Татьяна Рудченко, Софья Трактуева

В Институте новых технологий образования (ИНТ) уже более десяти лет идет работа по формированию содержания образования и учебно-методических комплектов (или комплекcов?) по современной математике для начальной школы. Сегодня мы готовы рассказать об одном из наших новых курсов.

А. Л. Семенов, Т. А. Рудченко, О. В. Щеглова "Информатика. Математические основы мышления и коммуникации".

В октябре в издательстве "Московский учебник" вышли из печати комплекты "Информатика-1" и "Информатика-2" для первого и второго класса, а к следующему учебному году будут изданы материалы для третьего класса. Курс для первого класса рассчитан на 32-35 часов учебных занятий, т. е. на весь учебный год при условии одного часа в неделю, или на одно полугодие, если на занятия будет отведено два часа в неделю. Для второго и последующих классов курс рассчитан на 60-64 часа, причем занятия по курсу дополняются проектными занятиями по информационным технологиям. Специалисты ИНТ осуществляют методическую поддержку курса, проводят консультации и семинары. Учителям, начинающим работать с курсом, предлагается принять участие в специальном семинаре.Ближайший семинар пройдет в начале ноября.

Курс Информатика. Математические основы мышления и коммуникации может применяться в сочетании с курсом математики, обеспечивая тот современный компонент, который не всегда удачно вкраплен в ткань учебников математики для начальной школы последних лет. Кроме того, этот курс может использоваться и как отдельный курс развития мышления, и как компонент единого курса "Математическая информатика и информационные технологии для начальной школы".
Курс "Информатика" является продолжением и развитием учебного комплекта ИНТ "Математика и язык: Начала образования" и предлагается для начального образования по любой методике (в том числе по методике Эльконина-Давыдова и Занкова по программам 1-3 и 1-4). Курс прошел апробацию в ряде школ Москвы и регионов России, рекомендован Министерством образования РФ, вошел в работу, удостоенную Премии Президента РФ в области образования.
В основу построения курса положен ряд принципов:
· ясные "правила игры", одинаково понимаемые учителем и учеником,
· опора на графические и телесные объекты учебной деятельности,
· освоение языка, т. е. опора на средства общения как на основную область реальных приложений математических конструкций,
· введение всего спектра основных понятий современной компьютерной математики на материале графических примеров, а не в виде формальных определений для заучивания.

В сознании современных людей слово "информатика" неразрывно связано со словом "компьютер". Многим кажется, что изучать информатику без компьютера – это все равно как учиться ездить на велосипеде без велосипеда. Это и верно, и неверно. Сейчас мы объясним, в чем тут дело.

Есть наука информатика, или теоретическая информатика (которой и посвящен настоящий курс), а есть информационные технологии. Современные информационные технологии в значительной степени опираются на использование компьютера. В этом смысле информатика и компьютер неразделимы. Верно и то, что очень многие информационные технологии без компьютера изучать не стоит. Известно также, что многие задачи и результаты современной теоретической информатики возникли в связи с использованием компьютеров в реальной жизни.
Однако важность теоретической информатики как науки выходит за рамки изучения компьютеров. Настоящий курс информатики не связан с компьютером. Освоение фундаментальных понятий, лежащих в основе информационной культуры и не обязательно связанных с компьютером, является одной из задач этого курса. Данный курс можно использовать, даже если в вашей школе нет ни одного компьютера.
Будут ли полученные при этом знания полезны будущему пользователю компьютеров и других средств информационных технологий? Мы уверены, что да.
Полезен ли наш курс, если параллельно ваш класс имеет уроки информационных технологий? Да. Что именно может входить в этот блок, демонстрирует описываемая в этом выпуске журнала программа Института новых технологий образования "Информатика для начального образования", по которой ведутся занятия с учителями в рамках курсов МИПКРО. В этой связи полезно напомнить, что московский базисный учебный план предусматривает возможность работы двух учителей в одном классе одновременно, поэтому занятия с детьми могут вести совместно как учитель начальных классов, так и учитель информатики.

Организация и содержание интегративного курса для учителей

"Информатика для начальной школы" (72 часа)

Все занятия представляют собой практические семинары, на которых слушатели работают на компьютере, а также выполняют проекты на материале ЛЕГО-наборов или тетрадей. Работа проводится по подгруппам.

1. Компьютерная среда для обучения набору и тренировки правописания "Клавиатор" – 12 часов.

2. Курс "Информатика. Математические основы мышления и коммуникации" – 12 часов.

