Изучение информатики или подготовка к ЕГЭ?

В этом номере

· Новости: информатика как вступительный экза­мен.

· Новости: методическое письмо об использовании результатов ЕГЭ-2008 в практике обучения.

· Заключительное занятие первого полугодия.

· Машина Поста: методика работы.

Информатика как вступительный экзамен

Фото презентации "Центр правового просвещения и защиты прав участиников ЕГЭ":
http://www1.ege.edu.ru/content/view/465/36/

Добрый день, уважаемые коллеги!

Начнем с очень важных новостей. Появился перечень вступительных испытаний в 2009 году в образовательные учреждения высшего профессионального образования, имеющие государственную аккредитацию. Он утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 28 ноября 2008 г. за № 365, регистрация Минюста 19 декабря 2008 г. № 12898.

К моменту выхода в свет этого номера одиннадцатиклассники конечно же в курсе особенностей и списка вступительных экзаменов в вузы в 2009 г. Более того, на исходе время официальной подачи заявки о сдаче экзаменов в форме ЕГЭ, что напрямую связано с поступлением в вуз. А десятиклассники, хотя и находятся на “достаточном” расстоянии от вступительных мероприятий, все равно прислушиваются, советуются, выбирают варианты. Волнений достаточно.

Перечень можно без труда найти в Интернете с помощью портала “Российское образование” или сайта информационной поддержки ЕГЭ. Да и задав поиск по образцу “перечень вступительных испытаний 2009 года”, вы получите в результате много тысяч страниц, среди которых на первой же позиции обнаружите необходимый документ.

Чем важен этот документ? Для нас в первую очередь тем, что он утверждает: практически для половины из более чем 600 перечисленных в документе специальностей одним из вступительных экзаменов отныне является информатика. Таким образом, важность, “вес”, значимость нашего предмета существенно возрастают. Русский язык, математика, физика, информатика и ИКТ — таково сочетание четырех предметов, которые отныне являются необходимыми^* для поступления в вузы по следующим направлениям подготовки:

· физико-математические науки (коды 01хххх);

· естественные науки (коды 0204хх–0206хх: география, гидрометеорология);

· образование и педагогика (коды 0502хх: физико-математическое образование, 0505хх: технологическое образование);

· информационная безопасность (коды 0901хх);

· сельское и рыбное хозяйство (коды 1103хх: агроинженерия, механизация, технология обслуживания и производства);

· техника и технологии (коды 12хххх–23хххх: геодезия и землеустройство, геология, разведка и разработка полезных ископаемых, энергетика, энергетическое машиностроение и электротехника, металлургия, машиностроение и материалообработка, авиационная и ракетно-космическая техника, оружие и системы вооружения, морская техника, транспортные средства, приборо­строение и оптотехника, электронная техника, радиотехника и связь, автоматика и управление, информатика и вычислительная техника).

В этом списке порядок специальностей соответствует возрастанию официально принятых обозначений и использованных в тексте приказа кодов. Буквами “х” обозначены различные сочетания цифр, соответствующие кодам существующих специальностей. Для точного соответствия экзамена специальности необходимо конечно же обратиться к исходному тексту приказа.

В свете произошедших изменений, несомненно, должно высветиться противоречие, которое давно ощущают учителя информатики: несоответствие содержательного объема предмета и объема времени, отводящегося на его освоение. И действительно, если посмотреть на наш предмет в разрезе всех лет школьного обучения, то увидим, что нет другого экзаменационного предмета, который имел бы меньшее количество часов в федеральном БУПе: 105 часов в средней школе и 70 часов на базовом уровне в старшем звене. Всего 175 часов! Сравните подготовку по смежным экзаменационным дисциплинам именно на базовом уровне за 5–11-е классы школы (часы указаны на одного ученика):

· математика 1155

· русский язык 560

· физика 350

· информатика 175.

