Формирование метапредметного технического знания в образовательной области «Информатика»

ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СРЕДНЕЙ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЕ

УДК 004 (07) ББК Ч426.32

И.В. Ильин, Е.В. Оспенникова

ФОРМИРОВАНИЕ МЕТАПРЕДМЕТНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ЗНАНИЯ В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ОБЛАСТИ «ИНФОРМАТИКА»

Обсуждается проблема обеспечения метапредметных результатов обучения при реализации требований ФГОС на примере изучения прикладных (технических) вопросов образовательной области «Информатика». Раскрыто содержание составляющей технического знания в данной области. Приводится примерный перечень объектов компьютерной техники для изучения в курсе «Информатика и ИКТ» в средней общеобразовательной школе. Обоснована необходимость систематизации и обобщения технического знания, включая его метауровень. Обсуждается специфика реализации принципов дидактики при формировании у учащихся метатехнического знания. Изложены основные положения методики его формирования в курсе «Информатика» (средняя общеобразовательная школа, среднее профессиональное образование). Доказывается необходимость использования в обучении обобщенных алгоритмических предписаний изучения объектов техники (в том числе компьютерной) и применение средств ИКТ. Делается вывод о том, что комплексные знания о техносфере и каждом высокотехнологическом объекте в ее составе обеспечивают более высокий уровень технической культуры учащихся, результатом формирования которой являются глубокое понимание роли науки и человека в развитии современной техносреды и осознание возможных последствий технической деятельности социума.

Ключевые слова: метапредметное знание, принципы дидактики, теория и методика обучения информатике, политехническая направленность обучения.

Знакомство молодого поколения с высокотехнологичной техникой в предметном обучении в средней общеобразовательной школе - важная часть общей политехнической подготовки современного школьника. На сегодняшний день изучение технических вопросов в рамках различных учебных дисциплин сводится к эпизодическому рассмотрению отдельных объектов техники, что не является достаточным в образовательном отношении. Должна ставиться комплексная задача формирования у учащихся системы знаний о техносфере в целом.

На важность политехнической направленности школьного обучения указывает действующий ФГОС общего среднего образования (от 17 мая 2012 г. № 413) [14]. Реализация политехнической направленности обучения обеспечивается содержанием целого ряда учебных предметов (рис. 1). Так, в рамках курса «Информатика и ИКТ» (базового, профильного), кроме прочих, ставится задача усвоения учащимися знаний об устройстве современных компьютеров, о тенденциях развития компьютерных технологий, базовых принципов организации и функционирования компьютерных сетей, способах и средствах обеспечения надежного функционирования средств ИКТ, умений соблюдать требования техники безопасности, гигиены и ресурсосбе-

© Ильин И.В., Оспенникова Е.В., 2019

режения при работе со средствами информатизации. Кроме того, на метауровне обобщения ставится задача сформированности представлений о роли компьютерных сетей в современном мире и вкладе информатики в формирование современной научной картины мира. Отмечается на необходимость формирования «...представлений о влиянии информационных технологий на жизнь человека в обществе и понимания социального, экономического, политического, культурного, юридического, природного, эргономического, медицинского и физиологического контекстов информационных технологий» [14, с. 15-16].

Реализация принципа политехнизма

Рис. 1. Дисциплины, обеспечивающие политехническую направленность обучения в системе общего среднего образования

Кроме того, ФГОС общего среднего образования устанавливает требования к результатам освоения обучающимися основной образовательной программы, в том числе предметные, личностные и метапредметные. В частности, к метапредметным результатам относят, кроме прочих, формируемые «межпредметные понятия. умение использовать средства ИКТ в решении. задач с соблюдением требований эргономики, техники безопасности, гигиены, ресурсосбережения, правовых и этических норм, норм информационной безопасности.» [14, с. 5-7].

Важным результатом обучения должно стать формирование у учащихся предметного технического знания широкой степени общности (метатехнического знания (МТЗ)) [2, 3, 4, 12]. Знания этого уровня обеспечиваются становление у обучаемых технической культуры (ТК), соответствующей современному этапу развития техносферы. Основу формирования метапредмет-ного (метатехнического) знания в средней школе составляют такие учебные предметы, как «Физика», «Технология», «Информатика и ИКТ».

Рассмотрим основные положения методики формирования у учащихся метатехнического знания в курсах образовательной области «Информатика».

I. Комплексный подход к формированию содержания технического материала

Формирование у учащихся метатехнического знания будет обеспечено, если при изучении школьного курса «Информатика и ИКТ» будет реализован целенаправленный отбор материала прикладного характера в соответствии с представлениями о структуре техносферы

и структуре ее отдельных составляющих [3]. Такой подход ориентирован на формирование представлений учащихся о технической картине мира, создание «многогранного образа техносферы» (по А.Е. Забавникову) как высшего уровня обобщения технического знания.