3. Творческие развивающие среды Лого в начальной школе – 16 часов.

4. Ролевые игры и проектно-тематический подход в начальной школе. ЛЕГО-педагогика – основные идеи и механизмы – 12 часов.

5. Организация проектной деятельности – 12 часов.

6. Обзор программных средств для начального образования – 4 часа.

7. Организация проектной деятельности (окончание). Коллективные работы – 4 часа.


Полезен ли компьютер при изучении нашего курса? Да, и опубликованная в журнале "Информатика и образование" (№ 6, 1998) учебная программа "Информатика 1-4" не только интегрирует теоретическую информатику и информационные технологии, но и дает учащимся навыки использования компьютера и другие информационно-технологические навыки, которые могут (и должны) применяться учащимися при изучении различных предметов. Тематическое планирование учебного материала можно найти на сайте ИНТ http://www.school.edu.ru/int/soft/inf2.html , и в "Книге для учителя" № 2.
Представляется перспективным и такой способ построения обучения в начальной школе, при котором информатика, технология, окружающий мир и искусство объединяются в одну область (ее можно было бы назвать "Окружающий мир"). В этом случае возможно планирование учебной деятельности, строящееся вокруг отдельных "проектов" – таких, как "Мое имя", "Моя семья" и т. п.
Изучение этого курса параллельно с основными курсами русского языка и математики позволяет повысить качество изучения традиционных тем в этих курсах путем формирования у детей еще одной, "информатической" точки зрения и развития их мыслительных и коммуникативных способностей. Об этой перспективе не следует забывать; если вы преподаете одновременно и информатику, и основные курсы, то выявление возможных межпредметных связей – в ваших руках. Если же вы не ведете основных предметов, постарайтесь познакомить основного учителя с нашим курсом.

Как устроен курс

Структуры данных; базовые операции и отношения на них

· атомарные объекты – символы различных алфавитов (одинаковость; свойства - цвет, форма)
· цепочки (одинаковость; порядковая нумерация, следование; соединение (для двух цепочек и цепочки цепочек); алфавитный порядок символов и слов
· мешки/мультимножества (одинаковость; сумма, объединение, пересечение; числовые мешки, сумма, произведение элементов мешка; ссыпание цепочки (в мешок))
· таблицы (таблицы мешка; таблица произведения двух цепочек)
· целые точки на плоскости (абсолютное и относительное перемещение; графики)
· деревья, включая упорядоченные и помеченные
· графы
· гиперструктуры
· разбиения плоскости; число областей

Языки
· объекты и их имена
· утверждения; истинностные значения: ИСТИНА, ЛОЖЬ, НЕИЗВЕСТНО
· все, каждый ( по отношению к утверждению и объекту)
· подстановка; нахождение значений сложных имен; скобки

Процессы

- построение объекта по описанию –– системе условий
- разбиение задачи на подзадачи
- перебор возможностей, дерево перебора
- выявление несуществования путем полного перебора
- дерево игры, стратегия в игре
- случайный выбор, вероятность
- алгоритмическое выполнение базовых операций над основными объектами
- сложность процесса, продолжительность базовых операций над основными объектами
- сложность процесса, продолжительность, требуемая память
- процессы сортировки
- параллельные процессы
- индуктивные построения объектов
- диагональные конструкции

Реальные объекты, языки и процессы

В качестве реальных языков используются (для некоторых – только алфавиты) русский, английский и др. основные европейские, грузинский, армянский и др. соседних стран, греческий, иврит, дореформенный русский, старославянский (глаголица и кириллица), корейский, японский, китайский.

- Алфавитные цепочки русского и других языков; дефис, апостроф; имена букв
- Знаки препинания разных языков
- Словари – орфографические, толковые, двуязычные; справочники (телефонный и др.); энциклопедии
- Полная и частичная характеризация понятия
- Правила переноса в русском языке
- Образование числительных в русском и других языках
- Наименование дней недели и другие общеупотребительные слова разных языков
- Циклические шкалы. Структуры времени, расписания
- Гиперструктуры информации
- Генеалогические деревья
- Схемы, планы и карты
- Пересчет реальных объектов. Большие числа и оценки.
- Базовые операции с реальными мешками и цепочками
- Реальные сортировки
- Выполнение инструкций по реальному движению и перемещению в пространстве
- Измерения
- Анализ и выполнение инструкций бытовой техники (телевизор, стиральная машина, фотоаппарат и т. д.)
- Реальные игры (крестики-нолики, домино, морской бой и т. д.)

