Інформатика і сучасна школа

Інформатика



За останні двадцять років ми стали свідками корінних змін у галузі збирання, збереження і використання інформації. Чимало з цих змін зумовлені доступністю потенціальне значущої для нас інформації, високою швидкістю її опрацювання і видачі користувачу. Нам відомо, який величезний обсяг інформації починає надходити з екрана домашнього телевізора, якщо ми торкнемося лише деяких його кнопок. Купуючи продовольчі товари, на ярликах  яких надруковано маркери, що зчитуються пристроєм   касового апарату, ми одержуємо остаточний рахунок, у якому проставлено кількість одиниць кожного товару і загальну ціну, підраховану в результаті опрацювання інформації, прочитаної з цих ярликів. Нам відомо, що аналогічні ярлики й маркери використовуються на складах, підприємствах і навіть у бібліотеках для стеження за поточним станом запасів або фондів. Ми одержуємо рахунки за комунальні послуги у вигляді вузеньких друкованих смужок, які містять інформацію, видану вимірювальними приладами і вибрану з великих масивів даних, що зберігаються в централізованому порядку. Ми слухаємо електронну музику і спостерігаємо відеоефекти в телевізійних програмах — це теж один з видів інформації. Нам відомі годинники з цифровою індикацією і лічильники-індикатори на бензоколонках, автоматичні світлофори й автомати для обліку покупок в універмагах. Ми одержуємо по пошті рахунки або повідомлення, надруковані на ЕОМ, ми можемо придбати пральну машину, яка автоматично виконує складну періодичну послідовність операцій. Ми чули про роботизовані підприємства і про космічні програми, які значною мірою завдячують своїм існуванням новим технологічним процесам збирання й опрацювання інформації.

Усе це лише окремі приклади змін, які відбулися останніми роками; немає сумніву, що темп цих змін і далі зростатиме. Застосування нових інформаційних технологій, придбання потрібного обладнання, навчання і підготовка персоналу до його експлуатації мають стати гідними суперниками давніх методів роботи, якщо при цьому враховувати соціальні наслідки змін, що відбуваються. Учні наших шкіл народилися саме в цей час змін і, як кожне нове покоління, часто не бачать нічого дивного або незвичного в тому, що нам здається радикально новим і несподіваним; пояснюється це тим, що нове покоління не обтяжене власним досвідом. Така готовність до сприймання нових реалій аж ніяк не означає, що функції освіти вичерпані.



Зв'язок з освітою

Попередні покоління, закінчуючи школу, потрапляли в світ, у якому відбувалися досить повільні зміни. Сучасне і майбутні покоління потребують динамічнішої системи освіти, яка була б тісніше пов'язана з їхніми майбутніми проблемами — як на роботі, так і в особистому житті. Система освіти повинна швидше пристосовуватися до виникнення нових технологій і застосування їх на практиці. Вона має готувати учнів до того, що протягом життя їм доведеться принаймні один раз поміняти фах. Система освіти повинна також своєчасно готувати учнів до використання технічних можливостей—теперішніх і майбутніх. Комп'ютери стали невід'ємною частиною реальності, їх використовують як на роботі, так і вдома, в години дозвілля. Тому вивчення ЕОМ слід. включити до програми навчальних закладів. Майбутня професійна діяльність деяких учнів буде пов'язана з розробкою і випуском комп'ютерів та мікроелектронного обладнання. Багато кому з них доведеться використовувати комп'ютери і мікропроцесори в щоденній роботі. Лише деяка частина учнів розроблятиме програми, що керують роботою обчислювальних машин. Але, розв'язуючи певні завдання як у трудовій діяльності, так і в особистому житті, всі вони неминуче зіткнуться з дедалі зростаючою різноманітністю складних приладів, що функціонують на основі ЕОМ. Отже, і з логічного, і з практичного погляду очевидно: застосування комп'ютерів у сфері освіти вдосконалюватиметься й розширюватиметься.

