Зміст і методика вивчення шкільного курсу інформатики на основі вільно поширюваної операційної системи Linux

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. Широке впровадження нових інформаційно-комунікаційних технологій у навчальний процес породжує ряд проблем, що стосуються змісту, методів, організаційних форм і засобів навчання, гуманітаризації освіти та гуманізації навчального процесу, інтеграції навчальних предметів і фундаменталізації знань. Використання сучасних інформаційних технологій дає можливість розкрити гуманітарний потенціал природничих дисциплін, пов'язаний з формуванням наукового світогляду, розвитком аналітичного і творчого мислення, суспільної свідомості та свідомого ставлення до навколишнього світу. Одночасно стрімкий розвиток інформаційних технологій загострив проблему обрання об'єктів вивчення і засобів навчання у шкільному курсі інформатики та обчислювальної техніки. Динаміка розвитку апаратної та програмної складових така, що протягом року один-два рази змінюється модель мікропроцесорів з нарощуванням їхніх потужностей і, відповідно до цього, змінюється і програмне забезпечення. Для школи суттєвим є те, що темпи розвитку прикладної інформатики настільки високі, що навіть найсучасніше на момент навчання програмне забезпечення до моменту випуску учнів із школи взагалі перестає використовуватись.

Гонитва за нарощуванням потужностей обчислювальної техніки відбувається, як правило, без врахування змісту і закономірностей навчання. Технічні аспекти витісняють педагогічні на другий план. Учні навчаються не основ інформаційних технологій, а прийомам використання програмних засобів.

Аналіз публікацій у Інтернет, періодичній пресі дозволяє виділити основні напрямки розвитку сучасних інформаційно-комунікаційних технологій:

1) нарощування потужностей персональних комп'ютерів;

2) інтенсивне об'єднання персональних комп'ютерів у мережі незалежно від їхніх ОС, платформ, в гетерогенні мережі;

3) об'єднання цих мереж в єдину інформаційну мережу Internet;

4) розвиток інформаційно-комунікаційних технологій, зокрема локальних мереж, що ґрунтуються на Інтернет-сервісах;

6) перехід до використання розподілених середовищ опрацювання, зберігання, передавання інформації;

7) активне використання мультимедіа технологій у мережах (потокове аудіо- і відео- мовлення, проведення конференцій);

8) розвиток незалежних від платформи засобів обміну інформацією (мова розмітки гіпертекстових сторінок HTML, мова програмування Java).

Усе це ставить перед учителями інформатики нові вимоги до навчання інформатики, до формування елементів інформаційної культури. Опанування учнями системою ведучих знань з інформатики і способів діяльності при постійному розвитку нових технологій можливе лише за умови високого рівня пізнавальної активності школярів. Необхідність формування активної життєвої позиції підростаючого покоління ставить проблему активізації навчально-пізнавальної діяльності учнів в ряд актуальних соціально значущих проблем сучасності.

Аналіз стану навчання інформатики у практиці загальноосвітньої школи показує, що результати навчання учнів, рівень їх пізнавальної активності, самостійності, творчих здібностей значною мірою не відповідають запитам суспільства. Проблема змісту навчання та методики організації навчально-пізнавальної діяльності учнів у процесі навчання інформатики до кінця не розв'язана, що негативно відображається на якості знань і умінь, розумовому розвиткові учнів у процесі навчання.

Об'єктом дослідження є процес навчання інформатики в старших класах загальноосвітньої школи та вищих навчальних закладах 1-2 рівня акредитації.

Предметом дослідження є методична система навчання інформатики в старших класах загальноосвітньої школи та вищих навчальних закладах 1-2 рівня акредитації.

Метою дослідження є розробка окремих компонент науково обґрунтованої методичної системи навчання інформаційних технологій у старших класах загальноосвітньої школи та вищих навчальних закладах 1-2 рівня акредитації на основі POSIX сумісної, вільно поширюваної операційною системи Linux.

Гіпотеза дослідження: методично обґрунтоване, цілеспрямоване використання в навчальному процесі POSIX сумісної вільно поширюваної операційної системи Linux сприятиме розумовому розвитку учнів, глибшому і осмисленому засвоєнню навчального матеріалу, формуванню основ загальної та інформаційної культури, інтересу до пошукової, навчально-дослідницької роботи.

У відповідності з проблемою і метою дослідження були поставленні наступні завдання:

1. Проаналізувати сучасний стан навчання курсу інформатики та інформаційних технологій щодо відповідності потребам інформатизації суспільства, ступінь розробленості виявлених проблем в психолого-педагогічній і методичній літературі.

