Организация учебно-воспитательного процесса и состав учебно-методического материала по курсу

Формы, методы и отчасти содержание обучения информатике зависят от наличия или отсутствия компьютерного класса. Однако ведущие идеи курса могут быть донесены до учащихся и без использования компьютера. Во вся­ком случае, в младшей школе его использование необязательно.

Учебно-методический материал по курсу для начальной школы ("Инфор­матика в играх и задачах" (1—3, 1—4) (авторский коллектив: А.В. Горячев, Т.О. Волкова, Н.И. Суворова и др.) состоит из четырех комплектов. В состав каждого комплекта входят 4 учебные тетради для учеников (по 1 на чет­верть), 4 методических пособия для учителя (по 1 на четверть) и 8 конт­рольных работ (по 2 варианта на четверть).

Комплект № 1 рассчитан на 6—7-летних детей и изучается в первом классе по программе 1—4.

Комплект № 2 рассчитан на 7—8-летних детей и изучается во втором классе по программе 1-4 и в первом классе по программе 1—3. При проведении занятий максимально возможно применяются занимательные и игровые формы обучения. Как правило, различные темы и формы подачи учебного материала активно чередуются в течение одного урока.

Комплект № 3 рассчитан на 8-летних детей и изучается в третьем классе по программе 1—4 и во втором классе по программе 1—3.

Комплект № 4 рассчитан на 9-летних детей и изучается в четвертом классе по программе 1—4 и в третьем классе по программе 1—3.

Начиная с комплекта № 3 и далее обучение логическим основам информатики проводится по нескольким направлениям, каждое из которых изучается в течение учебной четверти. Таким образом, изучение материала происходит "по спирали" — ученики каждую четверть продолжают изучение темы этой же чет­верти прошлого года. Кроме того, задачи по каждой из тем могут быть включены. в любые уроки в любой четверти в качестве разминки. Занятия проходят один раз в неделю. Каждая учебная четверть заканчивается контрольной работой.

I четверть — алгоритмы.

II четверть — объекты.

III четверть — логические рассуждения.

IV четверть — модели в информатике.

Материал комплекта № 3 не опирается напрямую на конкретные знания ком­плектов № 1 и № 2, являющихся пропедевтическими, поэтому можно начать преподавание по курсу с любого из комплектов — № 1, № 2 и № 3. В то же время апробация показала, что дети, начавшие изучение курса с первого класса, с боль­шим удовольствием воспринимают эти уроки, начинают лучше успевать по дру­гим предметам и легче осваивают материал курса на следующем году обучения.

Для 5—6-х классов предлагается учебно-методический комплект "Инфор­матика-плюс", состоящий из учебных тетрадей (4 тетради на год), методи­ческих пособий (4 пособия на год) и материала для самостоятельных работ (10—12 работ на год). Авторы — А.В. Горячев, Н.И. Суворова и др.

Структура курса основ информатики

В материале курса выделяются следующие рубрики:

статическая картина объекта — структуры, классы;

картина поведения объекта — процессы и алгоритмы;

язык как объект моделирования — логика рассуждений;

информационная модель объекта — приемы моделирования и решения задач. Материал этих рубрик изучается на протяжении всего курса концентри­чески, так, что объем соответствующих понятий возрастает от класса к классу.

Цели изучения основ информатики в начальной школе

1) Развитие у школьников устойчивых навыков решения задач с приме­нением таких подходов к решению, которые наиболее типичны в областях деятельности, связанных с использованием системно-информационного языка:

— использование формальной логики при решении задач — построение выводов путем применения к известным утверждениям логических опера­ций: "если—то", "и", "или", "не" — и их комбинаций — "если... и..., то...";

алгоритмический подход к решению задач — умение планировать после­довательность действий для достижения какой-либо цели, а также решать широкий класс задач, для которых ответом является не число или утвержде­ние, а описание последовательности действий;

системный подход — рассмотрение сложных объектов и явлений в виде набора более простых составных частей, каждая из которых выполняет свою роль для функционирования объекта в целом; рассмотрение влияния измене­ния в одной составной части на поведение всей системы;

— объектно-ориентированный подход — постановка во главу угла объек­тов, а не действий, умение объединять отдельные предметы в группу с общим названием, выделять общие признаки предметов этой группы и действия, выполняемые над этими предметами; умение описывать предмет по принци­пу "из чего состоит и что делает (можно с ним делать)".