Базой для формирования МТЗ является конкретное техническое знание и прежде всего знание о важнейших технических объектах (ТО), наполняющих техносферу. Отбор технических объектов для изучения следует проводить с учетом:

1) различных оснований классификации: ТО, имеющие различную естественнонаучную основу работы; ТО современных отраслей производства; ТО, отражающие ключевые направления НТП, на основе которых развивается (обновляется) существующая система производств (например, современная высокотехнологичная цифровая техника);

2) особенностей и тенденций развития техносреды повседневного окружения, а также региона, государства, мирового сообщества;

3) содержания стандартов образования по предмету и примерной программы по предмету «Информатика и ИКТ» для средней школы (основной, старшей).

Отбор материала для уже избранных для изучения объектов техники осуществляется на основе других критериев. Конкретное представление о критериях такого отбора дает обобщенный план изучения объекта компьютерной техники (ОКТ), разработанный на основе представлений о структуре техносферы и содержании ее составляющих (см. методическое положение III).

Ниже приведен примерный перечень ОКТ (более 100 единиц) для изучения в курсе «Информатика и ИКТ» (табл. 1).

Таблица 1

Примерный перечень ОКТ для изучения в курсе «Информатика и ИКТ» средней общеобразовательной школы

Раздел Тема Объект компьютерной техники

Информация и информационные процессы Обработка информации Передача информации Хранение информации Технические средства обработки данных Технические средства передачи данных Технические средства хранения данных

Кодирование информации Дискретность Аналоговые компьютеры и устройства Усилитель постоянного тока для аналоговых машин

Кодирование графической информации Фильтр Байера

Кодирование звуковой и видеоинформации Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) Цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) Микрофон, динамик, аудио- и видеотехника

Кодирование числовой информации Системы счисления Троичная ЭВМ

Логические основы компьютеров Логические элементы компьютера Базовые логические элементы НЕ, И, ИЛИ Логические элементы И-НЕ, ИЛИ-НЕ и др. Триггер Полусумматор, сумматор

Компьютерная арифметика Операции с вещественными числами Математический сопроцессор

Продолжение табл. 1

Устройство компьютера История развития вычислительной техники Счетная машина Лейбница Счетная машина Паскаля Абак Машина Бэббиджа Машина Холлерита Станок Жаккарда Арифмометр Колмера Арифмометр «Феликс»

Поколения ЭВМ Электронно-вакуумная лампа Транзистор Интегральная микросхема Мэйнфрейм Большие и сверхбольшие интегральные схемы (БИС, СБИС) Микропроцессор Многопроцессорные системы Многоядерные процессоры Суперкомпьютер Проект компьютера V поколения Квантовые компьютеры Оптические компьютеры Биокомпьютеры

Магистрально -модульная организация ЭВМ Шина (или магистраль) Контроллер

Процессор АЛУ УУ Генератор тактовых импульсов

Память Внутренняя память (ОЗУ, ПЗУ) Память на триггерах (статическая) Память на полупроводниковых конденсаторах (динамическая) Кеш-память Регистр Внешняя память: перфоленты, перфокарты, магнитные ленты, магнитные диски, оптический диск, флеш-память, HDD, SSD

Устройства ввода Клавиатура Манипулятор Сканер Микрофон Цифровая камера Графический планшет Сенсорный экран

Устройства вывода АЦПУ Плоттер Монитор с электронно-лучевой трубкой ЖК-монитор Плазменный экран Светодиодный экран Принтеры

Моделирование Компьютерное моделирование SD-принтер Станок с ЧПУ Тренажеры виртуальной реальности

Окончание табл.1

Компьютерные сети Основы сетей передачи данных Аппаратные устройства сетей с коммутацией каналов Аппаратные устройства сетей сеть с коммутацией пакетов Клиент Сервер Терминальный сервер Радиопередатчик и радиоприемник Электронный усилитель для аналоговых систем Фильтр радиоприемника Радиотелефонная связь GP S -навигация Точка доступа Wi-Fi Точка Bluetooth Сетевая карта Коннектор Сетевой кабель: коаксиальный, витая пара Волоконно-оптические линии связи Концентратор Коммутатор Маршрутизатор Модем Сплиттер

Информационная безопасность Шифрование Шифровальная машина Аппаратные средства защиты информации

ИКТ Искусственный интеллект. Нанотехноло-гии Робототехника

II. Вариативность логики формирования МТЗ

Конкретные технические знания составляют основу формирования у учащихся обобщенных технических понятий. Метатехническое знание образуют следующие технические понятия: техносфера, техника (технические объекты и их виды, технологические процессы, техническое знание и его виды, техническая деятельность и ее виды), система отношений «общество (человек) - техника - природа» и следствия технической деятельности (изменения в природе и социуме), технический менталитет общества, техническая культура. Каждое из этих понятий имеет собственную структуру и включает в себя понятия меньшей степени общности (см. структуру МТЗ [3]). Возможны два подхода к формированию у учащихся метатехнического знания.

Индуктивный подход (от частного к общему). Обучение при данном подходе осуществляется в три этапа.