До недавнього часу лише незначна частина прикладних задач, що розв'язувалися за допомогою комп'ютерів, безпосередньо стосувалися процесу навчання, причому ті машини не можна назвати «навчальними засобами обчислювальної техніки». Прикладами використання ЕОМ для адміністративного управління поза межами школи може бути використання їх в адміністративних радах, а також в урядових органах і місцевих органах влади. Дедалі більша різноманітність досить досконалих засобів і методів автоматизованої обробки інформації характерна для таких видів діяльності, як підготовка платіжних відомостей і бухгалтерський облік, статистика народонаселення і контроль, складання бюджетів і прогнозування. Певна увага приділяється також обліку кадрового складу і прогнозуванню структури шкільних закладів, а також організації навчального процесу і керуванню ним. Нещодавно було визнано, що деякі аспекти організації навчання в середніх навчальних закладах є сферами потенціального ефективного застосування засобів обчислювальної техніки—або централізованого, яке здійснюють органи управління освітою, або власне в школах.



Навчальні засоби обчислювальної техніки

Хоч усі ці аспекти адміністративного управління є істотним компонентом картини в цілому, вони рідко перебувають у безпосередньому взаємозв'язку з повсякденною роботою вчителя в класі, і, що найважливіше, з роботою самих учнів. Вважають, що в процесі навчання надзвичайно важливу роль відіграє безпосереднє використання комп'ютерів у класі — чи то вчителем з групою учнів, чи окремими учнями. Саме в цьому й полягає комп'ютеризація навчання. У ній розглядаються такі питання: застосування комп'ютера учнями підготовчих класів; комп'ютер як предмет вивчення спеціального навчального предмета; дослідження, що проводяться з використанням обчислювальної техніки. Крім того, вчитель змушений займатися питанням оподаткування, ведення журналу та іншими організаційними питаннями, які лише зрідка являють собою дещо більше, ніж звичайні конторські операції. Розглядаються також деякі потенціальні можливості застосування комп'ютерів для автоматизації роботи вчителя в позаурочний час і в лабораторії.

Можна вважати, що новим методам не місце в школі, якщо вони непридатні з погляду навчального процесу, навіть коли вони й привабливі. Комп'ютерні ігри, що мають раціональну основу і застосовуються з метою навчання, значною мірою відрізняються від азартних комп'ютерних ігор. Не варто, мабуть, застосовувати комп'ютери для розв'язування задач, які можна розв'язати традиційними методами навчання; виняток може становити лише частина важливого експерименту чи розробки, в якій застосування ЕОМ дає можливість ефективніше розв'язувати поставлені завдання. Проте є багато випадків, коли викладання спеціальних предметів, методи навчання і методики засвоєння матеріалу можна доповнити й удосконалити відповідним використанням ЕОМ. Часто цього досягають завдяки пристосуванню комп'ютерів і програм до загальної методики викладання. Узгоджений з нею пакет прикладних програм дає учням керований набір навчальних вправ. Існують також деякі форми допомоги вчителеві у програмованому навчанні, які зручні і для учнів, оскільки поліпшують організацію навчального процесу, бо безпосередньо подають навчальні ситуації або приклади.

 Зосереджуючи увагу саме на тих аспектах навчальних засобів обчислювальної техніки, які безпосередньо впливають і на учня, і на вчителя. Очевидно, що частиною організаційної структури, у межах якої учитель реалізує навчальний процес, є ті галузі управління шкільним колективом, які перебувають у компетенції адміністрації школи. Проте ці питання не є складовою частиною процесу взаємодії учителя й учня. У наступних розділах розглянуто питання такої взаємодії у власне процесі навчання, стратегії викладання, можливості учителя й учнів, докази і контр докази новизни й значущості комп'ютерів у роботі. Ці розділи написано з урахуванням того, що програма вивчення певного предмета може бути складена й для можливого застосування комп'ютерів, але комп'ютер не диктує змісту курсу і методів його викладання.



