскрыть на многочисленных примерах, в большом числе присутствующих в цитированной ниже литературе.

Сознание многоплановости понятия «информация» весьма важно для гуманитариев. Обычно в базовом курсе основные усилия при обсуждении информации связаны с ее измерением. Это объяснимо, но порождает определенный математический и технический уклон. В данном курсе вполне уместно обсуждение различных уровней представления об информации, включая аксиологический подход, исходящий из ценности и значимости информации, семантический подход и связь информадии с тезаурусом, философский подход и соответственно функциональную и атрибутивную концепции информации. Все эти вопросы требуют и от учителя, и от учащихся значительных усилий, но их появление с самого начала оправдает гуманитарный характер курса и придаст ему должный теоретический уровень. Еще большей подготовленности требует обсуждение связи информации и физической энтропии, часто трактуемой весьма вульгарно; возможно, на данном этапе это обсуждение нецелесообразно.

По форме организации учебного процесса данная тема скорее всего является чисто лекционной и может сопровождаться, в качестве отчетного мероприятия, подготовкой и защитой реферата (к которому следует предъявить и высокие технические требования по оформлению в современном текстовом редакторе).

Изучение дополнительного материала открывает благодатные возможности для углубления гуманитарной окраски курса. Информатика, как это часто декларируется, действительно близка к лингвистике, но в школьном курсе обычно не находится места для доказательства этого утверждения. Проведите вводную беседу, в которой проиллюстрируйте тезисы:

• любая обработка информации при помощи компьютера может интерпретироваться как обработка конечного текста, записанного средствами некоторого формального языка, у которого есть алфавит и набор синтаксических и семантических правил (заодно придется углубиться в понятия синтаксис и семантика);

• у естественных языков уровень формализации гораздо ниже, чем у машинных языков обработки данных (формальных языков), и почему это так.

Далее расскажите о проблемах математической лингвистики и, в первую очередь, о таком ее прикладном аспекте, как машинный перевод. Завершением изучения темы может стать защита учащимися рефератов по таким вопросам, как формальные грамматики, программы перевода с языка на язык, прикладная лингвистика. Поскольку подготовка таких рефератов требует немало усилий, эту защиту можно перенести на некоторое время после завершения темы.

Проблемы информационного общества также заслуживают изучения. Здесь следует углубиться в социальные и экономические проявления информатизации. Вводную беседу можно посвятить следующим аспектам вопроса:

• что понимают разные авторы под информационным обществом;

• информационное общество не следует идеализировать и оценивать вульгарно в терминах «хорошо-плохо», это общество со своими сложнейшими социальными и экономическими проблемами;

• социальные последствия глобальной информатизации общества;

• экономические и промышленные аспекты;

• правовые аспекты и др.

По каждому из этих вопросов уместна разработка рефератов, проведение уроков в форме диспутов (разумеется, после предварительной подготовки к ним учащихся).

Содержание практической работы при изучении этой темы целесообразно свести к следующим действиям:

• повторение (практическое) основных приемов работы в операционной системе и с текстовым редактором Word;

• подготовка рефератов по теме главы с использованием Word.

Тема «Систематизация информации»

Первый раздел этой темы — введение в системологию. За методическими рекомендациями по изучению этой темы отсылаем к главе 13.

Вслед за этим приступают к изучению информационных моделей, в которых информационные связи между объектами отражены определенными формальными способами. Таким образом, от общих идей системологии учащиеся переходят к собственно информатике. Из возможных определений понятия «информационная модель» можно ограничиться следующим, не претендующим на особую детализацию: информационная модель объекта — это его описание. Однако предметом науки может быть не всякое описание, а лишь прошедшее ту или иную формализацию, т.е. описание «по правилам». Из таких формализованных информационных моделей уместно рассмотреть вначале информационные модели на графах. Введите понятие графа и связанные с ним понятия вершина, ребро и т.д. Опираясь на литературные и исторические факты, постройте неориентированные связные графы — деревья, ориентированные графы, отобразите в виде графов элементы биологической классификации и т.д. Основная цель этих действий — выработать представление о простейших информационных моделях и сформировать элементарные навыки их построения.

Далее уместно перейти к изучению информационных моделей, которые составляют основу современных баз данных, т.е. табличных, иерархических и сетевых моделей представления данных.