Первый этап связан с началом изучения курса «Информатика и ИКТ» и включает в себя приобретение учащимися начальных представлений о роли естественных наук в развитии техники и последовательное изучение в рамках первых учебных тем некоторой совокупности технических объектов (ТО). Учитель организует деятельность учащихся по изучению объектов техники на основе обобщенного плана, отражающего все составляющие структуры техносферы на доступном для учащихся уровне. При последовательном изучении различных ТО на основе обобщенного плана осуществляется системное накопление конкретных знаний о каждой состав-

ляющей техносферы, что позволит школьникам последствии подойти к осознанию общей структуры техносферы и освоить содержание технических понятий широкой степени общности. Первый этап обучения относится к начальной и основной школе (1-9-й классы).

Второй этап включает в себя проведение обобщающих занятий в конце учебного раздела/темы (и/или в конце обучения в 9-м классе). Цель обобщающих занятий - систематизировать и обобщить конкретные технические знания учащихся и в итоге дать им общие представления о техносфере и особенностях ее развития. Анализ каждой составляющей техносферы осуществляется в определенной последовательности: общая характеристика, описание структуры, иллюстрация на примере конкретных ТО, уже известных учащимся, и (возможно) некоторых новых. Для обобщающих занятий подбираются материалы по таким объектам техники, которые позволяют наиболее полно и ярко, доступно и интересно раскрыть содержание составляющих техносферы, продемонстрировать учащимся современный уровень и перспективы ее развития.

Третий этап связан с уточнением и конкретизацией технических понятий, образующих МТЗ. Это происходит при изучении последующих разделов курса «Информатика и ИКТ» (1011-й классы). Последовательное изучение объектов техники в старшей школе способствует постепенному наполнению конкретным знанием еще не вполне «сложившихся» в сознании учащихся обобщенных представлений о техносфере и ее понятийном аппарате. Уточняются объем технических понятий, связи и отношения между понятиями разной степени общности. Завершается третий этап обобщающими занятиями (в конце обучения в 11 -м классе), на которых раскрываются все компоненты метатехнического знания (структура и содержание основных составляющих техносферы, факторы и закономерности ее развития, следствия и прогнозы технической деятельности социума и их комплексная оценка, роль науки в эффективном развитии техносферы и социума, а также сохранении биосферы Земли).

Дедуктивный подход (от общего к частному). Обучение при данном подходе также осуществляется в три этапа.

На первом этапе обучения, в начале изучения курса «Информатика и ИКТ», на вводном занятии учащимся в доступной форме демонстрируется общая структура техносферы, раскрывается содержание основных составляющих техносферы и дается их краткая обобщенная характеристика. Вводится и анализируется обобщенный план изучения конкретных ТО.

С целью иллюстрации содержания обобщенного плана на вводном занятии используются учебные материалы по конкретным ТО, известным школьникам из повседневной практики. Уровень изложения метатехнической информации должен быть максимально простым и доступным, сопровождаться наглядными и убедительными примерами.

На втором этапе преподаватель организует деятельность учащихся по освоению объектов техники на основе обобщенного плана. Такой подход позволяет конкретизировать представления учащихся о содержании и обобщенных характеристиках составляющих техносферы. Постепенно учащиеся выходят на новый уровень знаний о техносфере и содержании ее составляющих (наполненный, конкретизированный). Первый и второй этапы обучения рекомендуется связывать с основной школой (7-9-й классы).

Третий этап связан с организацией занятий обобщающего повторения. Эти занятия целесообразно проводить в конце 9-го и 11-го классов. Цель занятий - уточнить на основе имеющихся у учащихся конкретных знаний о ТО, их месте и роли в социуме приобретенные на пер-

вом этапе обучения первоначальные представления о структуре и содержании техносферы. В рамках этих обобщающих занятий раскрывается структура всех блоков обобщенного плана изучения технического объекта. Приводятся наиболее яркие и доступные пониманию учащихся примеры по конкретным ТО с целью иллюстрации содержания обобщенного плана. Сформированные ранее понятия метатехники наполняются обновленным конкретным содержанием, вновь уточняется их содержание и объем. В рамках заключительных занятий целесообразно организовать работу учащихся по подготовке рефератов и докладов для устных выступлений.

Выбор логики формирования МТЗ определяется уровнем готовности учащихся, профилем обучения, отчасти методическими предпочтениями учителя и его профессиональным опытом.

III. Применение при изучении вопросов техники обобщенных алгоритмических предписаний

В педагогических исследованиях уже были предприняты попытки обобщенного подхода к описанию объектов техники и технической деятельности (П.Р. Атутов, В.П. Беспалько, В.А. Поляков, В.С. Леднев, А.Я. Сова, С.У. Калюга, А.А. Шаповалов и др.). Вместе с тем предложенные ранее планы охватывают далеко не все аспекты изучения объектов техники. Ниже приведен обобщенный план изучения объекта компьютерной техники, разработанный на основе представлений о составляющих техносферы и их обобщенной структуре [1, 9]. Это позволяет изучить содержательные линии [6, 8, 10, 11, 13] курса «Информатики и ИКТ» через изучение ОКТ по представленному ниже ОП (табл. 2).

