Применение компьютерных технологий в обучении.

Содержание
Введение
Глава 1. Понятие компьютерных технологий
1.1. Что такое компьютерные технологии
1.2. Использование компьютерных технологий в образовании
Глава 2. Применение компьютерных технологий в школе
2.1. Информатика в современной петербургской школе
2.2. Развитие предмета Информатика в школе
2.3. Отношение детей к информатике
2.4. Анализ работы школы
2.5. Программа по проведения дополнительных занятий по информатике.
Заключение
Список литературы

Применение компьютерных технологий в обучении.

Развитие данного предмета связано с общей образовательной стратегией в России и в мире. Все большее продвижение Интернет-технологий в образовании, заметная тенденция к превращению компьютерных технологий в действенный образовательный инструмент может привести к тому, что информатика станет не самостоятельной дисциплиной, а средством работы над другими предметными областями в компьютерном классе. Мы видим, что основные прикладные программы, централизованно распространяемые в школах – это программы поддержки других предметов. Такие программы разрабатывают достаточно мощные организации, например. фирма 1С. Мы видим также, что в сетях Интернет все более расширяется число образовательных порталов, а также число информационных ресурсов, которые могут быть успешно использованы в образовательной среде, например, сайты крупнейших музеев мира. Наконец, успешно действуют образовательно- коммуникационные программы между коллективами разных учебных заведениях, участие в которых является отличным стимулом как освоения пользовательских технологий, так и знакомства с иностранным языком.
Уже сейчас использование компьютерного класса для проведения уроков и, особенно проверки знаний учащихся начальной школы активно внедряется на уровне райлнных отделов образования.
Для того, чтобы компьютерные классы активно использовались при обучении разным дисциплинам требуется в первую очередь составление такого расписания занятий, при котором заранее будет учтена загрузка класса именно учителями – предметниками. При этом сложность вызывает то, что в компьютерном классе только 12 – 13 рабочих мест. Следовательно, для того, чтобы не вносить кардинальных изменений в школьное расписание, необходимо чтобы в школе работали два класса, а учитель – предметник мог проводить компьютерный урок по своему предмету без помощи учителя информатики и наоборот, учитель информатики мог организовать занятия с программным инструментарием по общеобразовательной дисциплине без учителя – предметника. Вероятно, уже в течение ближайших двух-трех лет данные условия в Санкт-Петербурге, Москве, других крупных российских городах могут быть выполнены.
2.3. Отношение детей к информатике
Это отношение определяется в первую очередь личностью учителей и той обстановкой, которая создается в классе. Как уже отмечалось, учащиеся большинства школ считает данный предмет необязательным. Такое отношение характерно ко всем дисциплинам, на которые выделяется один – два часа в неделю. Очень негативно сказывается то, что у многих учеников дома имеется весьма мощная техника с выходом в Интернет, и родители не ограничивают время и характер занятий ребенка за компьютером. В результате он с раннего детства воспринимает компьютер как занимательную игрушку, причем предпочитает агрессивные сетевые компьютерные игры, имеющие несомненный наркотический эффект. На уроках информатики ребенок ждет такого же подхода. В ряде школ учителя идут навстречу такому желанию детей, облегчая тем самым себе жизнь.
Традиционно по информатике не задаются домашние задания, поскольку учитель не может требовать, чтобы у детей дома имелась техника и необходимое программное обеспечение. А преподавание программирования, как уже отмечалось, либо резко снижает успеваемость, либо носит условный характер.
Весьма негативно воспринимают школьники попытку обучать их системам счисления. При этом системы счисления в десятом классе осваиваются значительно проще, чем, например, в восьмом и не встречают такого психологического сопротивления.
Из полезных навыков детьми наиболее позитивно принимаются уроки компьютерной графики и мультимедийные технологии. Однако для того, чтобы уроки, по этой тематике действительно приносили эффект требуется весьма высокая и специфическая квалификация учителя. Так, специалистом в сфере компьютерной графики является Т.А. Подосенина2. Чаще, однако, дети используют для рисования обычный и общедоступный графический редактор Paint и создают с его помощью весьма убогие творения, которые затем помещают на рабочий стол. Очень сложно придать урокам созидательный характер, особенно оставаясь внутри курса информатики, стремясь показать инструменты, а не задачи, которые требуется решать.
В математических классах предмет воспринимается более серьезно, а у педагога появляется возможность показать как именно могут быть использованы приложения для решения математических задач. Даже такой распространенный и на первый взгляд хорошо освоенный пакет как Excel может быть использован для создания универсальной схемы решения квадратного уравнения, системы двух линейных уравнений с двумя неизвестными и первого знакомства с численными методами3.
