Интеграция как способ формирования метапредметных компетенций на уроках информатики

«Интеграция как способ формирования метапредметных компетенций на уроках информатики»

«Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удается связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые».

Д. Хевеши

Идея интеграции в образовательном процессе не нова: так,  Джон Локк определял содержание образования, в котором «один предмет должен наполняться элементами и фактами другого». И.Г. Песталоцци, исходя из требования — «Приведи в своём сознании все по существу связанные между собой предметы в ту именно связь, в которой они действительно находятся в природе» - раскрыл многообразие взаимосвязей учебных предметов. К.Д. Ушинский привел наиболее полное психолого-педагогическое обоснование дидактической значимости межпредметных связей: «Знания и идеи, сообщаемые какими бы то ни было науками, должны органически строиться в светлый и, по возможности, обширный взгляд на мир и его жизнь».

У учащихся сложилось неправильное мнение, что если имеются хорошие навыки работы с компьютером, то информатика – самый легкий предмет. Это далеко не так. Чтобы сдать экзамен по информатике нужно знать языки программирования, а значит английский язык, алгоритмы, схемы и графы, системы счисления, логику, математику, теорию информации, моделирование и мн. др.

Информатика - это не прикладная наука об "около компьютерной деятельности", а фундаментальная наука о закономерностях информационных процессов в системах различной природы.

Информатика появилась совершенно недавно, в середине XX века, и представьте себе, за каких-то полвека она превратилась во вполне самостоятельную науку и стала в один ряд с другими науками, такими как математика, физика и др.. А они развивались не одну сотню лет, и некоторые из них даже целые тысячелетия. Но информатика не только стоит с этими науками наравне, с ее бурным развитием и внедрением в нашу жизнь она очень тесно переплелась с ними. Трудно сейчас представить себе какого-нибудь математика, перемножающего на бумаге две матрицы размером 10Х10 или находящего их определитель. Также трудно найти и физиков-ядерщиков или химиков, проводящих опыты без предварительного их моделирования на компьютере. Очень много людей пишут прекрасные картины, сочиняют великолепные музыкальные произведения с помощью компьютера, с ним играют в шахматы.

На современном этапе развития общества, которое меняется так динамично, что не представляется возможным точно спрогнозировать, какие именно знания пригодятся ребенку в его взрослой жизни, назрела необходимость использования на уроках интегрированных форм обучения и осуществления метапредметных связей, формирования у учащихся умений самостоятельно продолжать образование на протяжении всей жизни, т.е. обладать метапредметными компетенциями.

Интегрированный подход побуждает к активному познанию окружающей действительности, к осмыслению и нахождению причинно-следственных связей, к развитию логики, мышлению, направленному на выбор оптимальных решений.

Метапредметность – принцип интеграции содержания образования. С практической точки зрения интеграция предполагает усиление метапредметных связей, снижение перегрузок учащихся, расширение сферы получаемой информации, подкрепление мотивации обучения. На сегодняшний день детей интересуют знания, которые они смогут применять ежедневно уже сейчас, а затем и во взрослой жизни. Но для этого нужно, чтобы программы различных предметов соответствовали друг другу, что далеко не так.

Например, в 10 классе при изучении темы «Измерение информации» в формуле Шеннона I = — ( p₁log₂ p₁ + p₂ log₂ p₂ + . . . + p_N log₂ p_N), где p_i — вероятность того, что именно i-е сообщение выделено в наборе из N сообщений, используется логарифм, а в математике он изучается в 11 классе. Или понятия вектора, системы координат в информатике также используются раньше.

Интеграция вопросов из различных учебных дисциплин и объединение в одном задании знаний из разных областей является реализацией метапредметных связей в обучении. Именно они наиболее эффективно решают задачу уточнения и обогащения конкретных представлений, учащихся об окружающей действительности, о человеке, о природе и обществе и на их основе - задачу формирования понятий, общих для разных учебных предметов, которые являются объектом изучения разных наук. Усваивая их на одном уроке, ученик углубляет свои знания о признаках опорных понятий, обобщает их, устанавливает причинно-следственные связи.

Методами интегрированного обучения являются:

- активное использование знаний, полученных на уроках по другим предметам (привлечение понятий, образов, представлений из других дисциплин);

- рассмотрение комплексных проблем, которые требуют привлечения знаний из разных предметов;

- исследовательский метод (учащиеся самостоятельно сопоставляют факты, суждения об одних и тех же явлениях, событиях, устанавливают связи и закономерности между ними). 

Применение интеграции на уроках:

• способствует повышению мотивации учения, формированию познавательного интереса учащихся, целостной научной картины мира и рассмотрению явления с нескольких сторон;

• в большей степени, чем обычные уроки, способствуют развитию речи, формированию умения учащихся сравнивать, обобщать, делать, выводы; снимают перенапряжение, перегрузку;

• интегрированные уроки позволяют систематизировать знания,

• формируют в большей степени общеучебные умения, навыки и рациональные навыки учебного труда, как следствие и метапредметные компетенции,

• и, наконец, способствуют росту профессионального мастерства учителя, так как требуют от него владения методикой интенсификации учебно-воспитательного процесса, осуществления деятельностного подхода в обучении.

Одной из разновидностей учебной задачи, особенность которой является синтез знаний и умений из разновидных наук, разных учебных дисциплин, является метапредметное задание, которое включает в себя объединение ради решения одной проблемы, ради познания одного объекта или предмета, когда метапредметная связь обнаруживается на уровне метапонятий («Человек», «Природа», «Время», «Движение», «Познание», «Развитие» и т.д.).