Таблица 2

Обобщенный план изучения объекта компьютерной техники (ОКТ) в курсе

«Информатика и ИКТ»

Категория знания Содержание

I. Научно-технические знания об объекте 1. Назначение и область применения объекта компьютерной техники (ОКТ), в том числе отрасли производства и промышленные технологические процессы. Тип ОКТ согласно классификации техники 2. Основные части (устройство) ОКТ и их назначение 3. Алгоритмы процессов функционирования ОКТ (взаимодействие основных элементов устройства и последовательность протекания процессов, определяющих это взаимодействие). Элементы реализации алгоритмов управления (блок схема, программа, псевдокод, естественный язык) 4. Краткая историческая справка об изобретении ОКТ

II. Рецептурно-технические знания об объекте 5. Общие правила использования ОКТ

III. Знания о системе взаимодействий «общество - техника - природа» при использовании объекта 7. Демонстрация влияния ОКТ как посредника и источника формирования определенного типа взаимодействия: а) «техника ^ природа», б) «природа ^ техника», в) «техника ^ человек», г) «человек ^ техника», д) «техника ^ общество», е) «общество ^ техника»

IV. Знания о влиянии менталитета социума на жизненный цикл объекта 8. Факторы влияния менталитета (потребностей, мотивов, устремлений) социума (различных социальных групп) на развитие техносферы

Описание ОКТ по данному обобщенному плану может быть как очень пространным, так и вполне лаконичным. Выбор уровня глубины и полноты описания ОКТ на основе обобщенного плана определяется уровнем образования, профилем обучения и степенью познавательной подготовки учащихся. Важно отметить, что данный план является «инструментом» методической работы учителя (подготовка к учебным занятиям, разработка учебных материалов для самостоятельной работы учащихся, определение тематики реферативных работ, планирование работы учащихся по отдельным направлениям ГГ-подготовки и др.).

Содержание и последовательность изучения материала прикладной направленности (от элементов ОКТ до сложных программно-технических систем) должны соответствовать основному курсу «Информатика и ИКТ». Важно обеспечить органическую взаимосвязь технического материала с содержанием основного курса информатики, не нарушив систему и логику его освоения учащимися.

Изложение учебного материала о техническом объекте на основе обобщенного плана обеспечивает: полноту представления информации о конкретных ТО как объектах техносферы; демонстрацию их места и роли в современной техносфере; систематизацию и обобщение технического знания (о конкретных ТО, компонентах техносферы и техносфере в целом); рациональную и эффективную организацию самостоятельной деятельности учащихся по изучению ТО; методически грамотное руководство работой учащихся по изучению объектов техники [2].

Обобщенные планы технической деятельности (а также отдельных наиболее сложных технических операций) составляют основу формирования у учащихся представлений о нормах технического поведения и деятельности в современной техносреде.

IV. Учет специфики реализации принципов дидактики при формировании у учащихся МТЗ

Организация учебного процесса по освоению учащимися конкретных вопросов техники и содержания метатехнического знания должна осуществляться в соответствии с основными принципами дидактики, определяющими общие закономерности организации учебного процесса. Вместе с тем для некоторых из принципов методы и приемы их реализации требуют уточнения в соответствии с задачами и особенностями формирования у учащихся метатехнического знания.

Принцип научности. Учебный материал прикладной направленности должен соответствовать современному этапу развития техносферы, учитывать достижения науки и техники. Как отмечается в федеральном государственном образовательном стандарте среднего (полного) общего образования [14] в рамках курса информатики (базового, профильного), кроме прочих, ставится задача усвоения учащимися знаний об устройстве современных компьютеров, о тенденциях развития компьютерных технологий, базовых принципов организации и функционирования компьютерных сетей, способах и средствах обеспечения надежного функционирования средств ИКТ, умений соблюдать требования техники безопасности, гигиены и ресурсосбережения при работе со средствами информатизации. Кроме того, на метауровне обобщения ставится задача формирования представлений о «роли компьютерных сетей в современном мире и вкладе информатики в формирование современной научной картины мира... влиянии информационных технологий на жизнь человека в обществе и понимания социального, экономического, политического, культурного, юридического, природного, эргономического, медицинского

и физиологического контекстов информационных технологий». Систематизация и обобщение конкретного знания об объектах компьютерной техники на метауровне обобщения требует от учителя знания философских и социально-экономических основ развития техники, владения терминологическим аппаратом метатехники.

Принцип доступности. Содержание прикладного учебного материала (конкретные и метазнания, глубина освоения и объем), методы, формы и средства обучения должны удовлетворять возрастным особенностям учащихся, уровню их развития и быть доступными для понимания. Учебный материал и методы его освоения должны соответствовать «зоне ближайшего развития» учащихся. Допустимы различные уровни освоения естественнонаучных основ работы ОКТ (объем и глубина):

1) полный, в рамках одной темы;

2) полный, в рамках совокупности учебных тем;

3) частичный, как в рамках одной темы, так и в рамках совокупности тем.