2. Визначити понятійно-методологічний апарат, структуру, вихідні положення в процесі навчання інформатики.

3. Визначити типи програмних засобів та основні вимоги до них з точки зору відповідності психолого-педагогічним вимогам. На основі цих вимог адаптувати програмні засоби для використання їх в навчальному процесі при навчанні інформатики.

4. Розробити основні компоненти методичної системи вивчення основних тем курсу інформатики з використанням пропонованих педагогічних програмних засобів, експериментально перевірити їх ефективність.

1. Психолого-педагогічні основи комп'ютерно-орієнтованої методичної системи навчання інформатики в середніх навчальних закладах

Виконано аналіз:

1) наукової, психолого-педагогічної та методичної літератури з проблеми дослідження;

2) досвіду вітчизняної та зарубіжної практики запровадження та вивчення інформатики в середній школі, розглянуто тенденції застосування засобів НІТ при вивченні шкільного курсу інформатики;

2) змісту сучасного шкільного курсу інформатики з метою виявлення типів діяльності і знань, що можуть стати основою для активізації навчально-пізнавальної діяльності та підвищення практичної значущості результатів навчання;

3) психолого-педагогічних та дидактичних вимог до програмного забезпечення використовуваного у навчальному процесі;

4) відповідності використовуваних операційних систем та програмних засобів вимогам навчального процесу.

Аналіз сучасних засобів діяльності з використанням комп'ютерної техніки свідчить, що в основу проектування комп'ютерних технологій навчання повинен бути покладений принцип моделювання діяльності з використанням комп'ютера, коли відтворюються умови для пошуку, відображення в моделях, аналізу змісту сутнісних характеристик об'єкта засвоєння. На комп'ютер, як специфічний навчальний засіб, покладається кілька основних функцій, а саме він використовується як засіб:

а) моделювання предметного змісту об'єктів засвоєння;

б) моделювання відповідних узагальнених способів дії;

в) моделювання взаємодії і організації спільної діяльності (типу "учень -- група учнів", "учень -- учень", "учитель -- учень");

г) реалізації адекватних структурі спільної навчальної діяльності і змісту об'єктів вивчення форм контролю й оцінки дій учнів.

У взаємозв'язку зазначених функцій системи навчання являють собою предметно і комунікативно спрямовані, рефлексивно керовані навчальні середовища, організовані як цілісні системи комп'ютернобазованої підтримки навчально-пізнавальної діяльності, що включає контроль як необхідну умову повноцінного функціонування.

При розробці та практичній реалізації конкретної методики вивчення програмних тем навчального курсу, з врахуванням вище зазначеного необхідно:

1) проаналізувати діяльність користувачів певної предметної галузі з метою виділення дій, які найчастіше повторюються і є визначальними для способу діяльності;

2) вибрати найсуттєвіші дії, що є інваріантними щодо певного класу виконуваних за допомогою програмного забезпечення завдань;

3) встановити об'єкти діяльності, що підлягають перетворенню у результаті певної дії;

4) визначити операційний склад дій по відношенню до встановлених об'єктів діяльності;

5) на основі положень 2-4 визначаються основні практичні вміння та навички, які необхідно формувати, та теоретична складова вибраної прикладної теми;

6) обрати програмне забезпечення, що адекватно відображає інваріантні види діяльності встановлені у 2-3, використання якого дозволяє забезпечити формування необхідних вмінь та навичок, передбачених програмними вимогами.

З виконаного у дисертаційній роботі аналізу слідує, що операційні системи MS DOS, MS Windows 3.11 на даний час непридатні для забезпечення програмних вимог курсу "Основи інформатики і обчислювальної техніки" і проекту державного освітнього стандарту стосовно навчальної дисципліни “Інформатика” у зв'язку з моральною застарілістю підтримуваних технологій, відсутністю підтримки та розвитку. Що стосується Windows 95/98, то це системи для персонального використання типу "один користувач -- один комп'ютер". Відсутність штатних можливостей виконувати функції сервера баз даних, розподілу ресурсів між користувачами, відсутність захисту, недостатня стабільність у роботі, велика кількість вірусів, розроблених для цієї платформи -- все це дозволяє зробити висновок про недостатню ефективність використання цих систем у навчальному процесі при вивченні основ інформаційних технологій, що робить доцільність використання систем на базі Windows 95/98 для вивчення курсу інформатики в шкільному класі досить сумнівною.

