Інформатика і обчислювальна техніка - Комп'ютерні науки - Скачать бесплатно

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 відбуваєте ся 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.