Изучение информационного моделирования как средство реализации межпредметных связей информатики с дисциплинами естественнонаучного цикла

• Автор: Гейн, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 13.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 300 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
Глава 1. Основные методологические установки, составляющие основу обучения информатике, обеспечивающего реализацию межпредметных связей с дисциплинами естественнонаучного
1.1. Анализ современных концепций курса информатики в школе с точки зрения отражения в них проблемы межпредметных
связей информатики с другими дисциплинам.
1.2. Методологические аспекты межпредметных связей
школьного курса информатики
1.3. Информатика в интегрированных курсах. Особые
отношения между математикой и информатикой
1.4. Информатика и компьютерное дело.
1.5. Локализация курса информатики, использующего моделирование как базовый компонент конструирования
Глава 2. Развитие системы понятий и конструирование модели
содержания курса информатики на основе межпредметных
связей с дисциплинами естественнонаучного цикла
2.1. Система базовых понятий как ядро курса информатики
2.2. Понятия модель, информационная модель и модель
обработки информации.
2.3. Модели языка и языковые модели. Распознаваемые языки и
языки программирования
2.4. Типы и структуры данных. Объекты
2.5. Понятия формальный исполнитель и универсальный
исполнитель
2.6. Понятие модель поведения
2.7. Информация и количество информации
2.8. Эвристики и стратегии.
2.9. Особенности системы базовых понятий информатики
Глава 3. Конструирование общеобразовательных курсов
информатики, обеспечивающих межпредметные связи
с естественнонаучными дисциплинами
3.1. Концепция конструирования курса информатики, предусматривающего реализацию методологического
потенциала информатики в других дисциплинах.
3.2. Концепция сквозного курса информатики
3.3. Проектирование программ курсов информатики на основе
системы сквозных содержательных линий курса.
3.4. Курс информатики для классов естественнонаучного
профиля.
3.5. Информатика в классах с углубленным изучением
математики,.
3.6. Предпрофессиональный курс информатики
программистская специализация.
3.7. Конструирование курсов информатики на основе сквозных
содержательных линий
Глава 4. Разработка программного обеспечения компьютерных
курсов
4.1. Общие положения об использовании компьютера как
дидактического средства.
4.2. Разработка программного обеспечения курса
информатики
4.3. Системы развивающихся компьютерных исполнителей
4.4. Краткое описание развивающегося исполнителя
Паркетчик.
4.5. Разработка электронного программнометодического комплекса по курсу информатики для классов
естественнонаучного профиля.
4.6. Результаты экспериментальных исследований по созданию учебных программных средств для компьютерных курсов
информатики.
Глава 5 Особенности методики при преподавании курса
информатики, реализующего межпредметные связи через
информационное моделирование
5.1. Некоторые особенности методики в курсах, ориентированных на межпредметные связи
с информатикой
5.2. Методические установки преподавания курса
информатики.
5.3. Педагогические особенности учебника по компьютерному
5.4. Особенности методики изучения информационного моделирования в курсе информатики в свете его
межпредметных связей с другими дисциплинам
Заключение. Основные результаты исследования.
Литература


Опрос, проведенный нами среди преподавателей физики в школе и вузе, выявил устойчивое мнение, что изменение содержания этой дисциплины в зависимости от возраста обучаемых связано не столько со сменой изучаемых физических принципов, сколько с рассмотрением их с точки зрения наработанного к этому времени математического аппарата. Так, изучение кинематики развертывается от рассмотрения модели равномерного прямолинейного движения ориентированной на использование лишь линейных функций через модель равноускоренного прямолинейного движения требующую знания уже квадратичной функции к модели произвольного прямолинейного движения материальной точки с использованием обыкновенных дифференциальных уравнений и затем к моделям криволинейного в том числе пространственного движения основанных на применении математического анализа векторфункций. В основе же построения всех этих моделей лежат, как известно, одни и те же законы Ньютона. Принципиально иная модель процесса движения появилась фактически лишь в XX в. Однако необходимый здесь математический аппарат настолько сложен, что в школьном курсе эти подходы даны в основном на уровне описания основных положений. Указанное влияние информационных технологий на то, какие именно модели строятся и используются проявление общего принципа моделирования, утверждающего, что модельные предположения всегда включают ограничения исполнителя, т. Гейн9, 7. Обоснование этого положения необходимо и, как показала практика обучения школьников, доступно для учеников 8го класса. В частности, дискретный характер представления и обработки информации в компьютере подсказывают, что целесообразно во многих случаях сразу строить дискретные, а не непрерывные модели. Инерция же физикоматематического образования докомпьютерной эры настолько велика среди разработчиков курса информатики, что многие из них попрежнему стараются построить сначала непрерывную а как правило, и дифференциальную модель процесса, чтобы затем потратить немалые усилия на сс корректную дискретизацию. При этом авторы вынуждены погружать учащихся в сугубо математические проблемы, не связанные напрямую с информатикой, а связанные, например, с тем, как сильно приближенное решение отклоняется от точного Кушниренко2, с. Авторы этого учебника по информатике сами указывают, что это математические проблемы, а не информатические Существуют строгие математические методы оценки погрешности вычислений там же. Детальный анализ этих аспектов в учебнике Кушниренко2 проведен нами в Гейн2, с. Вчетвертых, информатика способна и должна формировать у учащихся понимание роли формализованных и формальных языков в описании действительности, т. Яркий к сожалению, негативный пример, подтверждающий этот тезис, мы снова находим в школьном учебнике Кушниренко2, , где обсуждается модель движения тела в среде с сопротивлением. Неточности формализации, допущенные авторами Кушниренко2, при отсутствии какоголибо обучения учащихся, как проводить формализацию процесса и интерпретацию модели, практически исключают для учеников возможность осознано строить компьютерные модели. Подробный анализ этого материала на содержательном, дидактическом и методическом уровнях проведен в Гейн2, с. Более тонкий, но важный момент в освоении методологии использования языка в построении моделей это понимание переходов от естественного языка к формализованному и далее к формальному и обратно. При этом порождаемая на каждом уровне модель может подвергаться самостоятельной обработке теми средствами, которые для этого созданы. Четкость в раз1раничеиии этих уровней существенный
элемент в обучении методологии решения задач. Пример, иллюстрирующий этот тезис, приведен в Гсйн2. Его рассмотрение здесь заняло бы слишком много места частично мы еще раз коснемся этого в Главе 2, и мы раничимся лишь констатацией того, что данный пример демонстрирует, что даже внутри одной научной области математики модели могут быть как формализованными, так и формальными. К сожалению, в нынешних учебниках информатики обсуждение соотношений между формальными и формализованными моделями отсутствует. Более того, во многих учебниках присутствует смешение этих двух видов языков и, соответственно, моделей. Например, в Каймин, с. Методические аспекты разделения понятий формализованных и формальных языков будут обсуждаться в Главе 5.