Конечно, в запасе есть “профильность” школы, элективные курсы. Безусловно, эти возможности — “спасательный круг” для получения более чем удовлетворительного уровня знаний по предмету. Но таковы дополнительные возможности каждого школьного предмета. Общая сумма часов ограничена (предельно допустимой учебной нагрузкой), она делится между различными предметами. В результате наверняка возникнет перегрузка школьников из-за необходимости внеурочной подготовки к экзамену по информатике.

Безусловно, кто-то скажет, что программа обучения (и проверяемые знания) рассчитана на определенный объем и подобное сравнение предметов неправомочно. Но проблема как раз состоит в том, что только за отведенное учебное время (очень малое для обозначенной программы обучения!) качественно усвоить нынешний программный материал по информатике практически невозможно. Слишком много элементов обучения заложено в программу обучения. А проверяться на экзамене будут знания отнюдь не только на базовом уровне.

Невозможна полноценная работа в режиме: ознакомление–повторение–закрепление–обобщение–контроль при изучении тем курса. И это обстоятельство, эта проблема, обозначаемая учителями-практиками, пока не услышана и не воспринята в достаточной мере при разработке школьных программ по информатике. Программ, которые, как уже неоднократно писалось ранее в этих заметках, пока не состыкованы необходимым и достаточным образом с предлагаемой системой ЕГЭ.

На мой взгляд, эта проблема связана еще и с тем обстоятельством, что авторами программ по ИиИКТ зачастую являются преподаватели вузов. Существует определенная проекция содержания вузовских курсов на школу. И то, что для вуза кажется и является простым, ясным и очевидным, поскольку идет опора на определенный опыт обучаемого, для школьника — обычно и чаще является новым, впервые услышанным, увиденным, а потому требует большего времени на освоение, чем это отводится существующими планами. Даже мне самой бывает непросто спроектировать иной урок, потому что кажется, что тот или иной вопрос очень прост и понятен, а время уходит на совсем очевидные моменты.

И поэтому вновь и вновь необходимо поднимать и обсуждать вопрос начала непрерывного обучения информатике на уровне федерального БУПа, а не за счет регионального или школьного компонента. От этого напрямую зависит качество обучения наших детей, их знаний и реальной готовности к жизни в том самом информационном обществе, о котором мы им рассказываем на первых уроках по предмету и элементы которого они уже ощущают на себе.

Методическое письмо об использовании результатов ЕГЭ-2008 в практике обучения

В конце 2008 г. были опубликованы методические письма об использовании результатов ЕГЭ 2008 г. по различным предметам в практике обучения. Первое, на что обращаешь внимание, — цель того или иного мероприятия. Вот и для нашего предмета читаю:

“Цель единого государственного экзамена по информатике и ИКТ — оценка общеобразовательной подготовки по информатике выпускников XI (XII) классов общеобразовательных учреждений и абитуриентов с целью отбора для зачисления в учреждения высшего и среднего специального профессионального образования”. Да, формулировка цели такого важного дела что-то не проясняет сути, а скорее затуманивает ее. Все-таки хотелось бы иметь четко и ясно выраженную формулировку назначения теперь уже узаконенного ЕГЭ, как итогового испытания выпускников и вступительного — абитуриентов. Нет ясности в главном — не будет ясности в деталях.

Письмо содержит показатели выполнения в 2008 г. заданий по темам и разделам программы обучения, использованным в экзаменационной работе. По мере дальнейшего рассмотрения материала курса мы наверняка обратимся к этим данным.

Заключительное занятие полугодия

Всем нам известны проблемы с последним занятием в четверти, полугодии, когда отметки фактически выставлены, когда, если и остались сомнения в результатах тех или иных учеников, то для подавляющего большинства хочется сделать что-то иное, отличное от обычного рабочего урока. Вместе с тем наступает самое подходящее время для подведения итогов, обобщения. Вот и наши обстоятельства были именно такими для “мальчишеских” групп. Последнее занятие полугодия, последний учебный день.

