Статья: Основные подходы к построению структуры и содержания школьного курса информатики углубленного уровня

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Предпрофессиональные предметные компетенции ориентированы на обеспечение основ профессиональной подготовки в сфере информационных технологий и большинства инженерных специальностей. Конкретизированные в разной степени подробности предпрофессиональные предметные компетенции могут обеспечить модульность школьной информатики профильного уровня. Когда определенная тема из таблицы содержания научных направлений и сквозных цифровых технологий разрабатывается в той степени подробности, которая задана предпрофессиональными предметными компетенциями. Таким образом, получаем тематический модуль с современным контентом, который может быть использован для углубленного или профильного изучения, обеспечивая при этом связь с глобальными компетенциями.

Глобальные или прогностические предметные компетенции «подразумевают наличие у человека знаний, установок, умений и навыков, позволяющих рассматривать проблемы с различных позиций - локальных, глобальных, межкультурных; понимать и уважать картину мира, точку зрения других людей; участвовать в открытом и эффективном взаимодействии с представителями различных культур; прилагать усилия для обеспечения коллективного благополучия и устойчивого развития» [10] (табл. 5).

Полученная иерархия компетенций для углубленного уровня обучения информатике может обеспечить реализацию углубленного уровня в разных профилях обуче- ния и в предпрофессиональных (инженерных, академических и ИТ) классах.

Представленная иерархия компетенций по своему статусу может относиться к группе требований к результатам освоения основной образовательной программы ФГОС СОО. Предполагается конкретизация этих компетенций на уровне примерной основной образовательной программы и основных образовательных программ конкретных образовательных организаций. Именно конкретизированные компетенции входят в состав методической системы обучения информатике в качестве планируемых результатов освоения ООП соответствующей ступени образования, то есть являются целями изучения предмета.

В результате проведенного исследования можно констатировать наличие взаимосвязанных подходов к обновлению структуры и содержания углубленного курса информатики, опирающегося на потребности профессиональной ИТ-от- расли, обновленную иерархию компетенций, актуальную для профессионального сообщества и формируемую только в цифровой среде, развитие которой обеспечивается фундаментальной наукой информатикой.

Содержание сквозных цифровых технологий в углубленном курсе

информатики

Таблица 1

№

п/п

Основные сквозные цифровые технологии

Возможное отражение в курсе информатики углубленного уровня

1

Большие данные

Вопросы кодирования и обработки структурированных и неструктурированных данных; структуры данных и алгоритмы их обработки; основные методы анализа и обработки больших данных, связь с направлениями искусственного интеллекта

2

Нейротехнологии и искусственный

интеллект

Задачи искусственного интеллекта, интеллектуальные системы; онтологии и их классификации; некоторые виды экспертных систем; самообучающиеся технические системы. Наиболее распространенные интеллектуальные алгоритмы и их реализация (Apriori, Cart)

3

Системы

распределенного реестра

Базы данных в составе информационных систем различного назначения; жизненный цикл и модели разработки; архитектура и некоторые виды информационных систем; защита данных в сетях, сертификаты и доверие, электронная подпись

4

Новые производственные технологии

Могут рассматриваться как компоненты техносферы в интеграции.

Цифровое проектирование и моделирование

CAD-системы и 3Б-моделирование

Сквозные PLM-системы

Аддитивные и гибридные технологии

3Б-печать

5

Промышленный

интернет

Концепция интернета вещей промышленного назначения, возможности в условиях цифровой экономики (взаимодействие сетевых комплексов без участия человека, интеллектуальные алгоритмы управления)

6

Компоненты робототехники и сенсорика

Интегрируется новыми производственными технологиями (автоматизированные производственные комплексы), использующими облачные технологии и интеллектуальные алгоритмы

7

Технологии беспроводной связи

Сети и сетевые технологии. Интегрируется со всеми направлениями информационных технологий

8

Технологии виртуальной и дополненной реальностей

Фотореалистичные изображения, визуализация. Реализации и сферы применения технологий. Моделирование процессов и сложных явлений, аналог-имита- ционное моделирование

Отражение содержания науки информатики в предметном

содержании информатики углубленного уровня

Таблица 2

№

п/п

Основные направления науки

Возможное отражение в курсе информатики углубленного уровня

1

Вопросы теории вычислений (параллельные вычисления, распределенные вычисления)

Модели вычислений, ресурсы, классы сложности, алгоритмически неразрешимые проблемы, вычислимые функции, управление вычислительными заданиями, суперкомпьютеры, распределенные операционные системы

2

Алгоритмы и структуры данных

Элементы теории алгоритмов, структуры данных: массив, список, стеки, деревья и пр.

