Розділ 3. Проблема удовсконалення підготовки вчителів предметів природничо-математичного циклу

УДК 378.14:004

Т.М. Барболіна

Полтавський національний педагогічний університет ім. В.Г.Короленка, м.Полтава

Барболіна т.М. Підготовка майбутніх учителів інформатики до роботи за новим державним стандартом

Стаття присвячена аналізу змін у підготовці майбутнього вчителя інформатики, які спричиняються введенням у дію нового Державного стандарту базової і повної загальної середньої освіти. З одного боку, змінюється формулювання цілей навчання інформатики з формування знань і умінь на розвиток інформаційно-комунікаційної компетентності. З іншого боку, суттєвих змін зазнав зміст навчання, зокрема, набагато більше уваги у загальноосвітньому курсі приділяється вивченню основ алгоритмізації. Усе це повинно знайти своє відображення у процесі підготовки майбутніх учителів інформатики. Пропонуються приклади завдань на побудову інформаційної моделі, побудову й аналіз алгоритмів. Використання таких завдань сприятиме формуванню у студентів навичок, необхідних для успішного розв’язання методичних проблем з урахуванням змін у шкільному курсі інформатики.

Ключові слова: алгоритмізація, державний освітній стандарт, інформаційна модель, інформаційно-комунікаційна компетентність, компетентнісна задача, компетентнісний підхід, підготовка вчителя, середовище виконавця алгоритму.

Постановка проблеми. Перехід до нового Державного стандарту базової і повної загальної середньої освіти, запровадження вивчення інформатики з п'ятого класу зумовлює зміну вимог до сучасного вчителя інформатики. Освітні новації стосуються як перегляду цілей навчання, переходу від знаннєвої до компетентнісної парадигми, так і зміни змісту шкільного курсу інформатики. Слід відзначити, що у навчальних програмах, розроблених відповідно до нового Державного стандарту, не лише проголошено формування інформаційно-комунікаційної компетентності як мети вивчення інформатики в загальноосвітній школі, але й відведено час на розв’язування компетентнісних задач.

Тому при підготовці вчителя інформатики слід не лише забезпечити формування його інформаційно-комунікаційної компетентності, але й сформувати вміння реалізації компетентнісного підходу, зокрема, самостійного складання компетентнісних задач. Крім того, при методичній підготовці студентів необхідним є врахування зміни змісту шкільного курсу інформатики.

Аналіз актуальних досліджень. Проблема формування інформаційно-комунікаційної компетентності як учнів, так і вчителів різних предметів останнім часом є предметом особливої уваги як науковців, так і вчителів-практиків. Про значний інтерес до цього питання свідчать, зокрема, неусталеність термінології, різні підходи до визначення основних понять (див., наприклад, [1, с. 64-66; 5, с. 5; 7]). Питання складання й використання у процесі навчання інформатики компетентнісних задач розглядаються у роботах [3, 4].

З переходом до нового Державного стандарту у фаховій періодиці з’явилася низка матеріалів щодо викладання окремих тем шкільного курсу інформатики.

Однак усі ці дослідження не дають достатньо повного вирішення проблеми перебудови процесу навчання студентів – майбутніх учителів інформатики з урахуванням нових освітніх тенденцій.

Мета статті полягає у висвітленні деяких аспектів організації методичної підготовки майбутніх учителів інформатики з урахуванням вимог нового Державного стандарту базової і повної загальної середньої освіти та відповідної навчальної програми курсу інформатики.

Виклад основного матеріалу. Новий Державний стандарт базової і повної загальної середньої освіти «ґрунтується на засадах особистісно зорієнтованого, компетентнісного і діяльнісного підходів, що реалізовані в освітніх галузях і відображені в результативних складових змісту базової і повної загальної середньої освіти».

Відповідно до загальних положень Стандарту мета вивчення інформатики в основній школі у навчальній програмі визначається як «формування і розвиток предметної ІКТ-компетентності та ключових компетентностей для реалізації творчого потенціалу учнів і їх соціалізації у суспільстві, що забезпечить готовність учнів до активної життєдіяльності в умовах інформаційного суспільства та їх спроможність стати не лише повноцінними його членами, а й творцями сучасного суспільства»[1].