Для реализации какого-либо из этих уровней необходимо первоначально выделить все наиболее значимые естественнонаучные явления и законы, лежащие в основе принципа действия ОКТ как сложной системы взаимосвязанных элементов (основных, второстепенных). Далее следует определить, какие из них целесообразно рассмотреть в качестве основы работы объекта в рамках выбранной темы. Выбор определяется этапом обучения, уровнем подготовленности школьников к восприятию учебного материала, реализуемой вариативной практикой обучения (базовый курс, курс по выбору, элективный курс, факультатив и др.).

При систематизации и обобщении технических знаний следует с целью повышения доступности изложения использовать средства инфографики (ИГ) (см. далее принцип наглядности). Инфографика позволяет в сжатом систематизированном виде и доступными для понимания средствами раскрыть учащимся содержание как конкретных, так и общих технических понятий. Усвоение материала будет выше, если сочетать индуктивный и дедуктивный подходы в освоении учащимися метапредметного знания.

Принцип наглядности. Традиционные способы реализации принципа наглядности в обучении учащихся включают использование натурных ОКТ, их макетов и моделей, а также плакатов, схем и видеофильмов, демонстрирующих внешний вид, внутреннюю структуру ОКТ, особенности его работы. Возможна наглядная демонстрация использования ОКТ в различных сферах деятельности (показ видеофильмов и анимаций, проведение экскурсий).

Для демонстрации ОКТ можно вполне эффективно использовать потенциал виртуальной среды (визуализация ОКТ с помощью компьютерной графики, показ видеоматериалов, анимации, моделей, в том числе интерактивных). Достоинством виртуальной среды является возможность наглядной демонстрации скрытых от прямого наблюдения внутренней структуры ОКТ, процессов его функционирования.

Следует отметить, что компьютерные анимации и модели представляют собой средства динамической, в целом ряде случаев интерактивной наглядности, что, безусловно, способствует более глубокому и прочному усвоению учебной информации.

Указанные средства наглядности позволяют полно и с необходимой степенью ясности донести до учащихся конкретное техническое знание.

При решении задачи систематизации и обобщения конкретных технических знаний полезно использовать инфографику: таблицы, диаграммы и графики различных типов, качественные ИГ-визуализации (дерево, ментальные карты, формализованные структурные диаграммы, тематические карты, картограммы, стиль комикса, формализованные и неформализованные блок-схемы, иконические и символические пиктограммы и др.).

Визуализация системы знаний об ОКТ при использовании ИГ может осуществляться как традиционным образом (рисунки, схемы и др.), так и с помощью виртуальных объектов различных медиаформатов (интерактивная графика, гипермедиатехнологии, zoom-технологии) согласно принципам мультимедийного обучения. Достоинством виртуальной среды является возможность в полном объеме и динамике представить всю систему знаний об ОКТ и показать взаимосвязи между элементами системы знаний.

Принцип сознательности и активности. Сознательное усвоение знаний учащимися зависит от ряда условий: наличия мотивов учения, связанных с ними уровня и характера познавательной активности учащихся, а также применяемых учителем методов и средств обучения, общей организации учебно-воспитательного процесса [5]. Кроме того, сознательному усвоению материала способствует понимание его значимости, ясное видение целей учебной работы.

Констатирующий эксперимент показал, что учащиеся проявляют большой интерес к изучению ОКТ на занятиях по информатике. Это позволяет вполне успешно организовывать работу учащихся по их изучению. Однако познавательная активность вскоре снизится, если не предложить учащимся для самостоятельной работы интересные учебные задания прикладной направленности (в том числе с использованием современных гаджетов, объектов образовательной робототехники). Система заданий должна включать работу школьников с различными источниками информации, обеспечивать развитие самостоятельности учащихся. Важной характеристикой этой системы должно быть наличие в ней заданий как по работе с конкретным техническим материалом, так и ориентированных на систематизацию и обобщение технического знания, на усвоение технических понятий широкой степени общности.

При изучении технического материала необходимо сочетать пассивные, репродуктивные и активные методы обучения. Так, например, при изучении устройства, алгоритмов работы, ре-цептурно-технических знаний об ОКТ должны применяться активные методы обучения. Пассивные и репродуктивные методы обучения чаще используются при освещении прочих составляющих системы знаний о ОКТ (экологические, социально-экономические следствия применения техники, влияние техники на здоровье человека, его менталитет и др.).

Важным условием сознательности и активности учащихся является создание педагогических ситуаций самоконтроля и самооценки уровня их технической подготовки. Это обеспечивается разработкой и использованием в учебном процессе контрольно-измерительных материалов, позволяющих учащимся оценить уровень их технического знания (конкретный и метауровни усвоения). С целью самоконтроля полезны и интересны для учащихся интерактивные мультме-диатесты по вопросам техники (для входного, текущего и итогового этапов обучения).