2) Расширение кругозора в областях знаний, тесно связанных с информа­тикой: знакомство с графами, комбинаторными задачами, логическими игра­ми с выигрышной стратегией ("начинают и выигрывают") и некоторыми другими. Ведется обучение решению простейших типовых задач, включаемых в контрольный материал.

3) Создание у учеников навыков решения логических задач и ознакомление с общими приемами решения задач ~ "как решать задачу, которую раньше не решали" (поиск закономерностей, рассуждения по аналогии, по индук­ции, правдоподобные догадки, развитие творческого воображения и др.).

Цели изучения информатики в 5—6-х классах

Систематическое развитие понятия структуры (множество, класс, иерар­хическая классификация), выработка навыков применения различных средств (графов, таблиц, схем) для описания статической структуры объектов и струк­туры их поведения; развитие понятия алгоритма (циклы, ветвления) и его обобщение на основе понятия структуры; усвоение базисного аппарата фор­мальной логики (операции "и", "или", "не", "если—то"), выработка навы­ков использования этого аппарата для описания модели рассуждений.

Тематическое планирование учебного материала и содержание обучения.

1-й класс (1—3) или I—2-е классы (1—4) (36 ч)

План действий и его описание (9 ч)

Последовательность действий. Последовательность состояний в природе. Выполнение последовательности действий. Составление линейных планов дейст­вий. Поиск ошибок в последовательности действий.

Отличительные признаки предметов (9ч)

Выделение признаков предметов. Узнавание предметов по заданным при­знакам. Сравнение двух или более предметов. Разбиение предметов на груп­пы в соответствии с указанными признаками.

Логические модели (9 ч)

Истинность и ложность высказываний. Логические рассуждения и выводы. Поиск путей на простейших графах, подсчет вариантов. Высказывания и мно­жества. Построение отрицания простых высказываний.

Приемы построения и описания моделей (9 ч)

Кодирование. Простые игры с выигрышной стратегией. Поиск закономер­ностей.

В результате обучения учащиеся должны уметь:

— находить лишний предмет в группе однородных;

— предлагать несколько вариантов лишнего предмета в группе однородных;

— выделять группы однородных предметов среди разнородных и называть их;

— находить предметы с одинаковым значением признака (цвет, форма, размер, число элементов и т.д.);

— разбивать предложенное множество фигур (рисунков) на два подмно­жества по значениям разных признаков;

— находить закономерности в расположении фигур по значению двух при­знаков;

— называть последовательность простых знакомых действий;

— приводить примеры последовательности действий в быту, сказках;

— находить пропущенное действие в знакомой последовательности;

— точно выполнять действия под диктовку учителя;

— отличать заведомо ложные фразы;

— называть противоположные по смыслу слова;

— отличать высказывания от других предложений, приводить примеры высказываний, определять истинные и ложные высказывания.

2-й класс (1—3) или 3-й класс (1—4) (36 ч)

Алгоритмы (9 ч)Алгоритм как план действий, приводящих к заданной цели. формы записи алгоритмов: блок-схема, построчная запись. Выполнение алгоритма. Состав­ление алгоритма. Поиск ошибок в алгоритме. Линейные, ветвящиеся, цикли­ческие алгоритмы.

Группы (классы) объектов (8 ч)

Общие названия и отдельные объекты. Разные объекты с общим названием Разные общие названия одного отдельного объекта. Состав и действия объекте) с одним общим названием. Отличительные признаки. Значения отличительны признаков (атрибутов) у разных объектов в группе. Имена объектов.

Логические рассуждения (11 ч)

Высказывания со словами "все", "не все", "никакие". Отношения между множествами (объединение, пересечение, вложение). Графы и их табличное описание. Пути в графах. Деревья.