Відповідно до запропонованого в навчальній програмі [6] розуміння ознак ІКТ-компетентності пропонуємо використовувати при підготовці вчителів інформатики завдання, які вимагають:

• аналізу інформаційних процесів, що відбуваються у живій природі, суспільстві та техніці,

• побудови інформаційних моделей реальних об’єктів і процесів;

• планування своєї діяльності з використанням ІКТ;

• пошуку раціональних шляхів розв'язування задач з використанням комп'ютера, мережних технологій та програмних середовищ.

Робота над такими завданнями як сприятиме формуванню ІКТ-компетентності студентів, так і забезпечуватиме студентів зразками завдань, які вони зможуть використовувати у майбутній професійній діяльності.

Компетентнісні задачі з інформатики розглядаються у [4] як «комплексні задачі прикладного характеру, для яких обов’язковим є застосування сучасних ІКТ як засобу розв’язування, надання різнорівневої допомоги та критеріїв оцінювання як кінцевого результату, так і способів його виконання».

Розв’язування прикладної задачі розпочинається із її формалізації та побудови інформаційної моделі. Тому слід розглядати разом зі студентами «життєві» задачі та їх формалізацію. При доборі таких задач слід враховувати їх привабливість для учнів, практичну значущість, близькість предметної галузі. Скажімо, можна запропонувати побудувати різні інформаційні моделі для розв’язування задачі визначення кількості шпалер, необхідних для оклеювання кімнати. Спочатку слід разом зі студентами проаналізувати спрощуючі припущення:

• кімната має форму прямокутного паралелепіпеда;

• вікна і двері в кімнаті мають форму прямокутників, сторони яких паралельні відповідним ребрам паралелепіпеда;

• шпалери не вимагають підбору візерунку.

Далі доцільно обговорити, який вид моделі дасть можливість учням найпростіше отримати необхідні висновки. Побудова математичної моделі за висловлених припущень для учнів є досить складною, оскільки вимагає значної кількості параметрів для опису кімнати (не лише розміри кімнати, але і кількість, розміри та розташування вікон і дверей), крім того, в обчисленнях необхідне знаходження найменшого цілого числа, що не перевищує дане. Більш зручною для аналізу є графічна модель: зобразити розгортку бічної поверхні кімнати і «розкласти» на цій розгортці смуги шпалер.

На розвиток уміння учнів планувати свою діяльності з використанням ІКТ суттєво впливає чіткість і логічність мовлення вчителя, особливо під час формулювання алгоритмів виконання стандартних операцій. Досвід показує, що студенти в цих випадках припускаються таких типових помилок:

• використання набору інструкцій замість послідовності вказівок;

• пропуск окремих вказівок;

• недотримання термінології;

• стилістичні помилки у формулюваннях.

Тому у процесі підготовки вчителя інформатики доцільно включати вправи на аналіз і формулювання алгоритмів, що використовуються при вивченні різних тем шкільного курсу. Наприклад, можна запропонувати створити комп’ютерну презентацію, у якій викласти основні кроки такого алгоритму та проілюструвати виконання кожного кроку відповідними скріншотами. Такі завдання разом із сприянням розвитку алгоритмічного мислення і комунікативних навичок вчать студентів самостійно створювати електронні освітні ресурси.

При розробці таких презентацій доцільно звернути увагу студентів на правила їх стильового оформлення, акцентувати увагу студентів на відмінностях між особливостями подання інформації в «паперових» документах і при демонстрації презентації, застерегти їх від надмірного використання різноманітних ефектів. Аналізуючи невдалі приклади використання анімації, доцільно разом з тим розглянути можливості використання ефектів появи, зникнення, видозміни об’єктів з метою підкреслення важливих моментів у поясненні матеріалу, відображення змін, зокрема, демонстрації динамічних зображень.

Так, при демонстрації алгоритмів можна на одному слайді викласти усі вказівки і відповідні зображення; при цьому налаштувати анімацію таким чином, щоб по клацанню миші з’являвся наступний крок алгоритму, попереднє зображення змінювалося наступним. Перевага такого способу подання в тому, що по завершенні перегляду опис алгоритму залишається на екрані і можна переглянути весь алгоритм. У той же час такий спосіб дещо складніший в реалізації, ніж подання кроків на окремих слайдах, а також незручний для викладення громіздких алгоритмів.