Принципы систематичности и последовательности. Систематичность в изучении вопросов техники, с одной стороны, обеспечивается целенаправленным и запланированным с необходимой периодичностью изучением материала технического содержания, позволяющим школьникам приобрести необходимый объем знаний о составляющих современной техносферы,

с другой - связана с доведением накопленного конкретного технического знания до уровня организованной в сознании учащихся структуры (системы), со свойственными ей связями и иерархией элементов, соотношений частного (конкретного) технического знания и его обобщений разного уровня, в том числе на метауровне.

Первая задача решается за счет выбора и организации учителем одной из вариативных практик освоения вопросов техники и реализации соответствующей программы обучения (например, программы курса по выбору для основной школы и элективного курса для старшей школы). Решение второй задачи основано на использовании различных способов и приемов систематизации и обобщения материала технического содержания, а именно: структурирования технического материала по разным основаниям, демонстрации структуры технического знания с применением традиционных средств визуализации системы знаний (таблицы, графы, опорные конспекты и сигналы, схемы, знаково-описательные, логико-смысловые модели представления информации), а также применения средств ИКТ.

Итогом реализации принципа систематичности в обучения являются сформированные у учащихся ключевые метапонятия и способность видеть любой ОКТ в структуре техносферы, готовность к самостоятельной систематизации и обобщению прикладного технического знания.

Принцип связи теории с практикой. Готовность к практической деятельности является одним из важнейших критериев качества обучения школьников. Недооценка прикладного материала в школьных дисциплинах приводит к формализму в знаниях и оторванности их от жизни. В общем случае реализация связи теории с практикой в курсе информатики осуществляется в том числе и через изучение вопросов компьютерной техники: алгоритмов работы ОКТ, способов и приемов их использования в соответствующих сферах деятельности. Как известно, реализация принципа связи теории с практикой обеспечивается не только через содержание обучения, но и через соответствующие методы обучения и формы его организации. В связи с этим является целесообразным организация различных видов деятельности (наблюдений за ОКТ и процессом их работы; выполнение заданий с применением ОКТ, а также проблемно-поисковых и исследовательских заданий с элементами изобретения и рационализации; решения задач, связанных природоохранной практикой и др.). Существенный вклад в это направление учебной работы, согласно традиционной дидактике, вносит разнообразие форм учебных занятий, направленных на знакомство с применением полученных знаний на практике (экскурсии в технопарки, лабораторные работы технической направленности, практикумы по моделированию и конструированию, конкурсы технического творчества учащихся по образовательной робототехнике и др.).

V. Уровневый подход к освоению МТЗ и вариативные практики обучения

Содержание вопросов прикладного характера в обучении предмету «Информатика и ИКТ» может быть представлено в учебном процессе в разном объеме и с различной степенью глубины и сложности изложения. Это определяется выбором вариативной практики обучения.

Первый уровень - наличие ограниченного круга преимущественно конкретных технических знаний, отсутствие обобщенных представлений о техносфере и ее компонентах.

Второй уровень - наличие более развитой системы конкретных технических знаний, базовый уровень сформированности обобщенных представлений об отдельных составляющих техносферы.

Третий уровень - наличие развитой системы конкретных технических знаний, представлений о структуре техносферы и обобщенной структуре ее отдельных составляющих. Для третьего уровня МТЗ характерны формирование у учащихся представлений о современной технической картине мира (ТКМ) и развитие глобального технического мышления.

Отметим, что каждый из последующих уровней включает в себя результаты предыдущих. Мы полагаем, что основная часть учащихся к концу обучения в средней школе должны достичь 2-го уровня развития. Переходная фаза (2-й ^ 3-й уровни) характерна для школьников, интересующихся современной компьютерной техникой. Третий уровень - это уровень подготовки учащихся, активно занимающихся самообразованием, посещающих элективные и факультативные курсы по технике, технические кружки и занятия системы дополнительного образования.

В рамках основного курса «Информатика и ИКТ» средней школы формирование МТЗ в полной мере - достаточно трудноосуществимая задача. Сложность ее решения зачастую связана с временными ограничениями. Вместе с тем в основном курсе физики средней школы все же могут рассматриваться базовые элементы МТЗ. Совокупность знаний о техносфере должна изучаться в составе основной учебной программы в органичной связи с изучением основных частей (устройства), алгоритмов функционирования ОКТ (процесс функционирования - взаимодействие основных элементов устройства и последовательность протекания процессов, определяющих это взаимодействие), элементов программной реализация алгоритмов управления, а также выступать в качестве дополнительной информации к учебному материалу.

Курсы по выбору в основной школе и элективные курсы в старшей школе на сегодняшний день представляют существенное подспорье в реализации принципа политехнизма. Элективные курсы технической направленности достаточно четко обозначили себя в настоящее время как самостоятельное направление в реализации составляющих принципа политехнизма. Ключевой особенностью политехнической подготовки учащихся в этом случае является возможность освоения МТЗ как системы знаний о техносфере и закономерностях ее развития. Достаточность учебного времени в рамках элективных курсов позволяет подробно рассматривать широкий спектр ТО и их место в структуре современной техносферы, осуществлять систематизацию и обобщение технических знаний учащихся в заключительном цикле каждого курса, вводить и развивать понятия метатехники.

