Использование учебно-творческих задач при обучении компьютерному моделированию для развития творческих способностей учащихся



Annotation. This article discusses the use of educational and creative tasks in teaching computer modeling at computer science lessons.

Keywords: Information modeling, teaching and creative task.

Анализ философской, научно-педагогической и психологической литературы, свидетельствует, что проблеме развития личности, ее творческого потенциала, разработке и использованию нетрадиционных педагогических технологий, способствующих этому развитию, посвящено значительное количество исследований.

Однако, в известной нам литературе, недостаточно исследованы вопросы, касающиеся развития творческих способностей учащихся при обучении компьютерному моделированию с использованием учебно-творческих задач. В образовательной практике педагоги довольно часто используют элементы различных технологий развивающего обучения. Но хаотичность и бессистемность их реализации, неадаптированность к условиям обучения в рамках информационных технологий не дают должной результативности.

Малая изученность данной темы открывает большие возможности для ее исследования, создания методик обучения и разработки творческих заданий по компьютерному моделированию.

В нашей исследовательской работе мы предполагаем, что наиболее эффективным с точки зрения развития творческих способностей учащихся является материал, связанный с информационным моделированием.

Изучение информационных процессов, как и вообще любого феномена внешнего, мира, основано на методологии моделирования. Специфика информатики в том, что она использует не только математические модели, но и модели всевозможных форм и видов (текст, таблица, рисунок, алгоритм, программа) — информационные модели. Понятие информационной модели придает курсу информатики тот широкий спектр межпредметных связей, формирование которых является одной из основных задач этого курса в основной школе. Сама же деятельность по построению информационной модели — информационное моделирование является обобщенным видом деятельности, который характеризует именно информатику [5].

Одним из эффективных методов познания окружающей действительности является метод моделирования, который является мощным аналитическим средством, вобравшим в себя весь арсенал новейших информационных технологий.

Информационное моделирование является не только объектом изучения в информатике, но и важнейшим способом познавательной, учебной и практической деятельности. Его также можно рассматривать как метод научного исследования и как самостоятельный вид деятельности.

Включение в содержательную линию «Моделирование и формализация» базового курса информатики модуля «Информационное моделирование» позволит создать прочную основу для:

— сознательного использования информационных моделей в учебной деятельности;

— знакомства учащихся с методикой научной исследовательской деятельности;

— последующего углубленного изучения информационного моделирования в профильных курсах информатики [2].

В перечне целей, достижение которых обеспечивает обучение информатике на этапе основного общего образования, указывается развитие творческих способностей средствами ИКТ. Если мы посмотрим цели обучения информатике и информационным технологиям на этапе среднего (полного) образования, то увидим, что здесь помимо средств ИКТ предполагается развитие творческих способностей и путем освоения и использования методов информатики. По нашему мнению, именно моделирование и формализация в наибольшей степени являются теми методами информатики, освоение и использование которых в сочетании с их реализацией средствами ИКТ приведет к повышению уровня развития творческих способностей.

Моделирование — творческий процесс, поэтому обучение данной теме обладает широкими возможностями по развитию творческих способностей учащихся. Рассмотрим некоторые аспекты обучения моделированию в школьном курсе информатики.

Проведем сравнительный анализ основных этапов компьютерного моделирования (автор — Н. В. Макарова [4]), и структуры творческого процесса (автор — Я. А. Пономарев [7]):

Этапы моделирования	Этапы творческого процесса
1. Постановка задачи: описание задачи; цель моделирования; анализ объекта.	1. Осознание проблемы: возникновение проблемной ситуации; осмысление и понимание наличных данных; постановка проблемы (вопроса).
2. Разработка модели.	2. Разрешение проблемы: выработка гипотезы; развитие решения, эксперимент.
3. Компьютерный эксперимент.
4. Анализ результатов моделирования (если результаты не соответствуют целям, значит, допущены ошибки на предыдущих этапах).	3. Проверка решения (в результате осуществления данного этапа выдвинутая гипотеза может не оправдаться, тогда она заменяется другой).

Сравнение этапов позволяет сделать вывод о том, что процесс моделирования легко вписывается, согласуется с творческим процессом. Поэтому обучение учащихся моделированию, и в частности — поэтапному его планированию, ведет к формированию знаний и по планированию творческой деятельности.