Табличные информационные модели изучаются в базовом курсе информатики. Они наиболее просты (или, по крайней мере, привычны, благодаря обыденности использования различных прямоугольных таблиц). Следует напомнить учащимся, как в целом устроены таблицы, и какие виды информационных связей в них заложены. Расскажите о типизации таблиц и приведите примеры таблиц типа «объект-свойство» и типа «объект-объект». Поскольку изучаемый курс есть курс второго уровня, то естественно ожидать от него не только знакомства с табличной формой представления информационной модели, но и выработки навыков самостоятельного структурирования информации, расположенной «кучей», в таблицу, причем разными способами в некотором осмысленном порядке. Кроме того, желательно освоить более сложные типы таблиц. Например, если описываются пары объектов и свойств у пары объектов несколько, то возникает таблица типа «объекты-объекты-много». Она графически выглядит существенно сложнее, ее колонки разбиты на подколонки, имеющие наряду с колонками собственные названия, родственные названиям основных колонок, и т.д. Навыки систематизации информации в такие таблицы тоже полезны. Что же касается содержательного материала, то его в данном случае естественно базировать на исторической или литературной основе.

В базовом курсе информатики не рассматривают, как правило, иерархические и сетевые модели представления данных. Тем не менее они часто возникают естественным образом из содержательной стороны задания по структурированию информации. Для введения в иерархические модели представления данных приводят примеры иерархических отношений: родители — дети, учителя — учащиеся и т.д. Если надо информацию о подчиненных объектах расположить так, чтобы эта подчиненность была очевидной, то естественно сделать это в следующей графической форме (рис. 16.1):

Рис. 16.1. Информация о подчиненных объектах

При этом каждая запись является структурированной, т.е. состоит из нескольких полей, аналогичных строке таблицы.

Существенно донести до учащихся следующее: информацию, структурированную в иерархической форме, чаще всего можно структурировать и в табличной. Например, в таблице можно предусмотреть поле (колонку), в которое заносятся сведения об иерархическом соотношении информации в разных строках. Вопрос о способе структурирования решается, как правило, исходя из назначения информационной модели. Ведь мало просто как-то расположить информацию — потом последуют операции поиска по некоторому признаку (ключу), и именно в этот момент и проявятся достоинства и недостатки избранного способа структурирования.

Изображенная выше схема иерархического соотношения данных является простейшей. Если у подчиненных объектов, изображенных на ней, есть свои подчиненные объекты, то возникает дерево. Иерархия в этом случае задается уровнями дерева. Соответствующие примеры есть во многих руководствах, названных ниже.

Далее ставят вопрос: а как строить информационную модель в случае, когда объекты связаны друг с другом системой отношений, не сводимых к иерархии или неудобных для оформления в таблице (в силу сложности и многочисленности отношений)? Приведите пример: отобразить наглядно связи, существующие между учителями и учащимися школы, так, чтобы было видно, какой учитель работает с какими учащимися, и наоборот — какие учителя у каждого учащегося. При таком задании естественным образом возникает сетевая модель со сложной структурой. Впрочем, это же задание можно свести к совокупности деревьев, т.е. иерархических структур.

Надо заметить, что хотя с формальных позиций все три вида моделей равно интересны, наибольшее практическое значение в данном курсе играет реляционная форма представления отношений между данными — хотя бы в силу того, что наиболее популярные СУБД, без которых компьютерная реализация таких моделей затруднительна, нацелены на создание и обработку именно реляционных баз данных.

Для проведения занятий по этой теме могут быть весьма полезны материалы задачника-практикума, указанного ниже в списке литературы.

Дополнительный материал по этой теме связан с изучением представления знаний в системах искусственного интеллекта и введением в экспертные системы. Обсуждение этого материала состоялось в главе 15 (с ориентацией на Пролог, который в дан-Ном случае неуместен, но принципиальные вопросы легко отделить от языка программирования).

Содержание практической работы при изучении этой темы целесообразно свести к следующим действиям:

• работа с таблицами в Word; построение табличных информационных моделей;

• использование графических возможностей Word; внедрение графических объектов в документы Word;

• построение графовых моделей средствами текстовых и графических редакторов.

Дата добавления: 2014-12-27