Во внеурочной деятельности в составе целого ряда ее направлений выделяются научно-познавательное направление и проектная работа школьников. В рамках этих направлений могут быть вполне успешно организованы занятия, связанные с политехнической подготовкой учащихся. Особенностью внеурочных занятий является включение учащихся в активную деятельность по выполнению практических заданий и творческих проектов. Данную учебную практику трудно связать с целенаправленной работой по формированию у учащихся МТЗ как системы знаний. Тем не менее она является базой для накопления фактических знаний о технике, приобретения опыта технической деятельности, которые впоследствии могут подлежать систематизации и обобщению в предметных курсах или элективных курсах. В результате может быть обеспечено освоение на разных уровнях различных составляющих МТЗ с учетом интересов и склонностей учащихся.

Система самообразования, сопровождающаяся дистанционными технологиями поддержки обучения, базируется на организации самостоятельной познавательной и практической дея-

тельности учащихся. В этом случае источниками информации для учащихся преимущественно являются учебники разных авторских коллективов, дополнительная литература по прикладным (техническим) вопросам, образовательные сайты Интернета, ЭОР (CD/DVD) ресурсы по технике. Применение дистанционных технологий позволяет осуществлять дидактическое сопровождение самообразования школьников в форме консультаций и координирования последовательности, объема и сложности работы. В содержании учебных материалов дистанционной формы поддержки самообразования может быть в полном объеме реализована методика формирования у учащихся метатехнического знания. Следует отметить, что данная практика обучения ориентирована только на тех школьников, которые проявляют интерес к технике.

Комбинированная практика обучения предполагает различные сочетания приведенных выше практик политехнической подготовки учащихся. Самой распространенной комбинацией является сочетание основного курса и курсов по выбору. Данное сочетание обеспечивает наибольший успех в политехнической подготовке учащихся в целом и формировании МТЗ в частности.

VI. Применение в обучении средств ИКТ

С целью предъявления технического знания, его систематизации и обобщения, а также организации деятельности учащихся по изучению вопросов техники вполне успешно может быть использована виртуальная образовательная среда (рис. 2-7). Учащиеся могут быть привлечены к разработке цифровых ресурсов, иллюстрирующих различные технические аспекты изучения и освоения компьютерной техники.

Рис. 2. Компьютерная анимация «I поколение ЭВМ». «Информатика. Библиотека электронных наглядных пособий»

Рис. 3. Компьютерная анимация «III поколение ЭВМ». «Информатика. Библиотека электронных наглядных пособий»

Рис. 4. Компьютерная анимация «ЖК-дисплей».

Рис. 5. Компьютерная анимация

«Информатика. Библиотека электронных наглядных пособий»

Рис. 6. Компьютерная анимация «Аудиоконтроллер». «Информатика. Библиотека электронных наглядных пособий»

«Цифровая фотокамера». «Информатика. Библиотека электронных наглядных пособий»

Рис. 7. Компьютерная модель «Точка доступа Wi-Fi». «Лаборатория ЦОР и педагогического проектирования, ПГГПУ, г. Пермь»

VII. Ориентация учебного процесса на комплексный образовательный результат

Обновленный подход к изучению вопросов техники в предметном обучении средней школы (в том числе в курсе «Информатика и ИКТ») находит отражение в конкретных результатах обучения: общих и частных предметных, метапредметных и личностных (см. ФГОС). В связи с этим в данном контексте имеет смысл уточнить основные результаты политехнической подготовки учащихся по дисциплине «Информатика и ИКТ» как следствия целенаправленного формирования у них метатехнического знания:

Частные предметные результаты: 1) знания о важнейших научных закономерностях, используемых в «объектах компьютерной техники»; 2) понимание естественнонаучных основ работы наиболее распространенных видов современной компьютерной техники и способов обеспечения безопасности их использования.

Общие предметные результаты: 1) осознание учащимися связи и взаимовлияния науки и техники; понимание того, что развитие техники возможно благодаря развитию естественнонаучных дисциплин; 2) знания об основных технических приложениях естественной науки; 3) знания о различных аспектах взаимодействий «общество (человек) - техника - природа» и их следствий; 4) приобретение умений в решении типовых практических задач, связанных с использованием предметных и технических знаний в различных видах учебной деятельности по предмету, осознание и готовность к освоению общих моделей технического поведения и деятельности в рамках конкретного учебного предмета.

Метапредметные результаты: 1) овладение системой знаний о технике на метауровне их систематизации и обобщения - формирование метатехнического знания (системы знаний о техносфере и закономерностях его развития); 2) приобретение обобщенных умений в решении практических задач, связанных с использованием технических знаний в различных видах деятельности; 3) развитие представлений об общих нормах и моделях технического поведения и деятельности в различных сферах социальной практики.