Найбільш перспективним є використання систем Windows NT 4.0, 2000, Linux, які найбільш повно орієнтовані на використання сучасних інформаційних технологій. Для них розроблені відповідні, досить потужні програмні засоби, використання яких дозволяє забезпечити освоєння основ сучасних інформаційних технологій на досить високому рівні і прийнятний час. На основі даної операційної системи можна уніфікувати модель шкільного вивчення курсу інформатики.

Отримані в ході дослідження результати використовувалися нами при побудові конкретних методик вивчення окремих тем шкільного курсу інформатики.

2. Компоненти методичної системи вивчення інформаційних технологій в школі

Уточнюється зміст навчання основних тем курсу “Основ інформатики і обчислювальної техніки” з використанням операційної системи Linux; пропонується розробка науково-обгрунтованої методичної системи навчання інформатики на базі операційної системи Linux відповідно до програми для середніх навчальних закладів; розглядається відповідне програмне забезпечення для використання у навчальному процесі для навчання, закріплення , контролю та самоконтролю знань.

Зміст курсу формується з врахуванням мети навчання та шляхом аналізу складових діяльності користувача щодо використання типових інструментальних засобів. У результаті аналізу було визначено інваріантні види діяльності, що стали основою формування змісту курсу, уточнено систему понять, що визначають зміст навчального матеріалу і лежать в основі формування в учнів фундаментальних знань з кожної теми.

Основним при розробці курсу було намагання виділити в змісті теоретичну та практичну складові, що у перспективі дало б можливість створити інваріантну основу курсу інформатики, незалежну від використовуваного прикладного програмного забезпечення з формуванням:

- необхідних навичок щодо діяльності з використанням комп'ютера і типового програмного забезпечення;

- загальнонаукових умінь та навичок (організаційних, комунікативних, мовленнєвих, загальнопізнавальних, контрольно-оцінних), до яких відносяться, зокрема, уміння адекватно добирати програмний засіб для розв'язування поставленого завдання (використати програмний засіб як інструмент пізнавальної діяльності), і формування та розвиток в учнів потреби постійно розширювати і поглиблювати свої знання;

- знань, умінь і навичок, необхідних для вивчення на сучасному рівні предметів природничо-математичних та гуманітарних циклів, для продовження вивчення інформатики в будь-якій із форм неперервної освіти, для повсякденного використання комп'ютерної техніки та майбутньої професійної діяльності.

Для ілюстрації теоретичних положень, формування основних вмінь та навичок, передбачених шкільною програмою курсу інформатика, використовується операційна система Linux. Пропонований комплекс лабораторно-практичних робіт дозволяє проводити вивчення тем курсу “Основ інформатики і обчислювальної техніки” з поступовим нарощуванням складності матеріалу, опираючись на відомі учням факти.

Рекомендоване прикладне програмне забезпечення щодо кожної теми розглядається при висвітленні окремих компонент пропонованої методичної системи.

У параграфі “Компоненти методичної системи вивчення” теми “Операційні системи, основи роботи з дисками” запропоновано уточнений зміст розділу курсу, що складається з теоретичних тем:

1. Операційні системи персональних комп'ютерів. Класифікація операційних систем. Функції операційної системи.

2. Компоненти ОС, їх призначення. Стандартні назви використовуваних апаратних пристроїв. Завантаження операційної системи.

3. Збереження інформації у зовнішній пам'яті комп'ютера. Файлова система. Поняття файла. Ім'я та розширення імені файла. Каталоги й підкаталоги файлів. Шлях до файла. Специфікація файлів. Атрибути файла.

4. Використання операційної системи для роботи з файлами та каталогами. Правила записування та зчитування даних з дискет.

5. Оболонка користувача. Інтерфейс командного рядка. Графічний інтерфейс користувача.

6. Елементи графічного інтерфейсу. Альтернативні способи управління графічним інтерфейсом. Управління багатозадачністю.

7. Функції захисту операційної системи. Розмежування прав доступу до файлів, каталогів та пристроїв. Правила безпечної роботи у середовищі ОС. Поняття про комп'ютерні віруси. Класифікація вірусів. Антивірусні програми.

8. Правові та етичні питання використання програмного забезпечення та збережуваних на носіях даних.

Для формування практичних вмінь та навичок пропонується зміст практичних робіт проводити за такими темами:

1. Інтерфейс командного рядка користувача. Команди для роботи з файлами.