Модели в информатике (8ч)

Игры. Анализ игры с выигрышной стратегией. Решение задач по аналогии. Решение задач на закономерности. Аналогичные закономерности.

Учащиеся должны уметь:

— находить общее в составных частях и действиях у всех предметов из одного класса (группы однородных предметов);

— называть общие признаки предметов из одного класса (группы однородных предметов) и значения признаков у разных предметов из этого класса;

— понимать построчную запись алгоритмов и запись с помощью блок-схем;

— выполнять простые алгоритмы и составлять свои по аналогии;

— изображать графы;

— выбирать граф, правильно изображающий предложенную ситуацию;

— находить на рисунке область пересечения двух множеств и называть элементы из этой области.

3-й класс (1—3) или 4-й класс (1—4) (36 ч)

Алгоритмы (9ч)

Вложенные алгоритмы. Алгоритмы с параметрами. Циклы: повторение указанное число раз до выполнения заданного условия или для перечисленных параметров.

Объекты (8 ч)

Составные объекты. Отношение "состоит из". Схема (дерево) состава. Адреса объектов. Адреса компонентов составных объектов. Связь между со­ставом сложного объекта и адресами его компонентов. Относительные адреса в составных объектах.

Логические рассуждения (11 ч)

Связь операций над множествами и логических операций. Пути в графах, удовлетворяющие заданным критериям. Правила вывода "если—то". Цепоч­ки правил вывода. Простейшие "и — или" графы.

Модели в информатике (8 ч)

Приемы фантазирования (прием "наоборот", "необычные значения при­знаков", "необычный состав объекта"). Связь изменения объектов и их функ­ционального назначения. Применение изучаемых приемов фантазирования к материалам разделов 1—3 (к алгоритмам, объектам и др.).

Учащиеся должны уметь:

— определять составные части предметов, а также состав этих частей и т.д.;

— описывать местонахождение предмета, перечисляя объекты, в состав которых он входит (по аналогии с почтовым адресом);

— заполнять таблицу признаков для предметов из одною класса; в каждой клетке таблицы записывается значение одного из нескольких признаков у одного из нескольких предметов;

— выполнять алгоритмы с ветвлениями, с повторениями, с параметрами, обратные заданному;

— изображать множества с разным взаимным расположением;

— записывать выводы в виде правил "если — то";

— по заданной ситуации составлять короткие цепочки правил "если — то".

5-й класс (36 ч)

Алгоритмы (9 ч)

Исходные условия и результат выполнения алгоритма. Переменная в алгорит­ме. Имя и значение переменной. Ветвление в алгоритме. Условие ветвления. Цикл в алгоритме. Циклическая конструкция "повторять". Массив в алгоритме.

Объекты и классы (8ч)

Объект. Имя, действия, признаки и составные части объекта. Класс. Назва­ние класса. Экземпляры класса. Классы-родители и классы-наследники. Роди­тель-свойство.

Логические рассуждения (11 ч)

Высказывания. Значение высказывания. Логические операции "не", "и", "или". Граф. Вершины, ребра. Путь в графе. Ориентированные графы. Пра­вила "если — то". И/или-граф. Логический вывод с помощью и/или-графа.

Модели в информатике (8ч)

Зависимость алгоритма от изменений в ситуации. Зависимость схемы на­следования классов от изменений в ситуации. Зависимость и/или-графа от изменений в ситуации.

Учащиеся должны уметь:

— решать задачи на выполнение, изменение и исправление алгоритмов с ветвлениями, циклами, переменными и массивами;

— объединять группу объектов в один класс;

— составлять описание класса с указанием его признаков и действий;

— решать задачи на изменение и исправление схемы наследования классов;

— решать задачи на составление графов и нахождение в графах путей, удовлетворяющих некоторым условиям;

— образовывать сложные высказывания из простых с помощью логических операций;

–– производить логические рассуждения, используя схему логического вы­вода (и/или-граф);

— производить изменения в информационных моделях, связанные с изме­нением моделируемой ситуации.

