ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
ГРИГОРЬЕВ Сергей Георгиевич
чл.-корр. РАО, доктор тех. наук,
профессор, Институт цифрового
образования Московского
городского педагогического
университета, зав. кафедрой
информатики и прикладной
математики
Н а у ч н о - м е т о д и ч е с к и й
ж у р н а л
информатика и образование
издается с августа 1986 года
№ 6 (305) август 2019
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
БОЛОТОВ Виктор Александрович
академик РАО, доктор пед. наук,
профессор, Центр мониторинга
качества образования Института
образования НИУ «Высшая школа
экономики», научный руководитель
ВАСИЛЬЕВ Владимир Николаевич
чл.-корр. РАН, чл.-корр. РАО,
доктор тех. наук, профессор,
Санкт-Петербургский национальный
исследовательский университет
информационных технологий,
механики и оптики, ректор
ГРИНШКУН Вадим Валерьевич
доктор пед. наук, профессор,
Институт цифрового образования
Московского городского
педагогического университета,
зав. кафедрой информатизации
образования
КУЗНЕЦОВ Александр Андреевич
академик РАО, доктор пед. наук,
профессор
ЛАПЧИК Михаил Павлович
академик РАО, доктор
пед. наук, профессор,
Омский государственный
педагогический университет,
зав. кафедрой информатики
и методики обучения информатике
НОВИКОВ Дмитрий Александрович
чл.-корр. РАН, доктор тех. наук,
профессор, Институт проблем
управления РАН, директор
СЕМЕНОВ Алексей Львович
академик РАН, академик РАО,
доктор физ.-мат. наук, профессор,
Институт кибернетики
и образовательной информатики
Федерального исследовательского
центра «Информатика
и управление» РАН, директор
СМОЛЯНИНОВА Ольга Георгиевна
академик РАО, доктор пед. наук,
профессор, Институт педагогики,
психологии и социологии Сибирского
федерального университета,
директор
ХЕННЕР Евгений Карлович
чл.-корр. РАО, доктор
физ.-мат. наук, профессор,
Пермский государственный
национальный исследовательский
университет, зав. кафедрой
информационных технологий
БОНК Кёртис Джей
Ph.D., Педагогическая школа
Индианского университета
в Блумингтоне (США), профессор
ДАГЕНЕ Валентина Антановна
доктор наук, Факультет математики
и информатики Вильнюсского
университета (Литва), профессор
СЕНДОВА Евгения
Ph.D., Институт математики
и информатики Болгарской
академии наук (София, Болгария),
доцент, ст. научный сотрудник
СЕРГЕЕВ Ярослав Дмитриевич
доктор физ.-мат. наук, профессор,
Университет Калабрии
(Козенца, Италия), профессор
ФОМИН Сергей Анатольевич
Ph.D., Университет штата Калифорния
в Чико (США), профессор
ФОРКОШ Барух Алона
Ph.D., Педагогический колледж
им. Левински (Тель-Авив, Израиль),
ст. преподаватель
Учредители:
· Российская академия образования
· Издательство «Образование и Информатика»
Содержание
От редакции...................................................................................................................................................................6
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Левченко И. В. Основные подходы к обучению элементам искусственного интеллекта
в школьном курсе информатики..........................................................................................................................7
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ОПЫТ
Корчажкина О. М. Развитие методологической культуры учащихся при организации
информационно-познавательной деятельности....................................................................................... 16
Розов К. В., Подсадников А. В. Язык программирования Python в педагогическом
вузе: от основ до искусственного интеллекта............................................................................................ 26
Клунникова М. М. Методика развития вычислительного мышления студентов
при изучении курса «Численные методы» на основе смешанного обучения............................. 34
Глотова М. Ю., Самохвалова Е. А. Цифровая таксономия Блума и модель цифровой
трансформации образования в учебном процессе вуза....................................................................... 42
Зарубежный опыт
Пардала А. Информатизация математического образования: дидактические
