VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

На старшей ступени общего образования элективные курсы по информатике занимают особое место, поскольку именно информационная компонента становится ведущей составляющей технологической подготовки человека в различных сферах деятельности. Отсюда и вытекает возможность ориентации элективных курсов по информатике в большой степени на практическую деятельность, в различных сферах с использованием информационных технологий. Имеющийся дидактический потенциал информационных технологий позволяет учащимся в интерактивном режиме самостоятельно извлекать информацию об интересующих вопросах, а учителю обеспечить гибкость управления учебным процессом и соответственно расширить возможности представления учебной информации. На элективных курсах по информатике с использованием Интернет-технологий учащиеся осваивают различные способы анализа, синтеза, классификации, сравнения и обобщения информации, то есть им предоставляется возможность развить абстрактное мышление [Федеральный государственный общеобразовательный стандарт: Утв. Приказом Министерства образования и науки Рос. Федерации: Среднее (полное) общее образование №1897 от 17.01.2010. М.: Просвещение, 2013. 42 с.].

Абстрактное мышление представляет собой высший вид мышления, оперирующий сложными отвлеченными понятиями, суждениями, умозаключениями, которые позволяют мысленно выделить существенные признаки предмета и превратить в самостоятельный объект рассмотрения отдельные стороны, свойства предмета. Проанализировав психолого-педагогическую литературу, рассмотрев основные формы, признаки, мыслительные операции абстрактного мышления мы выделили три основных уровня развития абстрактного мышления у учащихся на занятиях элективного курса «Основы теории информации» при этом за основу была взята Таксономия Б. Блума [Традиционная иерархия мыслительных процессов. [Электронный ресурс] – URL: http://www.intel.ru/content/dam/www/program/education/emea/ru/ru/documents/project-design1/thinking-skills/bloom-taxonomy.pdf (Дата обращения: 21.11.13).].

Для развития абстрактного мышления у учащихся профильных классов в процессе изучения элективного курса «Основы теории информации» нами были разработаны элементы методического обеспечения данного элективного курса. Были разработаны восемь практических работ. Разработанные упражнения направлены на выделение существенных признаков понятий, способность к абстрагированию, умение обобщать и классифицировать, способность к анализу и синтезу и т.д.

Эффективность разработанных нами элементов методики преподавания элективного курса «Основы теории информации» удалось экспериментально проверить на студентах среднего профессионального образования по специальности «Прикладная информатика».

Рассматриваемый элективный курс основан на двух модулях («Представление информации в компьютере», «Основы теории информации»), на программе и рекомендуемом поурочном планировании элективного курса «Математические основы информатики», разработанном Е. В. Андреевой, Л. Л. Босовой и И. Н. Фалиной [Андреева, Е. В. Математические основы информатики / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. [Электронный ресурс]: URL: http://drim.nkhokhlov.ru/math_osn_inf.pdf (Дата обращения: 1.12.13)., Андреева, Е. В. Математические основы информатики. Элективный курс: Учебное пособие / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. М.: БИНОМ, 2007. 328 с., Андреева, Е. В. Математические основы информатики. Элективный курс: Методическое пособие / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. М.: БИНОМ, 2012. 312 с.].

В нашем элективном курсе «Основы тории информации» может иметь свое отражение проблема развития абстрактного мышления в силу большого числа ошибок, допускаемых учащимися в усвоении содержания материала. Данный элективный курс содержит в себе темы, которые сами по себе являются абстрактными. Независимо от вида информации (графическая, текстовая или звуковая), она представляется числами, а как это происходит в компьютере, мы не можем ее увидеть, нам остается лишь представить. Кроме этого у учащихся при изучении указанных тем встают трудности в перестройке на разные системы счисления (двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную), от привычной для них десятеричной. Для разрешения данной трудности мы предлагаем, рассмотреть указанные выше темы в школьном курсе «Информатика и ИКТ» в старших классах на профильном уровне. За основу нами был взят учебник Н.Д. Угриновича [Угринович, Н. Д. Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 10 класса / Н. Д. Угринович – 3-е изд., испр. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. 387 с.]. Проведенный нами анализ программы показал, что темы «Представление информации в компьютере» и «Основы теории информации» в рассматриваемом учебнике отражены кратко. Поэтому для их более углубленного изучения вполне может подойти наш элективный курс «Основы теории информации».

Предлагаемая нами тематика занятий:

• Практическая работа №1 (алгоритмы представления целых чисел);

• Практическая работа №2 (представление вещественных чисел в памяти компьютера (нормализованная запись вещественных чисел));

• Практическая работа №3 (представление текстовой информации);

• Практическая работа №4 (представление графической информации);

• Практическая работа №5 (архивирование файлов).

• Практическая работа №6 (формула Хартли определения количества информации);

• Практическая работа №7 (формула Шеннона);

• Практическая работа №8 (код Хаффмана и Шеннона-Фано).