6-й класс (36 ч)

Алгоритмы и объекты (9 ч)

Объекты в алгоритмах. Массивы объектов в алгоритмах. Собственные алгорит­мы класса объектов. Признаки и составные части в алгоритме класса объектов. Наследование алгоритмов и признаков. Параметры в алгоритме класса объектов.

Состояния объектов (8 ч)

Состояния объектов. Состояния экземпляров одного класса. Диаграмма переходов состояний. Событие. Схема смены состояний. Состояния объекта и его частей.

Логические рассуждения (11ч)

Описание схемы логического вывода в виде системы продукций. Алгоритм вывода в системе продукций. Обработка системы продукций "снизу вверх" и "сверху вниз". Высказывания о значении атрибутов объектов в системе про­дукций. Выводы о значении атрибутов объектов в системе продукций.

Модели в информатике (8 ч)

Зависимость классов и алгоритмов классов от постановки задачи. Зависи­мость схемы наследования классов от постановки задачи. Зависимость схемы логического вывода от постановки задачи.

Учащиеся должны уметь:

— предлагать набор собственных алгоритмов объектов;

— выполнять алгоритмы класса для разных экземпляров класса;

— изменять и исправлять алгоритмы класса с параметрами;

— предлагать набор состояний объектов одного класса;

— называть набор событий, ведущих к смене состояний;

— объяснять составленную диаграмму переходов состояний объектов;

— изменять и исправлять схему логического вывода, заданную в виде систе­мы продукций;

— выполнять алгоритм вывода в системе продукций;

— включать высказывания о значении атрибутов объектов в систему про­дукций в качестве исходных;

изменять схему наследования классов, алгоритмы классов, набор состоя­ний объектов класса, системы продукций в зависимости от изменений в постановке задачи.

. АЛГОРИТМИКА (5-6-е КЛАССЫ) С. К. Ландо, А.Л. Семенов

Пояснительная записка

Курс "Алгоритмика" рассчитан на обучение в течение одного года учеников пятого, шестого классов средней общеобразовательной школы. Здесь приводит­ся примерная программа курса для бескомпьютерного варианта обучения.

При наличии доступа к компьютерам, на которых установлена система программной поддержки "Алгоритмика", целесообразно увеличить нагрузку за счет введения дополнительно одного академического часа компьютерных занятий раз в две недели. При этом не следует стремиться к увеличению объема изучаемого материала, сделав упор на отработку знаний и навыков составления алгоритмов, полученных на бескомпьютерных занятиях.

Курс "Алгоритмика" рассматривается как часть курса математики. Основ­ная цель курса — формирование у школьников основ алгоритмического мыш­ления. Под способностью алгоритмически мыслить понимается умение ре­шать задачи различного происхождения, требующие составления плана дейст­вий для достижения желаемого результата.

Алгоритмическое мышление является необходимой частью научного взгля­да на мир. В то же время оно включает и некоторые общие мыслительные навыки, полезные в более широком контексте. К таким относится, например, разбиение задачи на подзадачи.

Для обучения алгоритмике школьнику нужно только умение выполнять арифметические операции над целыми числами. Комбинаторные объекты легко овеществляются, с ними можно работать руками, а доказательства произво­дить методом полного перебора. Познание может происходить при активном использовании игр, театрализации задач.

Обучение школьника основам алгоритмического мышления базируется на понятии Исполнителя. Это понятие в последние годы вошло в обиход препо­давателей информатики, и большинство курсов основано именно на таком подходе. Исполнителя можно представлять себе роботом, снабженным набо­ром кнопок. Каждая кнопка соответствует одному действию (может быть, довольно сложному), которое робот способен совершить. Нажатие кнопки вызывает соответствующее действие робота.

Робот действует в определенной среде. Чтобы описать Исполнителя, нуж­но задать среду, в которой он действует, и действия, которые он совершает при нажатии каждой из кнопок.

Основой для введения Исполнителей служат задачи.

Исполнители, используемые В курсе, традиционны. Исключение составляет введенный А. К. Звонкиным Исполнитель Директор строительства. Это одна из первых попыток познакомить учащихся с понятием параллельного програм­мирования. Знакомство происходит на совсем простом и в то же время очень содержательном материале строительных кубиков. Единожды введенные Ис­полнители в дальнейшем активно используются на протяжении всего курса.