Технічні засоби обчислювальної техніки

Перші електронно-обчислювальні машини були громіздкими й дорогими, а працювати з ними могли лише фахівці. Коли з'явилися кремнієві напівпровідникові мікросхеми, обчислювальні машини настільки зменшилися в розмірах, що тепер габарити обладнання для опрацювання даних часто залежать тільки від того, який метод використовується для введення і пошуку інформації. Деякі моделі ЕОМ відзначаються такою низькою вартістю й універсальністю, що навіть недосвідчений користувач, маючи якісну програму, може швидко навчитися працювати на такій ЕОМ. Школи вже не орієнтуються на віддалену ЕОМ як на засіб доступу до нових методів опрацювання інформації при всій її привабливості. Пояснюється це тим, що, незважаючи на велику кількість програм, затримки в часі, які часто бувають при обслуговуванні на відстані, або породжують практично непереборні труднощі для вчителя, або накладають таку велику кількість додаткових обмежень, що процес викладання стає практично неможливий.

У галузі комерційного застосування ЕОМ відбувається поступовий перехід від перфокарт до більш удосконалених засобів уведення інформації—терміналів, допомогою яких користувачі можуть взаємодіяти з одним із кількох пакетів прикладних програм, що реалізовані на даній ЕОМ. Аналогічно, в галузі освіти швидко зростає кількість комп'ютерів, переважна більшість яких має лише незначні обмеження обчислювальних можливостей. До послуг користувача і далі залишаються централізовані ЕОМ. На них функціонують пакети прикладних програм, яким бракує можливостей на мікро ЕОМ. Проте тут на перший план виступає швидкість реакції машина: максимальна швидкодія досягається лише тоді, коли ЕОМ знаходиться в класі. Саме безпосередня взаємодія користувача з машиною стає джерелом численних і різноманітних додаткових можливостей для викладача.



Введення та виведення інформації

У минулому загальноприйнятим способом введення даних в ЕОМ було використання клавіатури; звичною ж формою виведення інформації були слова і малюнки, які або подавалися в друкованому вигляді, або виводилися на екран дисплея. Тепер у галузі промислового застосування ЕОМ ми бачимо, що швидко зростає кількість інших способів використання електричних сигналів, якими закодовано цифри і літери слів, що вводяться в ЕОМ і виводяться з неї. Існують датчики, які реагують на зміни тиску, температури й освітлення; є прилади, що реєструють фізичні зміщення і звукові сигнали; створено системи розпізнавання образів і аналізу інформації, яка в них міститься. Усі ці технічні прилади й системи можуть перетворювати вихідні дані в електричні сигнали. Можливий і зворотний процес: приклади перетворюють електричні сигнали в інші форми інформації, такі, як світловий потік, звуковий сигнал або фізичне переміщення. Можливо, в найближчому майбутньому саме ці прилади введення-виведення інформації стануть найпоширенішими в навчальних системах (зокрема, в лабораторних умовах) для прискореного і звичайного навчання. Основою більшості навчальних засобів, очевидно, й далі залишатимуться слова й малюнки, доповнювані, якщо в тому виникає потреба, графіками та іншими формами інформації, яка виводиться на екран або подається в друкованому вигляді.



Програмні засоби

Слід чекати, що у недалекому майбутньому з'являться відповідні технічні засоби, різноманітні програми та пакети програм для застосування в школах. первісні фінансові витрати на закупівлю засобів обчислювальної техніки і програмного забезпечення, необхідного для їі роботи (тобто системного програмного забезпечення), будуть відносно невеликими порівняно з витратами часу, які неминуче виникнуть, якщо кожний учитель у кожній школі захоче складати свої власні програми. Такі програми, безперечно, міститимуть у собі індивідуальний досвід кожного вчителя, але зміст їх буде, по суті, однаковим; те саме, звичайно, виявиться справедливим і щодо обмеженого діапазону засобів і методів викладання даного предмета. Хоча з погляду вчителя такий підхід може здатися в чомусь виправданим, застосовувати його недоцільно, зважаючи на брак ресурсів. У будь-якому випадку розроблена таким чином програма виявиться неповною: для роботи з нею неминуче виникне потреба в документації, яка б містила дані про тип ЕОМ і про допоміжне обладнання, необхідне для експлуатації програми в процесі навчання. Інакше і вчитель, і учень зможуть працювати лише методом спроб і похибок.