После выполнения практических работ студентам предлагалось выполнить упражнения, направленные на повышение уровня развития абстрактного мышления, используя материалы на созданном нами сайте «Элективный курс «Основы теории информации»»: [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://sites.google.com/site/praktikumpooti. Сайт был создан с помощью сервиса Google Sites.

Для проведения рефлексии нами разработано восемь упражнений направленных на развитие абстрактного мышления, их содержание предлагается ниже.

Упражнение 1. «Выделение существенных признаков»

Учащимся предлагается ряд терминов, им необходимо из четырех предложенных терминов выбрать те два, которые наиболее точно определяют то или иное понятие.

1. вещественное число (тип данных, физическая величина, числа с десятичным порядком, действительное число, нормализованный вид);

2. мантисса (экспоненциальная запись, целое число, порядок, фиксированная длина, действительные числа);

3. система счисления (правило, основание, позиционная, специальные знаки, непозиционная);

4. машинное слово (объединение, совместная обработка, ячейка памяти, связанность).

Учащиеся, справившиеся с заданием способны выделять существенные и несущественные признаки понятий, то есть способны к абстрагированию, не справившиеся с заданием учащиеся не способны к абстрагированию с выполнением упражнения они справляются только после проведения тщательного анализа ошибок и рассуждений.

Упражнение 2. «Исключение лишнего»

Учащимся предлагается решить задания, которые содержат четыре элемента, три из которых обладают общим свойством. Их задача заключается в исключении элемента, не относящегося к группе других элементов.

1. буквы, цифры, знаки препинания, фигуры;

2. Windows7, Windows1251, КОИ8, ASCII;

3. квадраты, пиксели, примитивы, фигуры;

4. яркость, насыщенность, цветовой оттенок, интенсивность.

Учащиеся, справившиеся с заданием, умеют обобщать и классифицировать. Не справившиеся с заданием ученики, допустившие ошибки, чаще всего не умеют отличать существенные и несущественные признаки, правильно выбирать основание для классификации.

Упражнение 3. «Способность к анализу и синтезу»

Учащимся предлагаются анаграммы, то есть слова преобразованные путем перестановки входящих в них букв, им необходимо по данным анаграммам найти исходные слова.

1. яиофмрфцин;

2. алурмфо тиларх;

3. нифйсыперк окд;

4. моалрфу нешанон.

Учащиеся, справившиеся с заданием, как правило, быстро находят ответы, обнаружив общее понятие, те, кто не справился с заданием, решают задачу как новую у них отсутствует теоретический анализ, то есть способность мысленно выделять структуру слова.

Упражнение 4. «Исключение лишнего»

Учащимся предлагается таблица, состоящая из четырех столбцов. В каждом столбе по шесть понятий, учащимся необходимо в каждом столбе выбрать лишнее понятие, свой выбор необходимо аргументировать.

Текстовая Числовая Графическая Музыкальная Комбинированная Вкусовая

Избыточность Полезность Устойчивость Актуальность Адекватность Креативность

Байт Килобайт Мегабайт Гигабайт Терабайт Нанобайт

Удалить Форматировать Редактировать Сохранить Печатать Проверить

Учащиеся, справившиеся с заданием, умеют выделять существенные признаки понятий, аргументируют свой выбор, указывая на те, или иные особенности понятия. У не справившихся с заданием просматривается непонимание логических связей, рассуждения у них произвольны и нелогичны.

Упражнение 5. «Выделение существенных признаков»

Из предложенного ряда терминов учащимся необходимо выбрать только два термина, которые наиболее точно определяют то или иное понятие.

1. кодирование (перевод информация, автоматическая обработка, преобразование, последовательность кодов, формирование);

2. декодирование (преобразование, операция, восстановление информации, зашифрованная информация, первичный алфавит);

3. кодер (правило, устройство, кодирование, выполнение операций, шифр);

4. декодер (устройство, декодирование, преобразование информации, обратное преобразование, исходное сообщение).

Справившиеся с заданием способны выделять существенные и несущественные признаки понятий, то есть способны к абстрагированию. Также справившиеся с заданием обосновывают выбор того или иного понятия при выполнении задания. Не справившиеся с заданием учащиеся не способны к абстрагированию с выполнением упражнения они справляются только после проведения тщательного анализа ошибок и рассуждений, свой выбор не могут аргументировать.

Упражнение 6. «Исключение лишнего»

В каждом ряду, состоящем из четырех элементов, три элемента обладают общим свойством. Задача учащихся заключается в исключении элемента, не относящегося к группе других элементов.

1. короткий импульс, короткая пауза, удалить последний знак, длинная пауза;

2. префиксный код Шеннона-Фано, Блочное двоичное кодирование, алгоритм Хаффмана, префиксный код Хаффмана;

3. целые положительные числа, целые числа со знаком, вещественные нормализованные числа, натуральные числа;

4. прямой код, префиксный код, обратный код, дополнительный код.

