Основные подходы к построению структуры и содержания школьного курса информатики углубленного уровня
Н. Н. Самылкина
Аннотация
В статье обосновываются теоретические основы построения структуры и содержания углубленного школьного курса информатики в условиях глобальных интеграционных процессов в образовании. Анализ сделан с учетом основных положений государственной программы «Цифровая экономика Российской Федерации» и предложенных в ней сквозных цифровых технологий. Предложены подходы к отбору содержания и выделению основных понятий курса с опорой на фундаментальные направления науки информатики. При этом выделена и описана иерархия компетенций, формируемых в результате освоения углубленной информатики в школе.
Ключевые слова: углубленный курс информатики, интеграция в образовании, глобальные компетенции, предпрофессиональное образование, основные понятия углубленного курса информатики.
школьный курс информатика
THE MAIN APPROACHES TO MAKING THE STRUCTURE
AND CONTENT OF THE SCHOOL COURSE OF COMPUTER SCIENCE MORE ADVANCED
N. N. Samylkina
Abstract. The article substantiates the theoretical foundations of building the structure and content of an in-depth school Computer Science course in the context of global integration processes in education. The analysis is made taking into account the main provisions of the state program “Digital Economy of the Russian Federation” and the proposed crosscutting digital technologies. Approaches to the selection of content and the identification of the basic concepts of the course based on the fundamental directions of science of information science are proposed. At the same time, the hierarchy of competences formed as a result of mastering in-depth informatics in school is identified and described.
Keywords: advanced computer science course, integration in education, global competencies, pre-vocational education, basic concepts of an advanced computer science course.
В настоящее время цифровых трансформаций в науке и образовании, когда образование перестает отвечать тем требованиям, которые предъявляет общество, активизируется поиск новых образовательных решений и значительно усиливаются интегративные процессы. Интегрируется актуальное содержание самых разных научных направлений, дисциплин, модулей. Существенно обновляются методы, средства, формы обучения с опорой на цифровые решения, порождая новые образовательные технологии. Тенденции развития информатики как науки и связанной с ней отрасли информационных технологий предполагают пересмотр содержания общеобразовательного курса информатики как формирующего ключевые компетенции выпускников для успешной профессиональной подготовки в данной области. Для обеспечения обновления общеобразовательного курса информатики необходимо теоретическое обоснование основных подходов к структурированию курса и отбору его содержания. Прежде всего, представляет интерес углубленный уровень изучения информатики, как обеспечивающий подготовку будущих кадров для информационно-технологической (далее - ИТ) отрасли.
Вопросами теоретических основ построения структуры и содержания курса информатики на разных ступенях обучения занимались такие ученые, как: А. А. Кузнецов, Л. Л. Босова, С. А. Бешенков, Т. Б. Захарова, А. С. Лесневский, Н. В. Макарова, Е. А. Ракитина, И. И. Раскина, И. Г. Семакин, З. В. Семенова и др. [1-9].
Анализ состояния преподавания информатики в образовательных организациях, реализующих основные образовательные программы общего образования, изучение нормативных документов, научных публикаций по теме исследования и многолетний опыт педагогической деятельности в системе общего и высшего образования позволяют выделить основные подходы к структуре и содержанию школьного курса информатики углубленного уровня, ориентированного на обучающихся, которые будут продолжать профессиональное образование в ИТ-сфере. Такими подходами могут быть:
Анализ внешних профессиональных потребностей ИТ-отрасли, то есть области действительности и ее структуры и видов деятельности в соответствующей области.
Выявление основных компетенций, формируемых в результате освоения информатики, и определение иерархии компетенций (основных, предпрофессионалных и глобальных или прогностических).
Опора на основные объекты изучения науки информатики и методы ее изучения.
Перечисленные подходы взаимосвязаны следующим образом. Потребности профессиональной отрасли позволяют сформировать государственный заказ системе образования - это целевые ориентиры вне методической системы обучения (далее - МСО), которые конкретизируются на каждой ступени образования и в пределах предметных курсов уже как компоненты МСО. Конкретизация образовательных целей на разных ступенях образования в соответствии с интегрированными методологическими подходами (системно-деятельностный и компетентностный) происходит путем выявления и построения иерархии компетенций. Предметные компетенции, формируемые в результате освоения углубленного курса информатики, можно разделить на три группы:основные, предпро- фессиональные и прогностические (глобальные). Содержательное наполнение курса информатики углубленного уровня опирается на основные объекты изучения науки информатики и методы ее изучения. Благодаря достижениям науки информатики и стало возможным развитие профессиональной ИТ-отрасли, потребности которой и определяют социальный заказ системе образования на кадровое обеспечение. Получаем замкнутый цикл влияющих друг на друга факторов, которые могут быть использованы для развития содержания школьной информатики на ступени среднего общего образования.
По запросам крупнейших мировых высокотехнологичных корпораций выявлены наиболее ценные в настоящее время качества сотрудников, которыми являются: коммуникабельность, открытость новым знаниям и инновационным подходам к решению проблем, способность к критическому мышлению и креативности. Здесь отчетливо просматривается ценность не только ключевых, но и глобальных или прогностических компетенций. Государственные программы последних лет учитывают необходимость совершенствования общего образования с учетом общемировых тенденций формирования компетенций.
Все уровни системы отечественного образования претерпевают серьезные изменения, связанные именно с информатикой и информационными технологиями.
28 июля 2017 г. была утверждена программа «Цифровая экономика Российской Федерации» [12]. «Основными сквозными цифровыми технологиями, которые входят в рамки программы, являются:
большие данные;
нейротехнологии и искусственный интеллект;
системы распределенного реестра;
квантовые технологии;
новые производственные технологии;
промышленный интернет;
компоненты робототехники и сенсорика;
технологии беспроводной связи;
технологии виртуальной и дополненной реальностей» [12].