3

Языки

программирования

Жизненный цикл ПО, системы реального времени, языки программирования: спецификация, классификация, парадигмы

4

Архитектура компьютерных систем

Логические элементы и схемы компьютера. Современные микросхемы цифровых устройств и технология их производства. Развитие архитектурных решений компьютера, перспективные направления

5

Программное обеспечение (как программная инженерия)

Программное обеспечение (системное и прикладное). Специализация современных компьютеров, мобильных приложений и задачи управления комплексом программных и аппаратных средств

6

Вопросы

искусственного

интеллекта

Понятие «интеллект» и возможность его моделирования. Область изучения и направления искусственного интеллекта.

Продукционная модель, логическая модель, семантические сети, фреймовая модель. Нейронные сети, генетические алгоритмы. Деревья анализа вариантов. Знания и их представление (онтологии, виды онтологий), Экспертные системы.

Самообучающиеся технические системы

7

Компьютерные сети и телекоммуникации

Шифрование, защита данных в сетях, модели сетевого обмена, электронная цифровая подпись

8

Системы управления базами данных

Информационные системы в окружении человека. Жизненный цикл информационных систем. Компоненты и структура информационных систем. Базы данных как основной компонент ИС. Обработка данных. Запросы. Организация хранения и доступа. Архитектура крупных систем Информационное обеспечение. Некоторые классы информационных систем

9

Взаимодействия между человеком и

компьютером

Понятие «управление» как универсальное для любой системы.

Замкнутые и разомкнутые системы управления. Кибернетика. Искусственный интеллект

10

Компьютерная

графика

Хранение изображений, визуализация, цветовые модели, некоторые алгоритмы и методы машинной графики, фотореалистичные изображения, моделирование физического мира. Представление видеоданных.

Сжатие видеоданных. Мультимедиа

Совмещенная таблица содержания научных направлений

и сквозных цифровых технологий

Таблица 3

Основные направления науки информатики

Основные сквозные цифровые технологии

Теория вычислений, параллельные вычисления, распределенные вычисления

Большие данные

Алгоритмы и структуры данных

Языки программирования

Архитектура компьютерных систем. Программное обеспечение.

Системы управления базами данных

Системы распределенного реестра.

Новые производственные технологии. Компоненты робототехники и сенсорика

Искусственный интеллект

Нейротехнологии и искусственный интеллект

Компьютерные сети и телекоммуникации. Взаимодействия между человеком и компьютером.

Промышленный интернет.

Технологии беспроводной связи

Компьютерная графика

Технологии виртуальной и дополненной реальности

Таблица 4

Понятийный ряд предмета «Информатика» углубленного уровня

Поня

тия

Разбивка элементов понятийного ряда, включая возможное развитие по спирали, в учебнике по классам обучения

10-й класс

11-й класс

Информация

Классификации видов информации

Знания и их представление (онтологии)

Информационные процессы

Обработка данных

Измерение информации

Роль информации в современном обществе

Кодирование информации. Код

Хаффмана и Хемминга. Теорема Котельникова

Шифрование

Данные и структуры данных

Защита данных в сетях

Представление и обработка чисел

Хранение изображений. Визуализация

Представление и хранение текста. Анализ и синтез текста

Представление звука. Синтез звука. Сжатие звука. Представление видеоданных. Сжатие видеоданных. Мультимедиа

Информационная модель

Алгоритм как модель процесса. Алгоритмы и программы. Типовые алгоритмы поиска и сортировки. Сложность алгоритма. Классы сложности. Алгоритмически неразрешимые проблемы. Вычислимые функции. Программирование. Структуры данных

Интеллект и его моделирование. Продукционная модель, логическая модель, семантические сети, фреймовая модель. Нейронные сети и генетические алгоритмы. Деревья анализа вариантов

Моделирование (формализация как необходимый этап). Жесткие и мягкие математические модели

Модели сетевого обмена

Объект

Электронная цифровая подпись

Подготовка печатных изданий (модель будущей книги)

Цветовые модели

Регулярные выражения, как аналитический инструмент обработки больших объемов текста

Некоторые алгоритмы и методы машинной графики

Численные методы (интерполяция, численное интегрирование)

Фотореалистичные изображения. Моделирование физического мира

Информационная

система

Системы и системный подход. Моделирование различных систем. Имитационное моделирование. Динамические системы. Структурно-устойчивые и структурно-неустойчивые системы. Теория катастроф.