возможности, опыт и зарубежные тенденции............................................................................................ 49
ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ
Калмыкова С. В. Нормативно-методическое обеспечение образовательного процесса
в вузе в условиях электронного обучения................................................................................................... 56
Журнал входит в Перечень российских рецензируемых научных изданий ВАК,
в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций
на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук
1
EDITOR-IN-CHIEF
Sergey G. GRIGORIEV,
Corresponding Member of RAE,
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head
of the Department of Informatics
and Applied Mathematics, Institute
of Digital Education, Moscow City
University (Moscow, Russia)
S c i e n t i f i c - m e t h o d i c a l
INFORMATICS AND EDUCATION
published since August 1986
№ 6 (305) August 2019
EDITORIAL BOARD
Victor A. BOLOTOV,
Academician of RAE, Dr. Sci. (Edu.),
Professor, Academic Supervisor of
the Center of Institute of Education,
Higher School of Economics (Moscow,
Russia)
Vladimir N. VASILIEV,
Corresponding Member of RAS,
Corresponding Member of RAE,
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Rector
of Saint Petersburg National
Research University of Information
Technologies, Mechanics and Optics
(St. Petersburg, Russia)
Vadim V. GRINSHKUN,
Dr. Sci. (Edu.), Professor, Head of the
Department of Informatization
of Education, Institute of Digital
Education, Moscow City University
(Moscow, Russia)
Alexander A. KUZNETSOV,
Academician of RAE, Dr. Sci. (Edu.),
Professor (Moscow, Russia)
Michail P. LAPCHIK,
Academician of RAE, Dr. Sci. (Edu.),
Professor, Head of the Department
of Informatics and Informatics
Teaching Methods, Omsk State
Pedagogical University (Omsk, Russia)
Dmitry A. NOVIKOV,
Corresponding Member of RAS,
Dr. Sci. (Eng.), Professor, Director
of the Institute of Control Sciences
of RAS (Moscow, Russia)
Alexei L. SEMENOV,
Academician of RAS, Academician
of RAE, Dr. Sci. (Phys.-Math.),
Professor, Director of the Institute
for Cybernetics and Informatics
in Education of the Federal Research
Center “Computer Science and
Control” of RAS (Moscow, Russia)
Olga G. SMOLYANINOVA,
Academician of RAE, Dr. Sci. (Edu.),
Professor, Director of Institute of
Education Science, Psychology and
Sociology, Siberian Federal University
(Krasnoyarsk, Russia)
Evgeniy K. KHENNER,
Corresponding Member of RAE,
Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Head
of the Department of Information
Technologies of Perm State University
(Perm, Russia)
Curtis Jay BONK,
Ph.D., Professor of the School
of Education of Indiana University
in Bloomington (Bloomington, USA)
Valentina DAGIENĖ,
Dr. (HP), Professor at the Department
of Didactics of Mathematics and
Informatics, Faculty of Mathematics
and Informatics, Vilnius University
(Vilnius, Lithuania)
Evgenia SENDOVA,
Ph.D., Associate Professor, Institute
of Mathematics and Informatics
of Bulgarian Academy of Sciences
(Sofia, Bulgaria)
Yaroslav D. SERGEYEV,
Ph.D., D.Sc., D.H.C., Distinguished
Professor, Professor, University
of Calabria (Cosenza, Italy)
Sergei A. FOMIN,
Ph.D., Professor, California State
University in Chico (Chico, USA)
Alona FORKOSH BARUCH,
Ph.D., Senior Teacher, Pedagogical
College Levinsky (Tel Aviv, Israel)
2
j o u r n a l
Founders:
·
·
The Russian Academy of Education
The Publishing House "Education and Informatics"
Table of Contents
From the editors............................................................................................................................................................6
GENERAL ISSUES
I. V. Levchenko. Basic approaches to teaching elements of artificial intelligence in the
school course of informatics.....................................................................................................................................7
PEDAGOGICAL EXPERIENCE