Существует понимание, что это отдельные направления отрасли информационных технологий, актуальные для нашей страны, которые находятся на разных этапах своего становления.
В то же время наблюдаем, что в школьном образовании уже существует запрос на предпрофессиональную подготовку старшеклассников. В Москве реализуется несколько проектов, связанных с возможностью раннего начала предпрофессио- нальной подготовки и получением независимой оценки приобретенных компетенций. К таким проектам относятся: «Инженерный класс в московской школе», «Медицинский класс в московской школе», «Академический класс в московской школе», подключается также «ИТ-класс в московской школе». Этот опыт распространяется по регионам России, где открываются как узко специализированные классы, так и школы.
Предпрофессиональное образование подразумевает расширение практического содержания образовательных программ, обучение с использованием высокотехнологичного оборудования, имеющегося на площадках университетов, технопарков, профильных предприятий, реализацию актуальных прикладных проектов с ориентацией на профессии будущего и независимую оценку реальных умений.
Старшая школа в системе общего образования более 10 лет является профильной. Здесь предусмотрено два уровня изучения информатики: базовый (1 час/нед), углубленный (4 часа/нед). За счет вариативной части учебного плана возможно использование дополнительных часов для изучения курсов по выбору определенной тематики, учитывающей локальные интересы обучающихся.
Следовательно, в рамках интеграции основного, дополнительного образования и проектной и исследовательской деятельности в школах необходимо обеспечение содержательными материалами по перечисленным актуальным направлениям государственной программы в части построения цифровой экономики. Анализ содержания основных сквозных цифровых технологий позволяет понять возможное отражение этого содержания в курсе информатики углубленного уровня. Результат представлен в табл. 1.
Для сравнения составим аналогичную таблицу тех направлений науки информатики, которые активно развиваются во многих странах (табл. 2). Обратим внимание как на теоретическую, так и на прикладную части: вопросы теории вычислений (включая распределенные и параллельные вычисления), алгоритмы и структуры данных, языки программирования, архитектура компьютерных систем и программное обеспечение, компьютерные сети и телекоммуникации, системы управления базами данных, взаимодействия между человеком и компьютером, компьютерная графика и вопросы искусственного интеллекта.
Структура содержания углубленного курса информатики совмещает позиции двух подходов: основные объекты изучения науки информатики и ее методы и на-правления сквозных цифровых технологий как области приоритетных направлений развития ИТ-отрасли.
Даже при простом совмещении этих подходов можно увидеть, что направления основных сквозных цифровых технологий, являющиеся приоритетными для государства, охватывают практически все основные направления науки информатики. Более того, доказывается обоснованность усиления алгоритмической и программистской тематики, включение робототехники в содержание примерных программ общего образования, и все это согласуется с потребностями как науки, так и ИТ-сферы.
В результате сравнения (см. табл. 3) можно наблюдать интегративный подход в развитии сквозных цифровых технологий, они вбирают в себя необходимые составляющие фундаментальных научных направлений и учитывают состояние других цифровых технологий отрасли.
Поэтому углубленный курс информатики, который выбирают обучающиеся, решившие связать свою будущую профессию с ИТ-отраслью, должен выполнять двойную задачу
формировать актуальный системный взгляд на развитие профессиональной отрасли с опорой на фундаментальную научную составляющую информатики;
в то же время учитывать возможности новых образовательных технологий (проектное обучение, образовательная робототехника, смешанное обучение, формирующее оценивание и пр.) в обновлении деятельностной составляющей среднего общего образования.
Системообразующее понятие «информация», без сомнения, остается таковым в курсе информатики. Оно обеспечивает целостность курса, эмерджентность и возможность динамического развития (адаптивность) структуры курса под воздействием внешних факторов.
В настоящее время информацию можно рассматривать как источник данных и как результат обработки данных в информационных процессах (сбора, хранения, обработки, передачи, анализа и оценки) с использованием информационных технологий. Для обеспечения автоматизации процессов используют различные модели преобразования данных, в том числе уп равленческие, реализованные в различных информационных системах. По мнению академика А. А. Кузнецова, «кибернетическое направление крайне перспективно, его удельный вес в содержании курса информатики будет неуклонно повышаться» [3]. Получаем несколько отличные, прежде всего уровнем обобщения материала, от основной школы акценты на основные понятия курса информатики углубленного уровня.
Основными понятиями углубленного курса информатики могут быть:
информация;
информационная модель;
информационная система;
информационное управление:
информационные технологии.
Используя получившийся понятийный
ряд и таблицы 1, 2, 3, получим следующую таблицу возможной реализации содержания углубленного курса информатики в 10-м и 11-м классах (табл. 4).
Таким образом, мы определили структуру и содержание школьного курса информатики углубленного уровня, обладающих целостностью, устойчивостью и адаптивностью.
Понятийный ряд углубленного курса информатики может быть взят за основу при определении содержательных линий. Поскольку он сформирован с учетом
внешних целевых ориентиров системы образования на обеспечение потребностей цифровой экономики и последних достижений соответствующей науки, это обеспечивает целостность курса. Внутренние связи между понятиями обеспечивают, с одной стороны, устойчивость, с другой - адаптивность курса к внешним изменениям.
Описание основных компетенций, формируемых в результате освоения углубленной информатики в школе, и определение иерархии предметных компетенций: основных (ключевых или базовых), предпро- фессиональных и глобальных (прогностических) - обеспечит выбор адекватных образовательных технологий.
Основные (базовые или ключевые) предметные компетенции связаны с использованием «навыков самоорганизации, коммуникации, кооперации, коллективного использования сложных инструментов труда» [10] и обеспечивают возможность обучаться в течение всей жизни.