Так, при изучении темы «Наглядные формы представления информации» в 6 классе дается задание:

На основании информации создайте и заполните таблицу. По таблице постройте круговую диаграмму «Площади океанов». Предусмотрите выраженный в процентах вклад каждого океана в воды Мирового океана.

Тихий океан имеет площадь 179 млн. км², Атлантический океан – 93 млн.км², Индийский – 75 млн км², северный ледовитый – 13 млн км²

В целях усвоения обучающимися учебного материала различных предметов в процессе решения практической или исследовательской задачи является создание познавательной метапредметной проблемной ситуации.

Метапредметная проблемная ситуация – спровоцированное (созданное) учителем состояние интеллектуального затруднения ученика, когда он обнаруживает, что для решения поставленной перед ним задачи ему недостаточно имеющихся предметных знаний и умений, и осознает необходимость их внутри- и межпредметной интеграции.

Так, при изучении темы «Разветвляющийся алгоритм», когда ученики уже знакомы со структурой программы, числовым типом данных, операторами ввода и вывода, умеют вводить и запускать программы на основе линейных алгоритмов. В начале урока даётся задание практического характера: написать программу для вычисления значения функции y= x² для x, вводимого с клавиатуры. Учащиеся пишут программу:

var x,y: Integer;

begin

readln(x);

y:=Sqr(x);

writeln(x);

end.

Затем предлагаю задачу: вычислить значение функции y= . Учащиеся пишут:

var x,y: Integer;

begin

readln(x);

y:=Sqr(x);

writeln(x);

end.

Затем даю задание вычислить значение функции при x = 4, x = 9, x = −4. Для последнего варианта программа выдаст сообщение об ошибке. Возникла проблемная ситуация: с помощью данной программы нельзя вычислить значение функции от отрицательного числа. Возникает идея о том, что число x не должно быть меньше 0. Но в условии было сказано, что x вводится с клавиатуры, то есть x — любое. Как же быть? Нужно прийти к мысли о том, что x можно ввести любое, но не все значения x годятся для вычисления квадратного корня. Следовательно, необходимо проверять, является ли х положительным, и в зависимости от результата проверки выполнять вычисления или сообщать пользователю о том, что функция не имеет значения. Проблемная ситуация показывает необходимость ввести новую алгоритмическую структуру — ветвление и её реализации на языке Паскаль. В результате учащиеся приходят к правильному решению:

var x: Integer;y:real;

begin

readln(x);

if x0 Then writeln ('Для х )

else

begin

y:=sqrt(X);

writeln (y) ;

end;

end.

У нас, учителей информатики, я бы сказала, не побоюсь этого слова, особая миссия:

Информатика - это предмет, в котором есть математика и физика, география и биология, история и черчение, рисование и даже языки: русский, английский. Это глобальный метапредмет, формирующий универсальные учебные действия, системное мышление. Чего только стоит тема с «говорящим» названием «Математические основы информатики» в учебнике Л.Л. Босовой. Курс знакомит учеников со следующими разделами современной математики и информатики: системы счисления; представление информации в компьютере; введение в алгебру логики; основы теории алгоритмов и начала программирования. 

Приведу примеры возможностей интеграции:

На уроках информатики осуществляются экономические расчеты в электронных таблицах,  построение графиков с изменяемыми параметрами, моделирование физических задач, проектирование баз данных как организованной структуры, предназначенной для хранения и обработки взаимосвязанной информации, больших объемов, создание тематических сайтов, создание и обработка графических объектов, анимации, построение таблиц, составление математических моделей, диаграмм, графов, дерева всевозможных комбинаций. Физики, математики нашли много общего в этом содержании.

Согласитесь, что на уроках информатики возможна реализация метапредметных проектов. Поэтому ключевое место отводится такому предмету, как проектная деятельность, как главное средство формирования метапредметных умений и навыков. В школе очень часто одни и те же научные понятия при изучении различных дисциплин трактуются по-разному, что вносит путаницу в сознание учащихся. При переходе из одной предметной области в другую у них не возникает общего понимания устройства областей и где проходит граница между самими областями. Особенно сложно связать гуманитарный и естественнонаучный тип знаний. Метод проектов используется как связующее звено между казалось бы различными дисциплинами.

Так при изучении темы «Сайтостроение. Основы web-дизайна» в 11 классе учащиеся разрабатывают минипроект: создают web-сайт «Московский Кремль», который содержит информацию об истории создания, его карту с пояснениями, описание и иллюстрации отдельных башен Кремля, в частности картину художника М.Н. Воробьева «Вид Московского Кремля.1818», таблицу с данными, звук Кремлевских курантов. Страницы связаны между собой гиперссылками. Наряду с историческими связями, работа несет патриотический аспект. (скрин)

Или при изучении темы «Системы управления базами данных» учащиеся выполняют масштабную практическую работу по разработке информационной системы для приемной комиссии ВУЗа, которая содержит проектирование и создание реляционной базы данных. Эта работа наряду с предметом содержит элементы профориентации(скрин)

За счет использования информатики и ИКТ как метапредмета, некую надпредметную оболочку, позволяющую более глубоко развивать межпредметные связи учебных дисциплин в средней общеобразовательной школе, учителя информатики смогут организовать переход на новый стандарт наиболее полно.

В подтверждение моих слов закончить выступление хотелось бы следующим: как подчёркивал великий дидактик Ян Амос Коменский: "Всё, что находится во взаимной связи, должно преподаваться в такой же связи".