Системно-информационная концепция Н.В. Макаровой и программа по информатике для 7- 9-х классов

Согласно авторской концепции, обучение информатике должно быть непрерывным с 1 по 11 классы либо с 6 – 7 по 11 классы: с 1 по 5 – 6 классы – пропедевтическая составляющая с ориентацией 1 час в неделю, с 6 – 7 по 9 классы – базовая составляющая, 10 – 11 классы – предпрофессиональная составляющая.

Обучение информатике по предлагаемым учебникам может начинаться с любого класса. При изложении материала использован модульный принцип – каждый раздел имеет самостоятельное значение. Порядок изучения может быть произвольным. При дефиците учебного времени учитель имеет возможность выбрать разделы и скомпоновать тем самым свою рабочую программу.

В комплект входят: 1. учебники «Информатика» 6 – 7 класс, 7 – 8 класс и 9 класс; 2. практикум по информационным технологиям; 3. задачник по моделированию; 4. диск с контролирующими тестами по усвоению материалов учебника «Информатика 6 – 7 класс»; 5. методическое пособие для учителя.

Изучение основ программирования можно проводить в любой среде: LogoWriter, Logo миры, MSWLogo (Logo для работы в среде Windows).

В 7 – 8 классах изучают: Представление об объектах, Процессах и информации; Аппаратное обеспечение персонального компьютера; Системная среда Windows; Логика; Текстовый редактор Works; Табличный процессор Works; СУБД Works.

И, наконец, в 9 классе проходят следующие темы: История компьютеров, их современное состояние и перспективы развития; Компьютерное моделирование; Моделирование объектов и процессов в электронных таблицах; Компьютерная коммуникационная среда; Коммуникации в глобальной сети Интернет.

Практикум по информационным технологиям включает в себя рекомендации для учителя, задания, технологию работы. Все задания соответствуют темам учебника.

8. Методические рекомендации по изучению темы «Информация и информационные процессы».

Тема определена для изучения в 7 класс и относится к разделу «Информационные процессы». На изучения темы по программе Семакина И. Г. отводится 4 (Глава «Человек и информация»).

Основные цели: Раскрыть смысл понятия «инфор­мация» в контексте жизни и деятельности человека. Раскрыть понятие информативности сообщения с субъ­ективной (содержательной) точки зрения на информа­цию. Ввести понятие «информационные процессы» и показать три их разновидности: процесс хранения, процесс передачи и процесс обработки информации. Раскрыть роль языков в информационных процессах.

Изучаемые вопросы: Чем является информация для человека; Декларативные и процедурные знания (информа­ция); Три типа информационных процессов; Роль органов чувств человека в процессе восприя­тия им информации; Естественные и формальные языки.

Основные содержательные и методические пробле­мы изучения всего материала связаны с проблемой определения понятия «ин­формация». Информация — фундаментальное понятие науки, поэтому определить его исчерпывающим образом через какие-то более простые понятия невозможно. В базовом курсе рассматри­ваются два различных подхода к информации: субъективный подход; кибернетический подход.

При изучении материала следует отталкивать­ся от интуитивных представлений об информации, имеющихся у детей. Целесообразно вести беседу в фор­ме диалога, задавая ученикам вопросы, на которые они в состоянии ответить. Не следует сразу требовать от них определения информации, но подвести их к этому определению с помощью понятных вопросов вполне возможно.

Учитель вместе с учениками при­ходит к определению: информация для человека — это знания, которые он получает из различных источни­ков. Далее на многочисленных знакомых детям приме­рах следует закрепить это определение.

При формировании понятия информация и знания используется понятие «сообще­ние», интуитивно понятное ученикам. Сообщение — это информационный поток, который в процессе передачи информации поступает к приемнику.

Обсуждая проблему восприятия человеком ин­формации из внешнего мира, нужно обратить внима­ние учеников на то, что человек обладает множеством каналов, по которым в его мозг (память) поступает ин­формация. Эти каналы — наши органы чувств. Их пять: зрение, слух, вкус, обоняние, осязание. Если роль первых двух для восприятия информации оче­видна, то для понимания того, что вкусовые и осязате­льные ощущения, запахи также являются источника­ми информации, требуется пояснение. Объяснение этому следующее: мы помним запахи знакомых пред­метов, вкус знакомой пищи, на ощупь узнаем некото­рые вещи. Но то, что мы помним — хранится в нашей памяти. Значит, это тоже наши знания, а стало быть — информация.

Фундаментальное понятие информатики — ин­формационные процессы. Следует дать понять учени­кам, что какую бы сложную работу с информацией не выполнял человек, она сводится к трем составляющим: хранению, передаче, обработке. Объяснение этих во­просов также можно проводить в форме диалога. Сле­дует отталкиваться от жизненного опыта учеников, их школьной практики. Ключевыми понятиями здесь яв­ляются: память, носители информации, источник ин­формации, приемник информации, канал связи. При обсуждении различных вариантов обработки информа­ции следует обратить внимание учеников на то, что об­работка всегда происходит по определенным правилам, которые сами являются информацией (процедурной).