Однако для того, чтобы осваивать языки программирования (именно осваивать, а не получать о них некоторое примитивное представление), требуется иметь не менее трех часов в неделю на данный предмет. При этом необходимо чередовать теоретические и практические занятия.
Для того чтобы в современных условиях уроки информатики были действенными. Они не должны вписываться в обязательную сетку, которая и так перегружена обилием предметов. Сегодня основные проблемы российского образования видятся в первую очередь именно в его разбросанности, которая не дает возможности передачи глубоких знаний по основным дисциплинам и построения у школьников на базе этих глубоких знаний целостной и связанной картины мира.
Бурное развитие информационных технологий существенно затрудняет выбор объекта преподавания. В то же время автору кажется, что школьников надо учить в первую очередь тому, что сегодня востребовано в реальной действительности и связано с творческим характером работы за компьютером. Это элементы верстки, создание анимированной графики, разработка конструкций на компьютере, создание мультимедийных приложений.
Что касается алгоритмизации и программирования, то этим должны заниматься по своему желанию те дети, которые имеют тягу к логическому мышлению, математике.
2.4. Анализ работы школы
Из анализа, проведенного в первой части настоящей работы следует, что предмет информатика в рамках обязательной программы сегодня существовать не должен. Имеющиеся технические и программные средства должны использоваться в учебное время для поддержки других предметов. После уроков же должен предлагаться широкий круг факультативов с использованием компьютерных классов и сетей Интернет, как на платной, так и на бесплатной основе. К ведению этих факультативов следует привлекать квалифицированных учителей, а также преподавателей высшей школы.
В настоящей работе мы рассмотрим факультативную деятельность, которая проводится в классической гимназии № 610.
Хотя данное учебное заведение рассматривается как гуманитарная гимназия (в ней преподаются в частности латынь и греческий языки), в ней хорошо поставлено преподавание всех дисциплин. Что касается информатики, то по этому предмету нашел широкое применение ряд факультативов по выбору учащихся. Большая часть этих факультативов направлена на разработку и оформление гуманитарных исследований по истории, литературе, географии.
Для учащихся заранее составляется график работы в компьютерном классе. Административно закрыт доступ к сайтам, далеким от образовательной проблематики, кроме того, во время самостоятельной работы в компьютерном классе присутствует преподаватель, который с одной стороны отвечает за дисциплину, и, в первую очередь, за дисциплину использование технических и программных ресурсов, во вторую очередь помогает в поиске нужного для работы материала в сетях, сохранении полученной и обработанной информации, отправке этих сведений по электронной почте себе домой для дальнейшей работы либо по адресу проводимого конкурса. Учащийся имеет также возможность распечатать свою работу на принтерах компьютерного класса.
В ходе таких занятий школьники восьмых девятых классов овладевают следующими навыками и умениями:
1. Поиску в сетях Интернет, включая сортировку и отбор необходимой информации. При этом в отличие от многих других образовательных учреждений педагоги гимназии, в частности учителя информатики проверяют, чтобы дети не использовали готовые рефераты, которых на серверах сетей Интернет избыток. С этой целью используется программа «Антиплагиат», которую также часто применяют в вузовской образовательной среде.
2. Учащиеся хорошо осваивают ресурсы текстового процессора Word, включая такие далеко не всегда показываемые детям возможности как:
А) Форматирование по образцу
Б) Автоматическая расстановка номеров страниц и автоматическое создание многоуровневого оглавления
В) Создание колонтитулов разных для разных разделов документа
Г) Сборка документа из нескольких разделов и наоборот, разбиение документа на ряд самостоятельных файлов
Д) Использование панели рисование и инкапсуляции иллюстраций из других инструментальных сред.
Поскольку значительная часть работ не только оформляется письменно, но также докладывается учащимся, либо помещается на сайт гимназии, школьники также осваивают востребованные для этой цели механизмы, включая мощные графические редакторы.
В гимназии работает факультатив, на котором школьники учатся компьютерной графике как двухмерной, так и трехмерной, создавая при этом иллюстрированные журналы для образовательного учреждения, либо подготавливая другие необходимые в учебной и внеурочной работе иллюстрации. Пример таких иллюстраций – оформление программок и объявлений о спектаклях театра гимназии.
Поощряется самостоятельное изучение других прикладных пакетов, востребованных для решения каких-либо конкретных задач. Поощряется также подготовка иллюстративных материалов для размещения их на сайте гимназии.