Корисним є не лише складання алгоритмів, але й аналіз презентацій, запропонованих колегами. Така робота дозволить як акцентувати увагу на типових помилках, так і формувати навички формального виконання алгоритмів. Розвитку таких навичок також сприяють завдання на визначення результату виконання алгоритму, наприклад, такого алгоритму в середовищі текстового редактора Блокнот:

1. Натиснути клавішу [Home].

2. Відпустити клавішу [Home].

3. Натиснути клавішу [Shift].

4. Якщо справа немає символів, то перейти до п. 8.

5. Натиснути клавішу [®].

6. Відпустити клавішу [®].

7. Перейти до п.4.

8. Відпустити клавішу [Shift].

9. Натиснути клавішу [Del].

10. Відпустити клавішу [Del].

11. Кінець.

Наведений алгоритм призначений для знищення поточного рядка тексту. Варто також проаналізувати, як досягти такого самого результату швидше: наприклад, замінити кількаразове натиснення клавіші [®] одним натисненням клавіші [End].

Розглянутий приклад показує, що планування діяльності тісно пов'язане з вибором раціональних шляхів розв'язування задачі. Тому разом із завданнями на складання алгоритмів студентам доцільно пропонувати аналізувати їх ефективність. Наприклад, можна обрати найбільш раціональний спосіб побудови зображення шахівниці в середовищі графічного редактора. Як правило, у процесі обговорення виникає кілька варіантів розв'язування задачі.

Перший підхід передбачає «розбиття» квадрату шахівниці на клітинки: будується квадрат, далі проводяться вертикальні й горизонтальні лінії для утворення клітинок і здійснюється залиття клітинок кольором. Крім досить великої кількості операцій (проведення 14 відрізків та залиття 32 клітинок) недоліком такого способу побудови є складність отримати клітинки однакового розміру. До того ж, такий варіант побудови підходить лише для растрових графічних редакторів.

Другий підхід передбачає «збирання» шахівниці з окремих клітинок: створюється біла і чорна клітинки, які потім копіюються. У рамках цього підходу можуть бути різні за своєю ефектністю алгоритми. Найменш раціональний вимагає 31 копіювання білої і 31 копіювання чорної клітинки. Ефективнішим є алгоритм, у якому формується «наддеталь», з кількох копій якої формується ціле. Такий алгоритм близький до принципу дихотомії: спочатку формується деталь, що складається з чорної та білої клітин, з цих двох клітин — фрагмент із чотирьох клітин і т.д.

Аналіз таких задач привчає студентів не задовольнятися першим-ліпшим підходом до розв’язання, а спрямовувати свої зусилля на пошук ефективних способів.

Цінність розглянутих вище прикладів задач на побудову алгоритмів визначається також тим, що вони дозволяють студентам побачити алгоритмічну діяльність не лише в процесі складання програм у тому чи іншому середовищі програмування. Такі вміння особливо важливі для вчителя, який повинен знайомити учнів з основними поняттями алгоритмізації в основній (а, можливо, і початковій) школі, адже розширення змістової лінії основ алгоритмізації і програмування є найбільш відчутною зміною у змісті шкільного курсу інформатики.

Перенесення розділу в основну школу вимагає зміни підходів до його вивчення, адже обчислювальні алгоритми, що традиційно розглядалися в шкільному курсі інформатики є непосильними для учнів 6-7 класів внаслідок відсутності необхідних знань з математики. Тому слід звернути увагу на підготовку вчителя до викладання основ алгоритмізації з використанням середовищ виконавців.

Висновки та перспективи подальших наукових розвідок. Зміна нормативних документів, що регламентують вивчення інформатики у загальноосвітній школі ставить нові вимоги до підготовки вчителя, що у свою чергу вимагає внесення змін у курси методики навчання інформатики у вищих навчальних закладах. На нашу думку, найбільш важливими новаціями є підготовка вчителя до розробки і використання компетентнісних задач та особливості вивчення основ алгоритмізації. Подальший розвиток ідей, висвітлених у статті, можливий у практичних рекомендаціях щодо вирішення вказаних проблем.