Учителям стануть у нагоді додаткові методичні матеріали, підготовлені не програмістом, а фахівцем з даного предмета. Серед цих матеріалів можуть бути короткі зауваження щодо відповідних методів викладання і довідкові дані, призначені для вчителя, а також зведення інформації, що надійшла під час опитування, і робочі аркуші для учнів. Такі матеріали перетворюють окрему програму в пакет прикладних програм викладання певного предмета, і цей пакет успішно можна використати на ЕОМ конкретного типу.

Все це свідчить про потребу співробітництва як між учителями, так і між учителями та програмістами. У ході колективного використання ресурсів можна створити невелике число програмних пакетів високої якості. Для учнів такі пакети матимуть набагато більшу цінність під час навчання, ніж велика кількість схожих програм, якими можуть користуватися лише ті, хто їх написав.



Роль учителя

З багатьох моделей планування навчального процесу встановлено, що найсуттєвішим у викладанні того чи іншого курсу є виявлення його цілей і засобів їх досягнення. Може, саме ці категорії варто було б розглядати як дещо більше порівняно з конкретними галузями пізнавальної діяльності (виносячи на другий план навички, яких треба набути в процесі вивчення курсу, а також знання, нагромаджені до його закінчення). Засоби досягнення цілей допускають різні способи реалізації. Щойно ці засоби встановлено, узгоджено й прийнято, можна визначити й сформулювати відповідний зміст повчальної програми курсу. Треба встановити також відповідні методи навчання і навчальні ситуації. Завдання вчителя полягає в тому, щоб скомпонувати вибрані елементи у вигляді програми роботи як класу, в якому він викладає предмет, так і окремих учнів цього класу. Треба також, щоб учитель критично оцінював курс, виявляв як вдалі, так і невдалі його моменти. За критерій оцінки курсу слід брати рівень досягнення окремими учнями поставлених цілей і ступінь освоєння ними засобів, що визначаються цими цілями.

Отже, саме вчитель має вирішити, яку роль повинна відігравати обчислювальна машина в справі допомоги учням у навчанні. Можна обгрунтувати спробу використати який-небудь пакет прикладних програм, але досить важко оцінити якість такого пакета, не маючи досвіду нового застосування в умовах реального класу. Учитель може дістати відповідь на деякі свої запитання, переглядаючи бібліотеку програмних засобів, але решта запитань залишаться без відповіді, доки не стане ясною реакція учнів. Чи є конкретна програма найкращим способом репрезентації даного аспекту навчального плану? Чи не повторює вона змісту певного пункту навчальної програми, уже поданого в іншій формі? Чи дає вона учням змогу моделювати ситуацію, яку не можна уявиш наглядно? Чи допоможе ця програма вивчати процес, який неможливо відтворити в класному приміщенні?

Застосовуючи пакет прикладних програм, учитель повинен відповісти на ці та інші запитання. Якщо всі відповіді позитивні, то можна з певністю сказати, що застосування ЕОМ дасть суттєвий виграш. Якщо ж усі відповіді негативні, то питання про застосування такого пакета залишається відкритим. У багатьох випадках відповіді бувають і позитивними, і негативними: це свідчить про те, що в деяких випадках пакет може допомогти учням в оволодінні предметом з більшим успіхом, ніж у решті випадків. Ясна річ, самого цього недостатньо для вчителя, якого хвилює ефективність викладання предмета, застосування методів навчання і роль навчальних ситуацій.