Проблемными областями в данном образовательном учреждении остаются два раздела: программирование на одном из языков высокого уровня и разработка баз данных. Если несколько лет назад учащиеся гимназии успешно выступали на районных и городских олимпиадах по программированию, то сегодня в связи со сменой педагогических кадров эта деятельность перестала быть столь успешной. Отмечается утрата интереса детей к программированию, связанная кроме всего прочего с тем, что школьникам постоянно предлагают то среду С, то среду Delphi, то Basic, сосредотачивая их внимание скорее на синтаксических и семантических конструкциях, чем на логическом и алгоритмическом моделировании задач.
Недостаточно активно используются также возможности компьютерных программ для решения математических задач или углубленного освоения курса математики.
В целом же следует признать, что состояние компьютерной техники в рассматриваемом учебном заведении значительно более хорошее, чем в большей части школ Санкт-Петербурга.
1) Компьютерной сетью охвачены не только кабинеты информатики, но и административный блок. При этом грамотно ведется администрирование сети
2) Имеется сервер с доменной организацией, регулярным резервированием важной информации.
3) Школа подписана на антивирус Лаборатории Касперского и следит за безопасностью информации
4) В школе за счет Комитета по образованию, за счет спонсоров или добровольных родительских пожертвований используется только лицензионное программное обеспечение.
5) Особо следует подчеркнуть, что в гимназии достаточно жестко ведется отбор детей, поэтому нарушение дисциплины или негативное отношение к обучению здесь явления очень редкие.
6) В гимназии значительная часть учителей работает на условиях договора. То есть они являются специалистами в своих областях деятельности, иногда весьма узких. Это относится и к учителям информатики. Именно в этом причина того, что курс программирования не сформирован и выбор языка не сделан.
2.5. Программа по проведения дополнительных занятий по информатике.
Программа предполагает, что учащиеся владеют базовыми знаниями, подготовлены к работе за компьютером, проявляют повышенный интерес к предмету. В основу программы положены три самостоятельных блока. Первый из них связан с углубленным изучением математики, второй – с программированием и третий – с проеуктированием баз данных.
Основной инструментальной средой реализации первого блока является среда электронных таблиц Excel. Эта среда встречается чаще, чем Mathcad, учащиеся хорошо подготовлены к ее использованию. В то же время с помощью этого приложения можно знакомить учащихся:
1. С математическими методами решения систем линейных уравнений. Эта тема встречается в технических и экономических вузах уже на первом курсе, поэтому знакомство с ней является пропедевтикой для тех школьников, которые выбрали себе именно это направление дальнейшей учебы.
В ходе теоретических занятий на примерах экономического содержания говорится о природе систем линейных уравнений, т.е. обсуждаются те экономические задачи, которые моделируются этими системами. Далее учащиеся знакомятся с такими понятиями, как матрица, определитель квадратной матрицы, линейная независимость, матричная арифметика, обратная матрица. Эти действия и функции хорошо иллюстрируются средствами электронных таблиц. В частности среди математических функций предлагаются функции обращения матрицы, вычисления определителя, перемножения матриц. Эта дает возможность показать, как решается система линейных уравнений методом Крамера (через определители), либо с помощью матричных механизмов (обращение матрицы и умножение обратной матрицы на вектор – правую часть системы.)
Кроме собственно математики и знакомства с математическими функциями в электронных таблицах школьники знакомятся с работой с массивами, использованием формулы массивов – раздел, обычно оставляемый в стороне при использовании электронных таблиц.
2. Excel дает возможность знакомить школьников с численными методами. Наиболее ярко эти методы могут быть проиллюстрированы путем решения трансцендентных уравнений. В старших классах учащиеся вполне способны освоить:
Метод половинного деления
Метод хорд
Метод прямой итерации.
Расчетные схемы в среде электронных таблиц дают возможность наглядно увидеть переход от итерации к итерации. При этом школьники осваивают использование условных операторов «Если». Может быть также показана такая интересная настройка среды, как отключение циклических ссылок и их замена итеративным циклом. Это является хорошей подготовкой к программированию.
3. Освоение такой интересной темы, как модели в информатике и экономике могут иллюстрироваться оптимизационными задачами с использованием встроенного в среду Excel Симплекс- метода. Знакомство с современными задачами экономики позволяет показать учащимся тесную связь математики – информатики – экономики, т.е. выработать интегрированное понимание в нескольких предметных областях.