2. Візуальна оболонка користувача консольного режиму Mindnight Commander (mc).

3. Графічний інтерфейс користувача.

4. Дослідження роботи багатозадачної операційної системи.

5. Тематична атестація до модуля “Операційні системи, основи роботи з дисками”.

У порівнянні з діючою програмою об'єднано теми “Операційні системи” та “Робота з дисками”, оскільки остання тема є вивченням одного з компонент операційної системи -- файлової системи, що розглядається у 3-й темі, крім того введено додаткові питання, що не передбачені діючою програмою:

1. Складові компоненти операційних систем (ядро, драйвери пристроїв, планування процесів);

2. Використання пам'яті операційними системами (оперативна пам'ять, віртуальна пам'ять);

3. Файлова система, типи файлових систем, організація файлових систем;

4. Захист операційних систем від навмисного та ненавмисного втручання, збереження та забезпечення конфіденційності даних.

8. Правові та етичні питання використання програмного забезпечення, та збережуваних на носіях даних.

У параграфі “Компоненти методичної системи вивчення програмних засобів загального призначення” розглядаються компоненти методичної системи навчання тем: “Системи опрацювання текстової інформації”, “Системи опрацювання табличної інформації”, “Системи опрацювання графічної інформації”, “Системи управління базами даних”, “Мережеві технології“.

У дисертації подані рекомендації щодо організації шкільної мережі Intranet, яка дає змогу вивчати більшість Internet-технологій у режимі емуляції, без використання реального з'єднання з мережею Інтернет.

Практичний аспект використання ОС Linux для здійснення міжпредметних зв'язків досить різноманітний. У параграфі “Прикладне програмне забезпечення для використання на уроках математики, фізики та інших” розглядаються додаткові програмні засоби та способи їх використання при навчанні інших дисциплін, зокрема математики, фізики, астрономії, креслення тощо.

З метою перевірки основної гіпотези дослідження був проведений педагогічний експеримент із залученням 324 учнів середніх шкіл №1, №3, №4, N16 м. Тернопіль, Заліщицької середньої школи №2 Тернопільської обл., Галицького коледжу в м. Тернопіль, слухачів факультету післядипломної освіти Тернопільського педагогічного університету імені В.Гнатюка та вчителів курсів підвищення кваліфікації Тернопільського обласного комунального інституту післядипломної педагогічної освіти.

В ході констатуючої частини експерименту здійснювався ретроспективний аналіз вітчизняного та зарубіжного досвіду навчання інформатики на основі:

1) публікацій у вітчизняній пресі та зарубіжній пресі;

2) доступних матеріалів у Інтернет;

3) бесід з вчителями та їх та анкетування на курсах підвищення кваліфікації, що проводилися Тернопільським обласним комунальним інститутом післядипломної педагогічної освіти;

4) анкетування учнів старших класів;

5) вивчення сучасних методів та форм навчання інформатики.

В ході пошукового експерименту було:

1) проаналізовано на відповідність психолого-педагогічним вимогам програмне забезпечення, що використовується для комп'ютерної підтримки навчального процесу;

2) проведено аналіз існуючих операційних систем та наявного програмного забезпечення, на предмет відповідності потребам навчального процесу;

3) проведено аналіз діяльності користувачів при використанні ЕОМ для вирішення типових завдань: робота з операційною системою, опрацювання текстової та графічної інформації та систем управління базами даних, використання програмних засобів навчального призначення;

4) відібрано необхідне програмне забезпечення, проведено його адаптацію для використання в навчальному процесі (зокрема переклад та коригування інтерфейсу ППЗ українською мовою);

5) розроблено методичні матеріали для навчання курсу “Основ інформатики і обчислювальної техніки” на базі вибраного програмного забезпечення (ОС Linux, KEdit, GNumeric, Gimp, MySql).

Метою формуючого етапу експерименту було визначення педагогічної ефективності компонент методичної системи навчання шкільного курсу інформатики.

Оцінка результатів експериментального навчання проведена на основі:

1) визначення рівня знань та ступенів сформованості вмінь щодо розв'язування конкретних завдань за допомогою ПЕОМ на основі як поточного, так і підсумкового контролю:

2) участь у позаурочних видах діяльності, пов'язаних із застосуванням конкретного програмного забезпечення ПЕОМ;

3) вивчення оцінок вчителів різних предметів, науковців, громадської думки, батьків.