Объявление отметок — в конце урока, это понятный “ход”. Сначала все-таки обозреваем основные темы курса: бросаем ретроспективный взгляд на то, чем занимались. Пусть тоненькая, но связующая пройденные темы ниточка нужна и, несомненно, полезна! К моему удовольствию, вижу определенную заинтересованность, пусть не всех, пусть некоторых ребят, но вижу. Даю задание на первое занятие второго полугодия. Последние параграфы (поиск и защита информации), по одному заданию (3, 8) после параграфов. После каникул (на втором занятии) планирую опрос по терминологии.

Далее — соревнование! Тем более что результаты будут подведены и в группе, и между группами разных классов. Соревнуемся парами. Разгадываем термины, решаем задачи для машины Поста.

Сначала разгадываем слова: 1 балл за отгаданный термин. Раздаю задание «Слова из букв “змейкой”» из сборника Д.М. Златопольского “Внеклассная работа по информатике”, “Информатика” № 21, 2002. Суть его такова: в табличках, каждая из которых состоит из 8 ячеек, приведены слова, связанные с информатикой и компьютерами, причем буквы слов записаны “змейкой”, начиная с любой ячейки. Читаться слова могут в любом направлении, только не по диагонали. Определения слов сформулированы, заданы. Необходимо прочитать слова в табличках. Слов в задании, которые необходимо отгадать, 28:

алгоритм, Интернет, гигабайт, мегагерц, величина, параметр, дисковод, носитель, килобайт, оператор, картридж, страница, протокол, джойстик, документ, рекурсия, закраска, анимация, значение, отладчик, иерархия, кристалл, параграф, сумматор, удаление, телетайп, шифратор, терминал.

Далее — решение задач для машины Поста. Для каждой задачи необходимо сдать запись: Дано, Надо, текст отлаженной программы. Поэтому задание выполняется, в том числе, за компьютером. Верное решение оценивается в 5 баллов. А поскольку условия задач есть у всех (во всяком случае, должны быть :), то работа начинается быстро.

Итогом я довольна. Подавляющее большинство больше любит работать парами. Спокойнее, и результат выше. Элемент обучения более выражен. В результате, во-первых, незаметно повторили термины информатики, а во-вторых, задачи для машины Поста решали явно активнее обычного урока :). Несмотря на то что соревнование в разгадывании слов сначала показалось достаточно условным (переговаривались, совещались), все равно пары распределились по местам вполне определенно. Наиболее плохо разгадывались уже “устаревшие” понятия: телетайп и терминал. Чего только не насочиняли!

И, что было очень интересно, группа, которая обычно на уроках имеет особенность немножко “обижаться” на несколько завышенные требования, в итоге оказалась в явном проигрыше. Все призовые места получили ребята другого класса. Полезно иногда посмотреть на себя со стороны!

Так что материалы “Информатики” для внеклас­сной работы — очень хорошее подспорье и для уроков. А их за годы издания газеты накопилось порядочное количество.

Машина Поста: методика работы

Начало второго полугодия для меня было проблемой. Конечно, надо двигаться дальше, и по логике обстоятельств в начале можно было бы повторить темы поиска и защиты информации и перейти к новым темам. Опасение состояло в том, что в последних пройденных темах много понятийного материала. Он достаточно ясно изложен в учебнике, но не является активно используемым в практике детей. Посмотрите, идет обращение к следующим понятиям: атрибуты, набор данных, куча, структура данных, запись, ключ поиска, критерий поиска, поиск в неструктурированном наборе, последовательный перебор, поиск половинным делением, блочный поиск, индекс, блочно-последовательный метод, списки указателей, многоуровневые списки указателей, метод спуска, иерархические структуры, метод спуска по дереву. Эти почти 20 понятий предполагается освоить за 1 урок, они излагаются в одном параграфе. К нему прилагается 7 вопросов. И все. Есть примеры в тексте, но нет заданий, использующих применение полученных знаний. Чем закончится такой пройденный урок? Очевидно, что отрывочными воспоминаниями, но не знаниями. И только тот ученик, кто делал презентацию по этой теме, наверное, усвоит больше. Напомню, что речь идет о базовом уровне обучения.