O. M. Korchazhkina. The development of students' methodological culture while
organizing information and cognitive activities............................................................................................. 16
K. V. Rozov, A. V. Podsadnikov. Python programming language in pedagogical university:
From the bases to artificial intelligence............................................................................................................. 26
M. M. Klunnikova. The methods of developing computational thinking of students while
studying the course "Numerical methods" based on blended learning................................................ 34
M. Yu. Glotova, E. A. Samokhvalova. Bloom's digital taxonomy and model of digital
transformation of education in the educational process of university.................................................. 42
FOREIGN EXPERIENCE
A. Pardała. Informatization of mathematics education: Didactic opportunities, experience
and foreign trends..................................................................................................................................................... 49
INFORMATIZATION OF EDUCATION
S. V. Kalmykova. Normative-methodical support of the educational process at university
in terms of e-learning............................................................................................................................................... 56
The journal is included in the List of Russian peer-reviewed scientific publications
of the Higher Attestation Commission, in which the main scientific results of dissertations
should be published for the degrees of Doctor of Sciences and Candidate of Sciences
ИЗДАТЕ Л Ь СТВО
P U BL I S H I N G H O U S E
образование
и информатика
EDUCATION
AND INFORMATICS
РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
КУЗНЕЦОВ Александр Андреевич
EDITORIAL COUNCIL
Alexander A. KUZNETSOV
председатель редакционного совета, академик РАО,
доктор педагогических наук, профессор
Chairman of the Editorial Council, Academician of the Russian
Academy of Education, Doctor of Sciences (Education), Professor
АБДУРАЗАКОВ Магомед Мусаевич
БОЛОТОВ Виктор Александрович
ВАСИЛЬЕВ Владимир Николаевич
ГРИГОРЬЕВ Сергей Георгиевич
ГРИНШКУН Вадим Валерьевич
ЗЕНКИНА Светлана Викторовна
КАРАКОЗОВ Сергей Дмитриевич
КРАВЦОВ Сергей Сергеевич
ЛАПЧИК Михаил Павлович
РОДИОНОВ Михаил Алексеевич
РЫБАКОВ Даниил Сергеевич
РЫЖОВА Наталья Ивановна
СЕМЕНОВ Алексей Львович
СМОЛЯНИНОВА Ольга Георгиевна
ХЕННЕР Евгений Карлович
ХРИСТОЧЕВСКИЙ Сергей Александрович
ЧЕРНОБАЙ Елена Владимировна
Magomed M. ABDURAZAKOV
Victor A. BOLOTOV
Vladimir N. VASILIEV
Sergey G. GRIGORIEV
Vadim V. GRINSHKUN
Svetlana V. ZENKINA
Sergey D. KARAKOZOV
Sergey S. KRAVTSOV
Mikhail P. LAPCHIK
Mikhail A. RODIONOV
Daniil S. RYBAKOV
Natalia I. RYZHOVA
Alexei L. SEMENOV
Olga G. SMOLYANINOVA
Evgeniy K. KHENNER
Sergey A. CHRISTOCHEVSKY
Elena V. CHERNOBAY
РЕДАКЦИЯ
EDITORIAL TEAM
Главный редактор ГРИГОРЬЕВ Сергей Георгиевич
Директор издательства РЫБАКОВ Даниил Сергеевич
Научный редактор ДЕРГАЧЕВА Лариса Михайловна
Ведущий редактор КИРИЧЕНКО Ирина Борисовна
Корректор ШАРАПКОВА Людмила Михайловна
Верстка ФЕДОТОВ Дмитрий Викторович
Дизайн ГУБКИН Владислав Александрович
Отдел распространения и рекламы
КОПТЕВА Светлана Алексеевна
КУЗНЕЦОВА Елена Александровна
Editor-in-Chief Sergey G. GRIGORIEV
Director of Publishing House Daniil S. RYBAKOV
Science Editor Larisa M. DERGACHEVA
Senior Editor Irina B. KIRICHENKO
Proofreader Lyudmila M. SHARAPKOVA
Layout Dmitry V. FEDOTOV
Design Vladislav A. GUBKIN
Distribution and Advertising Department
Svetlana A. KOPTEVA
Elena A. KUZNETSOVA
Дизайн обложки данного выпуска журнала: Freepik.com
Присланные рукописи не возвращаются.
Ответственность за достоверность фактов несут авторы публикуемых материалов.
Воспроизведение или использование другим способом любой части издания без согласия редакции является незаконным и влечет
ответственность, установленную действующим законодательством РФ.
При цитировании ссылка на журнал «Информатика и образование» обязательна.