Во многих учебниках информатики рассматривается вопрос о роли информации для чело­века, о взаимодействии человека и информации. Обычно такие разделы носят названия «Информация вокруг нас», «Человек и информация». В ней реализуется еще одна цель: описать информацион­ную функцию человека, то есть рассмотреть человека как высокоразвитую «биологическую информационную машину».

Методические подходы к измерению информации. Основные цели: Познакомить учащихся с методом измерения информации в символьном сообщении. Ввес­ти понятие алфавита, мощности алфавита. Научить де­тей вычислять количество информации, заключенное в тексте, составленном из символов определенного алфа­вита. Ввести основные единицы измерения информа­ции, установить связь между ними.

Изучаемые вопросы: Что такое алфавит, мощность алфавита; Представление о двоичном алфавите; Что такое информационный вес символа в алфавите; Что такое бит, байт, килобайт, мегабайт; Как измерить информацию.

Речь идет об измерении ко­личества информации в тексте (символьном сообще­нии), составленном из символов некоторого алфавита. Алфавитный подход — это единствен­ный способ измерения информации, который может применяться по отношению к информации, циркулиру­ющей в информационной технике, в компьютерах. Опорным в этой теме является понятие алфави­та — конечного множества символов, используемых для представления информации. Число символов в ал­фавите называется мощностью алфавита.

В рассматриваемом приближении количество информации, которое несет в тексте каждый символ, вычисляется из уравнения Хартли: 2ⁱ = N, где N — мощность алфавита. Величину i можно назвать инфор­мационным весом символа. Если данная тема изучает­ся в 7 классе, то возникает методическая проблема, связанная с тем, что ученики еще не знакомы из курса математики с операцией возведения в степень. Водится определение операции возведения в целую степень, как многократного умно­жения числа самого на себя.

Полезно обсудить с учениками следующий во­прос: какова минимальная мощность алфавита, с помо­щью которого можно записывать (кодировать) инфор­мацию? Предположим, что используемый алфавит состоит всего из одного символа, например, «1». Интуитивно понятно, что сообщить что-либо с помощью единствен­ного символа невозможно. Но это же доказывается строго с точки зрения алфавитного подхода. Информа­ционный вес символа в таком алфавите находится из уравнения: 2ⁱ= 1. Но поскольку 1 = 2ⁱ, то отсюда следу­ет, что i = 0 битов. Полученный вывод можно проиллю­стрировать следующим образным примером. Предста­вьте себе толстую книгу в 1000 страниц, на всех стра­ницах которой написаны одни единицы (единственный символ используемого алфавита). Сколько информа­ции в ней содержится? Ответ: нисколько, ноль. При­чем такой ответ получается с любой позиции, как с со­держательной, так и с алфавитной.

Определение единицы измерения информации — бита дается в связи с введе­нием представления о двоичном алфавите: один символ двоичного алфавита несет 1 бит информации.

Вводится дополнительные единицы измере­ния информации. Следует обратить внимание учени­ков на то, что в любой метрической системе существу­ют единицы основные (эталонные) и производные от них. Например, основная физическая единица дли­ны — метр. Но существуют миллиметр, сантиметр, ки­ллометр. Так же обстоит дело и с измере­нием информации. 1 бит — это исходная единица. Следующая по величине единица — байт. Байт вводится как информационный вес символа из алфавита мощно­стью 256. Поскольку 256 =2⁸, то 1 байт = 8 битов.

Количество информации во всем тексте (I), со­ стоящем из К символов, равно произведению информа­ционного веса символа на К: I = i x К. Эту величину можно назвать информационным объемом текста. Та­кой подход к измерению информации еще называют объемным подходом.

Представляя ученикам более крупные единицы из­мерения информации: килобайт, мегабайт, гигабайт, следует обратить их внимание на то, что мы привыкли приставку «кило» воспринимать, как увеличение в 1000 раз. В информатике это не так. Килобайт больше байта в 1024 раза, а число 1024=2¹⁰.

9. Методика изучения темы «Компьютер как универсальное устройство для обработки информации».

На изучение темы в базовом курсе информатики отводится 6 часов (согласно курсу Семакина И. Г. Информатика базовый курс. 7-9).

Основные цели: Дать начальные представления о назначении компьютера, его устройстве, функциях основных узлов. Заложить основу для будущего более подробного изучения аппаратных средств компьютера.

Изучаемые вопросы: Внешние устройства ЭВМ; Принцип программного управления ЭВМ; Организация информации во внутренней и внеш­ней памяти; Устройство персонального компьютера.

Освоение содержательной темы «Компьютер как универсальное устройство обработки текстовой информации» происходит по двум целевым на­правлениям: 1) теоретическое изучение устройства, принципов функ­ционирования и организации данных в ЭВМ; 2) практическое освоение компьютера; получение на­выков применения компьютера для выполнения раз­личных видов работы с информацией.