С защитой информации дело обстоит несколько лучше: есть раздел практикума с 13 заданиями.

Критически взглянув “назад”, оценив наши достижения, принимаю решение продолжить работу с алгоритмическим разделом, с машиной Поста. Кроме того, необходимо вспомнить работу с блок-схемами, они традиционно используются в экзаменационных заданиях. А работа с машиной позволяет это сделать. Соответственно, обозначенные выше темы отложить на некоторое время.

В пособии к элективному курсу “Математические основы информатики” Е.В. Андреевой, Л.Л. Босовой, И.Н. Фалиной нахожу два интересных момента. Первый — ссылку на книгу В.А. Успенского “Машина Поста”. Книга действительно замечательная. И всем, кто работает с машиной Поста, рекомендую обратиться к ней.

Второй — методический прием использования блок-схем для решения задач. Он состоит в следующем. Сначала записать алгоритм задачи в командах машины Поста в виде блок-схемы. Далее пронумеровать все элементы блок-схем. А уже затем переписать блок-схему в виде последовательности команд машины Поста. Отличная идея!

В этом месте имеет смысл сделать некоторое отступление. Дело в том, что блок-схемы могут быть отдельной темой разговора и обсуждения. Почему, зачем они используются и вообще, откуда они появились?

Идея представления алгоритма в виде блок-схемы и основные элементы, ее составляющие, были введены Голдстайном и фон Нейманом в 1947 г. Об истории появления блок-схем подробно описано в [1, с. 8–9]. Суть заключалась в том, что записывать программу сразу на машинном языке было неудобно, поэтому команды объединялись в осмысленные группы, которые давали более наглядную графическую форму записи программы. Однако для дальнейшей работы необходимо было блок-схему перевести на машинный язык. Блок-схемы являлись достаточно удобным инструментом проектирования программ на протяжении 1950–1960-х гг. Однако и в те годы запутанное множество пересекающихся стрелок, возникавшее в некоторых случаях, совершенно не способствовало пониманию структуры разрабатываемого алгоритма. Со временем в появившихся языках высокого уровня была проведена группировка машинных команд до уровня операторов, были разработаны блочные структуры, которые минимизировали число GO TO в программах. Поэтому смысл заключения операторов в прямоугольники пропал, использование стрелок между операторами, написанными на соседних строках, оказалось излишне. Переходы в программах оказывались немногочисленными и могли быть изображены на листинге программы. Однако утверждение о наглядности блок-схем продолжало существовать.

Фредерик Брукс на основе опыта работы руководителем проекта при создании семейства компьютеров IBM System/360 и операционной системы OS/360 еще в 1975 г. указывал, что пошаговая блок-схема как графический язык высокого уровня устарела благодаря появлению письменных языков высокого уровня [2]. И если говорить о графической наглядности, то полезным, с точки зрения Брукса, можно назвать структурный граф программы (в пределах одной страницы). Примечательно, что его широко известная работа о создании программных систем создавалась в сотрудничестве с академиком А.П. Ершовым.

Если коснуться вопроса записи алгоритмов и его эволюции в процессе обучения детей, то следует отметить несколько следующих важных моментов.

Запись алгоритмических конструкций имеет смысл подчинить формированию структурного мышления, одним из проявлений которого является структурная запись программ.

Пропедевтика основных алгоритмических конструкций зачастую сопровождается неоправданно ранним использованием блок-схем. Взрослым это понятно, им кажется это нагляднее, на самом деле им так проще. Использование блок-схем в раннем обучении способствует двум принципиальным ошибкам:

· перегружает процесс раннего обучения дополнительной абстрактной информацией,

· противодействует освоению принципов структурного программирования.