4. Особый интерес у школьников вызывает возможность построения диаграмм в среде табличного процессора. В первую очередь необходимо показать не как строить диаграммы, а как их трактовать и использовать. Наиболее полезным в этой связи представляется использование точечных диаграмм, как инструмента вероятностного прогнозирования с применением линии тренда. Во-первых это дает возможность показать принципы научного прогнозирования на базе статистических данных, во-вторых – познакомить с некоторыми терминами и идеями математической статистики, в том числе – оценкой погрешности.
Блок программирования может быть построен на основе двух языков: Visual Basic For Application (VBA), который «скрыт» в среде Microsoft Office, и Pascal. Изучение Excel является хорошим «мостиком» для перехода к работе с VBA. При этом показывается, что с помощью программирования среда электронных таблиц может быть существенно развита и расширена.
Важные особенности среды заключаются в следующем:
А) Они интегрирована с функциями Excel.
Б) Она существенно объектная, что позволяет незаметно знакомить школьников с некоторыми идеями объектного программирования
В) В ней могут использоваться ячейки электронной книги для ввода и вывода данных, а макросы – для получения примеров, иллюстрирующих языковые структуры.
Отметим также, что VBA позволяет писать в соответствии с принципами структурного программирования, используя описания переменных, процедуры и функции с параметрами, циклические и условные конструкции и пр.
VBA дает также возможность показывать идеи реализации типовых алгоритмов. Например, алгоритмов поиски и сортировки, а также использование рекурсии. Наконец, этот язык может рассматриваться как подготовка к написанию программ на Pascal.
Выбор языка Pascal для обучения хорошему стилю программирования определяется во-первых тем, что по замыслу автора (Н. Вирта), этот язык ориентирован на обучение. Во-вторых он сейчас свободно распространяемый, что снимает проблему лицензирования. В терминах этого языка могут успешно решаться задачи олимпиад по предмету. Наконец, этот язык является базовым при начале обучения программированию в таких вузах как ИТМО и СПбГЭТУ (ЛЭТИ).
При обучении языку учителю можно рекомендовать ориентироваться на вузовский двухтомник Т.А. Павловской4. Предложенные в нем задачи имеют в первую очередь математический характер (в отличие, например, от модельных задач, предлагаемых в лицее №239). Это дает возможность глубже освоить углубленный курс математики.
В добавление к Visual Basic дети знакомятся с понятием пользовательского типа данных. Особенно важными являются такие разделы как записи, указатели. Эти разделы дают возможность не только познакомиться с идеями алгоритмизации, что как бы входит в базовую программу обучения, но и строить динамические структуры (связные списки, деревья, графы). Именно задачи на создание таких структур предлагаются на городских олимпиадах по программированию.
Предлагается в десятом классе знакомить детей с математическими возможностями Excel и VBA, включая традиционные алгоритмические идеи, а в одиннадцатом переходить к программированию на Pascal, в кратчайший срок знакомясь с идеями динамических структур и рекурсивных процедур для их обработки.
Тема «Базы данных» также является одной из наиболее сложных для понимания школьников и вместе с тем востребованной в реальной жизни. На практике в школе эта тема либо игнорируется вовсе, либо сводится к работе по заполнению готовых форм, либо, в лучшем случае, к проектированию однотабличных баз в среде Excel и использованию механизмов фильтрации для поиска в этих базах.
Среда Access является оптимальной для изучения реляционных СУБД. Это связано с ее доступностью, с наглядным и простым инструментарием, а также с большим числом примеров, предлагаемых компанией – разработчиком для освоения среды. Вместе с тем проектирование баз данных – самостоятельный раздел, поэтому для изучения этого раздела может быть предложен совершенно самостоятельные факультативный курс, рассчитанный на два года по три часа в неделю.
В теоретическом разделе детей знакомят с основными понятиями и терминологией. При этом обязательно следует акцентировать, что база данных – это модель информационной структуры, смысл которой в минимизации объема хранимых сведений, в ускорении поиска данных, в автоматизации ряда рутинных процессов, в первую очередь – вычислительных.
Освоение баз лучшим образом реализуется на понятных ученикам примерах. Скажем, ведение турнирной таблицы каких-либо состязаний воспринимается учащимися с достаточным интересом. При этом автоматизируются функции подсчета очков, разности забитых и пропущенных мячей и пр.
Важно объяснить на примерах принципы сохранения целостности данных.
Базы данных дают также возможность удовлетворить интерес школьников к оформлению работ за счет создания не только функциональных но и красочных форм.
Заключение