В курсе информатики устройство компьютера изу­чается на уровне его архитектуры. Под архитектурой понимают описание устройства и принципов работы ЭВМ без подробностей технического характера. В процессе изучения темы, учащимся предстоит небольшое знакомство с языком машинных команд, с процессором компьютера. Необходимость таких знаний следует из основной концепции курса: направленности на фунда­ментальное, базовое образование.

Как правило, в учебниках разъясняются общие понятия архитек­туры без привязки к конкретным маркам ЭВМ. Прак­тическая же работа на уроках происходит на опреде­ленных моделях компьютеров, то есть вторая из отме­ченных выше целей связана с освоением работы на том типе компьютера, который имеется в классе. Вводя общие понятия, например, та­кие как объем памяти, разрядность процессора, такто­вая частота и другие, следует сообщить ученикам, ка­кие конкретно значения этих параметров имеются у школьных компьютеров. Рассказывая о назначении устройств ввода и вывода, о носителях информации, учитель должен продемонстрировать эти устройства, познакомить учеников с их характеристиками, с прави­лами обращения.

1. Методика изучения вопроса «внешние устройства ЭВМ».

Основные понятия, которые вводятся при изучении данного вопроса: архитектура ЭВМ, память ЭВМ, процессор, устройства ввода, устройства вывода, программа, данные, программное управление.

При знакомстве с понятием «Архитектура ЭВМ» используется методический прием, суть которого в следующем: компьютер – это универсальная машина для работы с информацией. В природе такой машиной является человек. Человек может осуществить три информационных процесса – хранение, передача и обработка информации. Деление памяти компьютера на внутреннюю и внешнюю поясняется через аналогию с человеком. Внутренняя память – память человека, внешняя – средства записи информации.

2. Методика изучения вопроса «Принципы программного программирования ЭВМ».

Необходимо объяснить ученикам разницу между понятиями «данные» и «программа». Следует вспомнить, что информацию можно разделить на декларативную и процедурную. Декларативная информация – это данные; процедурная информация – это программа. Данные – это информация, которая обрабатывается компьютером в соответствии с программой. Необходимо использовать прием аналогии между человеком и компьютером. Следует привести какой-нибудь знакомый ученикам пример решения информационной задачи.

Необходимо подчеркнуть, что любая работа выпол­няется компьютером по программе. Подводя итог теме, следует сказать, что суть принципа программного управления компьюте­ром сводится к следующим трем положениям: любая работа выполняется компьютером по про­грамме; исполняемая программа находится в оперативной памяти; программа выполняется автоматически.

3. Методика изучения вопроса «Организация информации во внутренней памяти компьютера».

Знакомство учеников с архитектурой ЭВМ начинается с главы 2 учебника Семакин И. и продолжается в некоторых последующих главах. В § 8 рассматривается компьютерная память. Следует говорить о двух типах свойств: о физических свойствах и о принципах организации информации.

Внутренняя память. К физическим свойствам внутренней памяти относятся следующие свойства: 1. это память, построенная на электронных элемен­тах, которая хранит информацию только при наличии электропитания; 2. это быстрая память; время занесения в нее информации и извлечения очень ма­ленькое — микросекунды; 3. это память небольшая по объёму.

Быструю, энергозависимую внутреннюю намять на­зывают оперативной памятью, или ОЗУ — оператив­ное запоминающее устройство.

Внешняя память. По аналогии с отмеченными выше физическими свойствами внутрен­ней памяти, свойства внешней памяти описываются так:

1. внешняя память энергонезависима, то есть инфор­мация в ней сохраняется независимо от того, включен или выключен компьютер, вставлен носи­тель в компьютер или лежит на столе;

2. внешняя память — медленная по сравнению с опе­ративной; в порядке возрастания скорости чте­ния/записи информации, устройства внешней па­мяти располагаются так: магнитные ленты — маг­нитные диски — оптические диски:

3. объем информации, помещающейся во внешней памяти больше, чем во внутренней; а с учетом воз­можности смены носителей — неограничен.

Изучив базовый курс, ученики должны будут узнать, что:

1) компьютер работает со следующими видами дан­ных (обрабатываемой информации): символьным, чис­ловым, графическим, звуковым;

2) любая информация в памяти компьютера представляется в двоичном

виде.

Сформулированные положения следует сообщить ученикам в данной теме и в последующих темах к ним возвращаться.

4. Методика изучения вопроса «Устройство персонального компьютера».

Удобно проиллюстрировать схему устройства компьютера. В основу устройства компьютера заложен блочно-модульный принцип построения.

В архитектуре различных типов ПК имеются свои особенности. Например, в IBM PC между микропроцессо­ром и внутренней памятью имеется линия прямой связи, помимо общей шины.

Можно говорить о том, что основным устройством ПК является микропроцессор (МП). Это «мозг» маши­ны. В первую очередь возможности МП определяют воз­можности компьютера в целом. Скорость работы компьютера зависит от целого ряда его характеристик. Важнейшими них являются две характеристики процессора: тактовая частота и разрядность.