Проекты

- Статистический анализ текста
- Подсчет больших количеств
- Практическое построение вероятностных распределений
- Открытие таблиц сложения, умножения, законов коммутативности и ассоциативности
- Игры с веревочкой, завязывание узлов

Как устроены тетради и учебник

В комплект для каждого класса входят тетради для ученика и учебник, книга проектов, а также методическое пособие – книга для учителя.
Учебник является книгой, где даются определения понятий курса, а его страницы – листами определений. На каждом листе определений вводится новый объект, свойство, дается определение нового понятия. Эти определения даются с помощью примеров, в основном ( а на первых порах исключительно) – графических.
Тетради для ученика содержат комплексы задач по темам, представленным в учебнике.
Комментарии к задачам в книге для учителя построены следующим образом: сначала – обсуждение новой темы (а значит, нового листа определений из учебника), а затем – обсуждение блока задач, относящегося к этой теме.

Ключевые слова и выражения

Одна из основных задач курса – как и всего обучения в школе – это освоение языка. В ходе работы над курсом постепенно вводятся ключевые слова и выражения, которые систематически используются на протяжении всего курса, причем с точно определенным и фиксированным смыслом, понятным и одинаковым для всех детей и учителя.
Словарь ключевых слов курса состоит из слов русского языка (таких, например, как "буква") и выражений (таких, например, как "раскрась картинку как хочешь").

Правила игры

На первых страницах первой тетради даются задания, в той или иной степени знакомые всем детям. Главная задача, которая ставится здесь перед учителем и детьми, – договориться о некоторых существенных правилах игры, правилах, принципах и законах совместной деятельности.
Такого сорта правила обычно считаются самоочевидными и подразумеваются либо считаются несущественными. Необходимым, однако, является ясное и явное понимание этих правил.
Представление о правилах игры, явных и неявных, существенно для работы в классе. Но оно также существенно и для всей последующей жизни ребенка. И наконец, это представление формализуется различными способами и широко используется в информатике. Так будет обстоять дело и в дальнейшем – многие понятия будут важны и в ходе работы над курсом, и как "предвестники" строгих математических понятий информатики.
Понимание ребенком того, что значит правильно или неправильно решенная задача – важнейший элемент всего учебного процесса.
Фиксация правил в одних задачах ("раскрась именно в синий цвет и по правилу") контрастирует в первой тетради с абсолютно свободной деятельностью ("раскрась как хочешь"). Использование выражения "как хочешь" – очень важно, хотя, возможно, и необычно. Его важность связана со следующим принципом. Авторы стараются как можно более ясно и явно формулировать все условия и ограничения каждой задачи. Суждение о том, правильно решена задача или нет, должно быть в равной степени доступно и ребенку, и учителю.
Частной ситуацией, в которой подчеркнуто используется этот принцип, и является применение выражения "как хочешь". Как бы ни раскрасил ребенок картинку (даже если он явно балуется, проверяя границы нашего "как хочешь"), – учитель говорит ему: "Все в порядке, ты следуешь правилам игры, молодец".
Помимо этого коммуникативного значения, выражение "как хочешь" имеет и другие. С точки зрения методологии изучения информатики (и математики), правильного ее использования и творческой работы в этой науке, – важным является умение привести произвольный пример, отвечающий данному определению: "А почему бы нам не попробовать взять произвольную...". В целом умение действовать и планировать действия как в системе ограничений, так и при их отсутствии очень важно в работе с информационными системами (например, в программировании). С научной точки зрения, операция произвольного (недетерминированного) выбора является одной из простейших и фундаментальнейших при описании процессов в теории алгоритмов. С основаниями этой теории дети начинают знакомиться с первой же тетради.
Пробуждая фантазию, воображение и творческий потенциал детского ума, предлагаемый ИНТом курс обеспечивает направленное формирование мыслительных способностей высокого уровня и широкого спектра потребностей дальнейшего учения и самообучения. Постоянная активность сознания, интенсивная работа мысли, интеллектуальная дисциплина, свободный диалог с учителем, аргументированная защита собственной позиции, уважение чужого мнения, готовность к общению и сотрудничеству становятся для учащихся привычными нормами школьной (и не только школьной) жизни.

Коротко об авторах:
Рудченко Татьяна Александровна – руководитель отдела Начальной школы ИНТ
Трактуева Софья Абрамовна – к. т. н., заместитель директора ИНТ по научно-методической работе
Тел. (095) 915-6292,
E-mail:int@mtu-net.ru