Так как все этапы моделирования определяются поставленной задачей и целями моделирования, то применительно к каждому конкретному классу моделей схема может подвергаться некоторым изменениям. Так, применительно к математическим моделям, постановку задачи разбивают на следующие этапы:

1) выделение предположений, на которых будет основана математическая модель;

2) определение того, что считать исходными данными и результатом;

3) запись математических соотношений, связывающих результаты с исходными данными (эта связь и является математической моделью) [6].

Большинство задач информационного моделирования относятся к учебно-творческим задачам, определение, обоснование содержания и роли, а также классификация которых были предложены В. И. Андреевым. Учебно-творческая задача — это такая форма организации содержания учебного материала, при помощи которого педагогу удается создать учащимся творческую ситуацию, прямо или косвенно задать цель условия и требования учебно-творческой деятельности, в процессе которой учащиеся активно овладевают знаниями, умениями, навыками, развивают творческие способности личности [1].

Приведем пример выполнения задания по разработке математической модели массы портфеля школьника двумя учащимися:

Решение 1:

Решение 2:

1. Выделение предположений: все учебники имеют одинаковую массу; все тетради имеют одинаковую массу; масса дневника равна массе тетради; количество тетрадей и количество учебников равно количеству учебных предметов в данный день; в портфеле лежат только тетради, дневник, учебники и пенал. 2. Определение исходных данных и результата: m1 (кг) — масса пустого портфеля; m2 (кг) — масса одного учебника; m3 (кг) — масса одной тетради; m4 (кг) — масса пенала; n (шт) — количество учебных предметов; M (кг) — масса портфеля школьника. 3. Математическая модель М=m1+m2·n+m3· (n+1) +m4, где m1>0, m2>0, m3>0, m4>0, n>1.

1. Выделение предположений: все учебники имеют одинаковую массу; все тетради имеют одинаковую массу; в портфеле могут лежать тетради, дневник, учебники, пенал и «еще что-нибудь» (игрушка, бутерброд и т. д.). 2. Определение исходных данных и результата: m1 (кг) — масса пустого портфеля; m2 (кг) — масса одного учебника; m3 (кг) — масса одной тетради; m4 (кг) — масса дневника; m5 (кг) — масса пенала; m6 (кг) — масса «еще чего-нибудь»; n1 (шт) — количество учебников; n2 (шт) — количество тетрадей; M (кг) — масса портфеля школьника. 3. Математическая модель: М=m1+m2·n1+m3·n2+m4+m5++m6, где m1>0, m2>0, m3>0, m4>0, m5>0, m6>0, n1>0, n2>0.

Данный пример наглядно подтверждает, что задания подобного типа позволяют четко проследить поэтапность создания модели и являются ярким примером творческой деятельности учащихся. Сделав иные предположения, каждый из учащихся получает свою собственную, отличную от других, модель.

По нашему мнению, при обучении моделированию возможно применение учебно-творческих задач на развитие самых различных компонентов творческих способностей.

Литература:

1. Андреев, В. И. Диалектика воспитания и самовоспитания творческой личности / В. И. Андреев. — Казань: Изд-во Казан.ун-та, 2008. — 238 с.
2. Галыгина, И. В. Методика обучения информационному моделированию в базовом курсе информатики: дис. … канд. пед. наук / И. В. Галыгина. — М., 2001. — 198 c.
3. Жохов, А.Л. Комплексно-интегративный подход к построению учебных материалов по математическому анализу для студентов вуза / Жохов А. Л., Кирносова О. А., Капиносов А. Н. // Ярослав. пед. вестник. — 2012. — № 4. — Т. 2. — С. 184–191.
4. Информатика.7–9 класс. Базовый курс. Теория / под ред. Н. В. Макаровой. — СПб.: Питер, 2002. — 368 с.
5. Кузнецов, А. А. Современный курс информатики: от элементов к системе / А. А. Кузнецов, С. А. Бешенков, Е. А. Ракитина // Информатика и образование. — 2004. — № 1–2.
6. Основы информатики и вычислительной техники: проб. учеб. для 10–11 кл. сред. шк. / А. Г. Гейн, В. Г. Житомирский, Е. В. Линецкий [и др.]. — 4-е изд. — М.: Просвещение, 2004. — 254 с.
7. Пономарев, Я. А. Психология творчества и педагогика / Я. А. Пономарев. — М.: Педагогика, 2006.