Редакция не несет ответственности за содержание рекламных материалов.
Подписные индексы
в каталоге «Роспечать»
70423 — индивидуальные подписчики
73176 — предприятия и организации
Издатель ООО «Образование и Информатика»
Свидетельство о регистрации средства массовой
информации ПИ №77-7065 от 10 января 2001 г.
Почтовый адрес:
119270, г. Москва, а/я 15
119261, г. Москва, Ленинский пр-т, д. 82/2, комн. 6
Тел./факс: (495) 140-19-86
e-mail: info@infojournal.ru
URL: http://www.infojournal.ru
ISSN 0234-0453 • ИНФОРМАТИКА И ОБРАЗОВАНИЕ • 2019 • № 6 (305)
XVI ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ
ПО МЕТОДИКЕ ОБУЧЕНИЯ ИНФОРМАТИКЕ
И ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ
ИНФО-2019
Издательство «Образование и Информатика»
объявляет о проведении в 2019 году
конкурса по следующим номинациям:
1. Алгоритмы: вчера, сегодня, завтра.
2. Роботы в курсе информатики.
3. Внедрение ФГОС нового поколения: проблемы и достижения.
4. Инновации в информатизации управления образовательной организацией.
5. Учитель информатики в XXI веке: новое время — новые задачи — новые компетенции.
Оргкомитет конкурса
Руководит конкурсом Организационный комитет (далее — Оргкомитет), состоящий из представителей Российской
академии образования, ведущих методистов, членов редакционных коллегий журналов «Информатика и образование»
и «Информатика в школе», сотрудников объединенной редакции журналов.
Цели и задачи конкурса
1. Поддержка и распространение опыта педагогов и образовательных организаций по внедрению в образовательную
практику современных методов и средств обучения и управления образованием.
2. Выявление и поддержка талантливых педагогов, методистов, руководителей образовательных организаций и органов управления образованием, заинтересованных в развитии инновационных образовательных технологий.
3. Включение педагогов, методистов, руководителей образовательных организаций и органов управления образованием в деятельность по разработке нового содержания образования, новых образовательных технологий,
методик обучения и управления образованием.
4. Создание информационно-образовательного пространства на сайте издательства «Образование и Информатика»,
а также на страницах журналов «Информатика и образование» и «Информатика в школе» по обмену и распространению опыта внедрения инновационных образовательных технологий.
5. Повышение информационной культуры и информационно-коммуникационной компетентности всех участников
образовательного процесса.
4
Условия участия в конкурсе
1. Участником конкурса может стать любой человек, связанный с работой в системе образования.
2. Возраст участников не ограничен.
3. Участником конкурса может быть индивидуальный заявитель или группа авторов.
4. Участниками конкурса могут быть как граждане России, так и граждане других стран, приславшие свои материалы
на русском языке.
5. Участник конкурса может подать по одной заявке в каждой номинации.
6. Заявки на участие в конкурсе принимаются только через заполнение формы на сайте издательства «Образование
и Информатика».
7. Форма участия в конкурсе — заочная.
8. В дополнение к основному конкурсу каждая работа может быть представлена автором для онлайн-голосования
на сайте издательства «Образование и Информатика».
Сроки и этапы проведения конкурса
1. Работы на конкурс принимаются с 1 сентября по 15 ноября 2019 года включительно. Работы, присланные позже
15 ноября 2019 года, к участию в конкурсе допускаться не будут.
2. Голосование на сайте за работы, представленные для онлайн-голосования, будет проходить с 1 декабря 2019 года
по 1 января 2020 года включительно.
3. Итоги конкурса будут подведены до 1 февраля 2020 года и опубликованы на сайте издательства «Образование
и Информатика», а также в журналах «Информатика и образование» и «Информатика в школе» № 1-2020.
4. Лучшие работы будут опубликованы в журналах «Информатика и образование» и «Информатика в школе».
Критерии оценки конкурсных работ
1. Оригинальность раскрытия темы, творческий потенциал, наличие самостоятельных идей, новизна и актуальность
работы.
2. Использование инновационных педагогических технологий, разнообразие и целесообразность методических
приемов.
3. Возможность масштабирования работы и проецирования на другие образовательные организации.