Именно поэтому я не стала бы рекомендовать использование блок-схем, во всяком случае, на уровне начальной школы. Полезнее использовать и демонстрировать детям правильно структурированную запись алгоритма, в которой следует выделять алгоритмические конструкции как структурные единицы. Вводя структурную запись алгоритма в раннем обучении, необходимо выделить (обвести) основные алгоритмические структуры и графически подчеркнуть идею структурного представления последовательности действий. А “наглядная” конструкция блок-схемы иногда “рассыпается” на части там, где содержится ветвление. Учителям прекрасно известны случаи старательного выполнения детьми обеих ветвей условного оператора.

Рис. 1. Представление структурограммы

Структурированная запись должна стать понятной и естественной для школьников. Это надо объяснять, этому надо учить. Иначе владение учащимися методикой структурного программирования может остаться (и, к сожалению, чаще всего остается) только провозг­лашенным.

Ознакомление с блок-схемами на уровне базового курса (поскольку это требуется стандартом) возможно хотя бы после первичного освоения принципов структурного программирования.

Следует отметить, что существует другой способ графической записи алгоритма — диаграммы Насси – Шнейдермана (N–S-диаграммы), или структурограммы. Разработка графического отображения алгоритмов в соответствии с идеями структурного программирования была представлена еще в 1972 году в статье “Технология блок-схем для структурного программирования”. И, например, в Германии структурограммам отдан статус стандарта при представлении программных разработок. Однако в отечественной литературе они встречаются крайне редко, а в школьных учебниках отсутствуют.

Основные преимущества N–S-диаграмм состоят в том, что они представляют алгоритм в виде цепочки структурных единиц, алгоритмических структур, представленных прямоугольниками, которые следуют один за другим, сверху вниз, в соответствии с порядком выполнения алгоритма. В них отсутствуют соединительные линии, они компактны, их легко использовать для любой записи алгоритма — на языке программирования или в бытовом варианте. На рис. 1 на с. 6 представлена условная диаграмма, содержащая основные алгоритмические конструкции.

Конечно, использование структурограмм также имеет смысл вводить не ранее средних классов. Они, аналогично блок-схемам, являются абстракцией, которая должна быть использована своевременно.

Представляется, что использование блок-схем по инерции, искусственно задержалось в системе нашего образования, однако необходимо вырабатывать адекватные методы обучения и предпринимать определенные шаги в сторону соответствия провозглашаемых задач обучения и используемых средств их решения.

Вернемся все-таки к решению задач для машины Поста. Форма записи решения задач может быть такой:

· Задача N

· Дано: (лента)

· Надо: (лента)

· Блок-схема с пронумерованными по порядку элементами (командами машины Поста)

· Текст программы

Рассмотрим, для примера, решение 6-й и 7-й задач (см. № 3/2009). Сопоставим наглядность и понятность блок-схем и структурограмм.

На всякий случай повторю, что нумерация команд — это методический прием, примененный специально для решения задач машины Поста. После составления схемы или структурограммы номера легко используются в записи решения, в командах машины.

Не знаю, неужели структурограммы менее наглядны, менее понятны, менее структурны? Уж если говорить о структурности, то тут все максимально ясно и наглядно J.

Пока же мы вынуждены учить детей использовать блок-схемы: они присутствуют в программе обучения, они используются в заданиях ЕГЭ. Но, может быть, новый стандарт внесет изменения в этот вопрос?

Задача 6

На ленте расположены 2 метки. Каретка находится под левой из них. Заполнить пустые ячейки метками.

Написать программу сложения двух чисел, записанных на ленте и расположенных через одну пустую клетку друг от друга. Начальное положение каретки — под пустой клеткой, отделяющей числа.

Литература

1. Кушниренко А.Г., Леонов А.Г., Эпиктетов М.Г. и др. Информационная культура: Кодирование информации. Информационные модели: 9–10-е классы. М.: Дрофа, 1996.

2. Брукс Ф. Мифический человеко-месяц, или Как создаются программные системы. Пер. с англ. СПб.: Символ-Плюс, 2001.

Продолжение следует…