Управление и управляемые системы

Информационные системы. Жизненный цикл информационных систем. Компоненты и структура информационных систем. Обработка данных. Запросы. Организация хранения и доступа. Архитектура крупных систем Информационное обеспечение. Некоторые классы информационных систем

Статистические закономерности. Шкалы. Корреляционные зависимости

Экспертные системы.

Самообучающиеся технические системы

Информационное управление

Компьютер как устройство обработки информации. Логические элементы и схемы. Типовые логические устройства компьютера. Микросхемы и технология их производства. Архитектура компьютера. Программное обеспечение (системное и прикладное). Специализация компьютеров и задачи управления комплексом программных и аппаратных средств

Роль информации в современном обществе. Информационные ресурсы. Глобализация экономики. Законодательное регулирование в информационной области Персональная информационная безопасность с законодательной точки зрения. Электронный документооборот и информационный бизнес

Управление и управляемые системы. Замкнутые и разомкнутые системы. Кибернетика. Искусственный интеллект

Информационные системы. Жизненный цикл информационных систем. Компоненты и структура информационных систем. Обработка данных. Запросы. Организация хранения и доступа. Архитектура крупных систем Информационное обеспечение. Некоторые классы информационных систем

Информационные

технологии

Технологии обработки числовой информации

Информационные системы

Технологии обработки текстовой информации

Технологии обработки графической информации. 3D-моделирование

Анализ текста на естественном языке

Звук и видео. Мультимедиа

Сети и сетевые технологии

Электронная цифровая подпись и развитие экономики

Основные, предпрофессиональные и глобальные предметные

компетенции, формируемые в углубленном курсе информатики

Таблица 5

Основные предметные компетенции

Предпрофессиональные предметные компетенции

Глобальные предметные компетенции

Способность воспринимать информацию в разных форматах (текстовом, визуальном, формальном, естественном) с использованием различных информационных

носителей

Способность изменять форматы представления информации на разных носителях в

соответствии с заданными требованиями (или характеристиками используемых

устройств)

Способность оценивать достоверность информационных источников с различных позиций (общегосударственных, личностных,

корпоративных)

Способность рассчитывать

характеристики устройств

для работы с информацией при решении конкретной задачи

Способность настраивать параметры устройств и программного обеспечения (интерфейса, установка и замена управляющего программного обеспечения) для работы с информацией

Способность выбрать и оценить новые технологические решения в области аппаратных и программных средств обработки информации

Способность кодировать и декодировать информацию, используя равномерные и

неравномерные коды

Способность применять конкретные алгоритмы кодирования и шифрования для конкретных задач

Способность оценивать результаты применения конкретных алгоритмов на реалистичность

Способность к системному анализу, проявляющуюся в умении идентифицировать компоненты системы и процессы в

системе, выделять связи разных уровней и их влияние на поведение системы, т.е. идентифицировать динамические отношения внутри системы [11]

Способность организовать

компоненты систем, процессы и их взаимодействия в рамках взаимосвязей, анализировать причины изменения

структуры и поведения систем

Способность делать обобщения -- решать проблемы, основанные на понимании

механизмов поведения и

развития систем

Владеть основами современных языков программирования и уметь подбирать среду разработки под конкретные задачи

Способность производить оптимизацию разрабатываемых алгоритмов и тестировать их в выбранной среде разработки

Способность к анализу программного кода и контроля его разработки в соответствии со спецификацией или ТЗ

Способность определять логику построения и способы использования общедоступных ИС различного уровня

Способность разрабатывать и использовать несложную структуру базы данных, включая запросы на выборку и обновление данных для нескольких таблиц, создание различных форм и отчетов для работы

Способность оценивать вновь разрабатываемые ИС и средства их создания и функционирования на предмет соответствия целям и задачам области деятельности

Способность выбирать основные сетевые сервисы для решения типовых личных и

производственных задач

Способность установить и настроить устройства коммутации, маршрутизации, а также задать основные параметры 1Т-прото- кола и настроить параметры сетевых сервисов, обеспечив информационную безопасность

(пароли, сертификаты, доверие, аутентификацию и пр.)

Способность оценить перспективы развития и воздействия на глобальную телекоммуникационную среду новых технологий, принимаемых правовых

норм в информационной сфере, а также последствия применения этих норм

Источник: https://otherreferats.allbest.ru/download/1264794/