Личностные результаты:

1) развитие представлений учащихся о современной технической картине мира (ТКМ) как составляющей мировоззрения учащегося;

2) формирование адекватной оценки системы взаимодействий «общество (человек) -техника - природа» с учетом возможных следствий этих взаимодействий; развитие рационального отношения к техносфере на основе понимания региональных и глобальных проблем современности, связанных с технической деятельностью общества;

3) становление ценностно-мировоззренческих, нравственных и эстетических качеств личности учащегося в контексте их отношения к окружающей биотехносреде;

4) формирование интереса к науке и технике;

5) развитие технического мышления (анализ, синтез, обобщение, абстрагирование, конкретизация и др.);

6) развитие технической культуры (технической грамотности и компетентности), готовности к соблюдению норм технического поведения и деятельности;

7) развитие мотивации к деятельности по техническому самообразованию и последующему выбору технической профессии.

Важной составляющей данного подхода к реализации принципа политехнизма является его соответствующее учебно-методическое обеспечение.

В ходе настоящего исследования разрабатывается учебно-методическое обеспечение к курсам по выбору для основной школы и старшей профильной школы «Объекты современной техносферы», ориентированное на формирование у учащихся системы технического знания (конкретного, обобщенного, в том числе метатехнического). В его состав входят:

1) рабочие программы (общие положения, цели и задачи, требования к обязательному минимуму содержания программы, взаимосвязь с основными учебными курсами, требования к обязательному объему учебных часов на изучение курса, требования к обязательному уровню и объему подготовки учащихся по курсу, список литературы и цифровые ресурсы, формы текущего и итогового контроля, методические рекомендации учителю);

2) электронный образовательный ресурс «Объекты современной техносферы», поддерживающий формирование у учащихся системы конкретного технического знания и МТЗ в предметном обучении.

Итогом обновленного подхода к формированию у учащихся системы технического знания в предметном обучении являются новообразования в содержании их технической культуры. Сформированные у учащихся конкретные и обобщенные технические знания, включая метатех-ническое знание, образуют более совершенную базовую составляющую их технической культуры.

Список цитируемых источников

1. Ильин И.В. Обучение студентов педагогического вуза формированию у учащихся ме-татехнического знания в учебном процессе по физике: дис. ... канд. пед. наук: 13.00.02. - Пермь, 2013. - 421 с. : ил.

2. Ильин И.В., Оспенникова Е.В. Систематизация и метауровень обобщения технического знания как одно из направлений реализации принципа политехнизма в обучении физике // European Social Science Journal. - 2012. - № 3 (19). - С. 111-118.

3. Ильин И.В., Оспенникова Е.В. Формирование системы метатехнического знания как базовой составляющей технической культуры современного школьника // Педагогическое образование в России. - 2011. - № 3. - С. 208-216.

4. Имамичи Т. Моральный кризис и метатехнические проблемы // Вопросы философии. -1995. - № 3. - С. 73-82.

5. Коджаспирова Г.М., Коджаспиров А.Ю. Словарь по педагогике. - М.: МарТ, 2005. -

448 с.

6. Кузнецов А.А. Общая методика обучения информатике. Ч. 1: учеб. пособие для студентов пед. вузов. - М.: Прометей, 2016. - 300 с.

7. Оспенникова Е.В., Ершов М.Г. Образовательная робототехника как инновационная технология реализации политехнической направленности обучения физике в средней школе // Педагогическое образование в России. - 2015. - № 3. - С. 33-40.

8. Подготовка кадров высшей квалификации по методике обучения информатике [Электронный ресурс]: метод. пособие / А.С. Захаров [и др.]. - Электрон. текстовые данные. - М.: Прометей, 2016. - 244 с. - URL: http://www.iprbookshop.ru/58171.html

9. Принцип политехнизма в обучении физике: современная интерпретация и технологии реализации в средней школе: моногр. / Е.В. Оспенникова, И.В. Ильин, М.Г. Ершов, А.А. Оспен-ников; [под общ. ред. Е.В. Оспенниковой]; Перм. гос. гуманит.-пед. ун-т. - Пермь, 2014. - 504 с.

10. Рихтер Т.В. Избранные вопросы методики преподавания информатики: метод. пособие. - Соликамск: Соликам. гос. пед. ин-т, 2010. - 115 с.

11. Софронова Н.В. Теория и методика обучения информатике. - М.: Высш. шк., 2003. -

186 с.

12. Тавризян Г.М. «Метатехническое» обоснование сущности техники М. Хайдеггером (Научно-технический прогресс в оценке буржуазных философов) // Вопросы философии. - 1971. - № 12. - С. 122-130.

13. Теория и методика обучения информатике / М.П. Лапчик, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннер и др.; под ред. М.П. Лапчика. - М.: Академия, 2008. - 592 с.

14. Федеральный государственный образовательный стандарт среднего (полного) общего образования (от 17 мая 2012 г. № 413). - М., 2012. - 45 с.