У ході експериментального навчання здійснювались спостереження, які дозволили виявити:

1) посилення мотивації до навчання взагалі, та вивчення теоретичних питань функціонування операційних систем та іншого прикладного програмного забезпечення зокрема;

2) активізацію мислительної діяльності учнів при засвоєнні абстрактних понять і оперуванні ними при розв'язуванні практичних завдань, що свідчить про формування в учнів принаймні початкових вмінь застосовувати мислительні операції аналізу, синтезу, абстрагування, узагальнення, класифікації понять.

Висновки

програмний педагогічний методичний інформатика

Аналіз та узагальнення матеріалів дослідження дають підстави зробити такі висновки:

- використання POSIX сумісної вільно поширюваної операційної системи Linux дозволяє поглибити розуміння учнями навчального матеріалу, посилити мотивацію навчання, активізувати навчально-пізнавальну діяльність, надати навчанню творчого, дослідницького спрямування, розширити теоретичну базу знань та посилити прикладну спрямованість результатів навчання інформатики в школі;

- організація навчання інформатики на основі діяльнісної теорії навчання та теорії поетапного формування розумових дій дозволяє забезпечити ефективність навчання і підвищити практичну значущість його результатів, зокрема формування знань, вмінь і навичок щодо розв'язування конкретних практичних задач за допомогою ПЕОМ;

- усвідомлення протиріччя між потенційними можливостями ОС Linux і нездатністю їх реалізувати без відповідних теоретичних знань зумовлює активізацію пізнавальної активності учнів, що проявилася в самостійній роботі з іншими інформаційними джерелами (літературні видання, періодика, Інтернет);

- поглиблення вивчення теоретичних питань сприяє вирішенню проблем базових рівнів знань щодо конкретних предметних галузей і диференціації навчання, створює умови для повного розкриття творчого потенціалу учнів з врахуванням їхніх здібностей нахилів і запитів, що значною мірою просуває вирішення проблем гуманізації навчального процесу;

- вирішення правових, фінансових проблем, пов'язаних з придбанням програмного забезпечення -- використання ліцензійно чистих, вільно поширюваних програмних продуктів, орієнтованих на використання ОС Linux, дає значний економічний ефект при постачанні в школи комп'ютерів і програмних засобів навчального призначення.

Отримані результати дозволяють намітити нові напрями подальших досліджень:

1. Вдосконалити структуру програмного забезпечення, орієнтованого на використання ОС Linux, з подальшим формуванням дистрибутивного пакету локалізованої версії ОС Linux для забезпечення навчального процесу.

2. Розробити та адаптувати вже існуюче програмне забезпечення для здійснення міжпредметних зв'язків, зокрема математики, фізики, астрономії, креслення, мови і літератури.

3. Детально розробити зміст та методику вивчення окремих розділів теорії операційних систем, баз даних з використанням Linux-орієнтованих засобів інформаційних технологій.

Література

1. Габрусєв В.Ю. Операційна система - основа вивчення інформаційних технологій // Наукові записки Тернопільського державного педагогічного університету. Серія: Педагогіка. 2000. - №6.- С.129-131.

2. Габрусєв В.Ю. Операційна система Linux // Комп'ютер в школі та сім'ї. -2000. - №4. - С. 22-27.

3. Габрусєв В.Ю. Операційна система Linux // Комп'ютер в школі та сім'ї. -2001. - №1. - С. 22-25.

4. Габрусєв В.Ю. Система візуального програмування KYLIX для середовища Linux // Комп'ютер в школі та сім'ї. 2002. - №1. - С.21-24.

5. Габрусєв В.Ю. Використання у навчальному процесі сучасних операційних систем // Комп'ютерно-орієнтовані системи навчання: Зб. наук. праць. Редкол. - К.: НПУ ім. Драгоманова. - Випуск 5. 2002. - С. 262-270.

6. Габрусєв В.Ю., Гаврищак Г.Р. Індивідуалізація навчання креслення учнів загальноосвітніх шкіл засобами інформаційних технологій. // Наукові записки. - Серія: Педагогічні науки. - Засоби реалізації сучасних технологій навчання. - Випуск 34. - Кіровоград: РВЦ КДПУ ім. Винниченка. - 2001. - С.117-121.

7. Габрусєв В.Ю. Заручники Microsoft, чи не краще звернутися до Linux. // Шкільний світ: Інформатика, 2000. - № 33. - С.15-18.

8. Габрусєв В.Ю. Вивчення теми “Операційні системи” // Шкільний світ: Інформатика, 2003. - № 38. - С.3-8.

Размещено на Allbest.ru