Учащиеся, справившиеся с заданием, умеют обобщать и классифицировать, свой ответ аргументируют. Не справившиеся с заданием ученики, допустившие ошибки, чаще всего не умеют отличать существенные и несущественные признаки, правильно выбирать основание для классификации.

Упражнение 7. «Способность к анализу и синтезу»

В этом задании учащимся необходимо по имеющимся анаграммам (преобразованным словам) найти исходные слова.

1. няаорннмаавлиов зьсапи; нормализованная запись

2. эяаксньполанеицн афомр; экспоненциальная форма

3. баолюлнтяа опргшеонтсь; абсолютная погрешность

4. янтансоьлтиео ьготсргоншеп. относительная погрешность

Учащиеся, справившиеся с заданием, как правило, быстро находят ответы, обнаружив общее понятие, те, кто не справился с заданием, решают задачу как новую у них отсутствует теоретический анализ, то есть способность мысленно выделять структуру слова.

Упражнение 8. «Исключение лишнего»

Учащимся предлагается таблица, состоящая из четырех столбцов. В каждом столбце по четыре понятия, учащимся необходимо в каждом столбе выбрать лишнее понятие, свой выбор необходимо аргументировать.

Буквы Цифры Знаки препинания Числа

Квантование Декодирование Дискретизация Кодирование

Чистый цветовой тон Яркость Насыщенность Цветовой оттенок

Звук Частота звука Звуковое давление Амплитуда колебаний

Учащиеся, справившиеся с заданием, умеют выделять существенные признаки понятий, аргументируют свой выбор, указывая на те, или иные особенности понятия. У студентов, не справившихся с заданием, просматривается непонимание логических связей, рассуждения у них произвольны и нелогичны.

Как показал опрос, большая часть студентов стали способны выделять, обобщать и строить обобщения на отвлеченном материале, способны сравнивать, анализировать и классифицировать, они успешно справились с заданием, это соответствует выделенному нами среднему уровню развития абстрактного мышления. Так же мы отметили то, что на наш вопрос студентам, почему был выбран тот или иной вариант ответа они приводили достаточно убедительные объяснения своему выбору. И лишь небольшая часть студентов ошибалась при выполнении задания, рассуждения их были нелогичны.

По материалам исследования имеется две публикации: «Информационные технологии в представлении информации в компьютере» [Беленкова, И. В., Николаева, И. Ф. Информационные технологии в представлении информации в компьютере. [Электронный ресурс]: URL: http://www.scienceforum.ru/2014/462/4542 (Дата обращения 1.04.2014).], «Развитие абстрактного мышления на занятиях элективного курса «Основы теории информации»» [Беленкова, И. В., Николаева, И. Ф. Развитие абстрактного мышления на занятиях элективного курса «Основы теории информации» // Материалы научно-практической конференции «Подготовка молодежи к инновационной деятельности в процессе обучения физики, математике, информатике», 7 - 8 апреля 2014 г, Екатеринбург: УрГПУ, 2014.]. С последней мы выступали на Международной научно-практической конференции «Подготовка молодежи к инновационной деятельности в процессе обучения физике, математике, информатике».

Список литературы

1. Андреева, Е. В. Математические основы информатики / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. [Электронный ресурс]: URL: http://drim.nkhokhlov.ru/math_osn_inf.pdf (Дата обращения: 1.12.13).

2. Андреева, Е. В. Математические основы информатики. Элективный курс: Учебное пособие / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. М.: БИНОМ, 2007. 328 с.

3. Андреева, Е. В. Математические основы информатики. Элективный курс: Методическое пособие / Е. В. Андреева, Л. Л. Босова, И. Н. Фалина. М.: БИНОМ, 2012. 312 с.

4. Беленкова, И. В., Николаева, И. Ф. Информационные технологии в представлении информации в компьютере. [Электронный ресурс]: URL: http://www.scienceforum.ru/2014/462/4542 (Дата обращения 1.04.2014).

5. Беленкова, И. В., Николаева, И. Ф. Развитие абстрактного мышления на занятиях элективного курса «Основы теории информации» // Материалы научно-практической конференции «Подготовка молодежи к инновационной деятельности в процессе обучения физики, математике, информатике», 7 - 8 апреля 2014 г, Екатеринбург: УрГПУ, 2014. С. 23-26.

6. Традиционная иерархия мыслительных процессов. [Электронный ресурс] – URL: http://www.intel.ru/content/dam/www/program/education/emea/ru/ru/documents/project-design1/thinking-skills/bloom-taxonomy.pdf (Дата обращения: 21.11.13).

7. Угринович, Н. Д. Информатика и ИКТ. Профильный уровень: учебник для 10 класса / Н. Д. Угринович – 3-е изд., испр. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. 387 с.

8. Федеральный государственный общеобразовательный стандарт: Утв. Приказом Министерства образования и науки Рос. Федерации: Среднее (полное) общее образование №1897 от 17.01.2010. М.: Просвещение, 2013. 42 с.

Код для цитирования: Скопировать