Общая схема подачи материала в курсе следующая; от частного к общему, от примера к понятию. Подача материала допускает шесть форм-стадий:

— манипуляция с физическими предметами;

— театрализация;

— манипуляция с объектами на экране компьютера;

— командный режим управления экранными объектами;

— управление экранными объектами с помощью линейных программ;

— продвинутое программирование с использованием процедур и других универсальных конструкций.

Учащиеся должны знать и уметь использовать основные понятия, вводи­мые в учебнике "Алгоритмика, 5—б", в том числе:

Исполнитель, среда Исполнителя, конструкции, команды Исполнителя, состояние Исполнителя, алгоритм, простой цикл, ветвление, сложный цикл, условия, истинность условий, логические операции, эффективность и слож­ность алгоритма, координаты на плоскости, преобразование программ, па­раллельное программирование.

Учащиеся должны уметь:

— решать простые задачи из всех разделов частей А, Б задачника "Алгорит­мика, 5-6";

— составлять линейные алгоритмы;

— составлять новые команды с помощью процедур;

— определять значение истинности простых и сложных условий;

— использовать циклы и ветвления;

— сравнивать эффективность различных алгоритмов; владеть элементами до­казательности, эффективности и невозможности предложенных решений;

— преобразовывать программы в соответствии с преобразованием исход­ных данных;

— владеть элементами параллельного программирования.

Тематическое планирование учебного материала и содержание обучения (36 ч)

Знакомство с понятием Исполнителя (2ч)

Волк, коза и 'капуста. Игра в Исполнителя Крестьянин.

Знакомство с Водолеем. Синтаксис.

Удвоитель. Соревнование на составление самой короткой программы. Кузнечик. ОТКАЗ. Таблица состояний.

Процедуры и конструкции (2 ч)

Процедуры. Составление новых команд для Кузнечика. Конструкция повторения (цикл). Использование конструкции повторения при работе с Кузнечиком и Удвоителем.. Синтаксис.

Эффективность и сложность (1ч)

Примеры построения эффективных алгоритмов. Раздвоитесь.

условия (4ч)

Использование условий. Значения истинности.

Блок-схемы. Улучшенный Раздвоитель.

Конструкция повторения "пока—делать".

Написание программ с использованием процедур, циклов и условий.

Контрольная работа

Программирование Робота (7 ч)

Знакомство с Роботом.

Программирование Робота с помощью конструкции повторения. Стены условия. Обратная связь.

Логические операции и составные условия. Замена вложенных условны конструкций составными условиями. Использование составных условий пр программировании Раздвоителя.

Сложные программы для Робота.

Контрольная работа.

Координаты, расстояния и углы на плоскости. Элементы графического программирования (8 ч)

Координаты на плоскости. Арифметические выражения. Использование циклов и процедур при работе с Чертежником.

Геометрические преобразования и изменение программ. Черчение криволинейных фигур. Контрольная работа.

Знакомство с Черепахой. Расстояния и углы (2 ч)

Рисование правильных многоугольников. Рисование узоров с помощью циклов и процедур. Рисование криволинейных фигур.

Геометрические преобразования и изменение программ при работе Черепахой.

Самостоятельная работа.

Эффективность и невозможность (5ч)

Ханойские башни. Игра с башнями в 2, 3, 4 кольца. Составление таблицы рекордов. Поиск закономерностей. Обсуждение эффективного алгоритма в Ханойских башнях и доказательства его эффективности. Запись эффективного алгоритма в различных системах команд.

Невозможность и ее доказательство. Повторение. Контрольная работа.

Введение в параллельное программирование (4 ч)

Директор строительства. Поиск эффективных алгоритмов. Доказатель невозможности. Обсуждение универсального алгоритма. Строительство неровной поверхности.

Контрольная работа.

Введение в рекурсию (1ч)

Первые примеры. Построение рекурсивных алгоритмов.