4. Системность и структурированность изложения материала.
5. Стилистически и орфографически грамотное изложение материала.
6. Наличие авторского дидактического обеспечения (мультимедийная презентация, видеоролик, интерактивный тест,
сайт и т. д.).
Победители конкурса получат (бесплатно):
1. Диплом от издательства «Образование и Информатика».
2. Электронную подписку на журналы «Информатика и образование» и «Информатика в школе» на 2020 год.
3. По одному печатному экземпляру журналов «Информатика и образование» № 1-2020 и «Информатика в школе»
№ 1-2020, в которых будут опубликованы итоги конкурса.
4. Авторский печатный экземпляр журнала с опубликованной работой.
Победители онлайн-голосования будут отмечены специальными дипломами. Получение специального диплома по
итогам онлайн-голосования не ограничивает получение участником диплома жюри в соответствующей номинации за
ту же работу (то есть за одну и ту же работу участник может получить два диплома — специальный диплом по итогам
онлайн-голосования и диплом жюри).
Подробную информацию о конкурсе вы можете найти на сайте ИНФО:
http://infojournal.ru/competition/info-2019/
Контакты Оргкомитета:
Телефон: +7 (495) 140-1986
E-mail: readinfo@infojournal.ru
http://www.infojournal.ru/
5
ОТ РЕДАКЦИИ
Дорогие читатели!
Поздравляем вас с началом нового учебного года! Желаем вам здоровья, благополучия, новых успешных свершений. Пусть вам сопутствует удача во всех начинаниях, пусть ваш труд приносит радость и удовлетворение, а новый учебный год
станет годом новых достижений.
В новом учебном году мы продолжаем традицию представления в журнале
«Информатика и образование» результатов исследований ученых в области информатики и ее приложений в сфере образования. В этом выпуске журнала опубликованы
работы авторов как из разных регионов России, так и из-за ее пределов.
Профессор Антони Пардала из Жешувского технологического университета
им. И. Лукасевича (Польша) в своей статье освещает различные аспекты актуальной
проблемы информатизации математического образования, подчеркивая то внимание, которое уделяется данному вопросу исследователями и педагогами-практиками
в разных странах мира. Статья нашего польского коллеги написана на русском, а не
на английском языке (как обычно представляют свои материалы наши авторы из
дальнего зарубежья). На мой взгляд, это знак уважения к нашей науке и к нашему
журналу, и мне хотелось бы поблагодарить за это профессора Пардалу.
Одно из важнейших направлений развития современных технологий — повсеместное внедрение систем искусственного интеллекта. Хорошо известны работы
профессора И. В. Левченко в области содержания школьного курса информатики,
они всегда отличались взвешенным и фундаментальным подходом к рассмотрению
изучаемой проблемы. Хочется обратить ваше внимание на новое направление исследований, посвященное изучению роли и места элементов искусственного интеллекта
в школьном курсе информатики. На наш взгляд, это только начало работ, многие
новые результаты появятся в ближайшем будущем.
Рассмотрению педагогического опыта — результатов, полученных на основе практики профессиональной деятельности, — отдана отдельная рубрика журнала. В ней
представлено несколько статей, посвященных анализу электронных учебных материалов в высшей школе, новым методам формирования информационной культуры,
нового мышления обучаемых, применению современных систем программирования
в процессе обучения, использованию цифровой таксономии Блума при построении
учебного процесса и др.
В рубрике «Информатизация образования» вы можете познакомиться с работой,
в которой рассматривается нормативно-методическая поддержка образовательного
процесса в вузе в условиях электронного обучения. В статье С. В. Калмыковой
представлен опыт одного из старейших вузов России — Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого в области внедрения онлайновых
учебных курсов.
Уважаемые коллеги! В данном выпуске журнала мы объявляем о начале приема
работ конкурса ИНФО-2019, который в этом году проводится уже в 16-й раз. Узнать
подробную информацию о конкурсе и отправить свою работу вы можете на сайте
издательства «Образование и Информатика»: http://infojournal.ru/ Приглашаем вас
к участию в конкурсе!
С. Г. Григорьев,
главный редактор
журнала «Информатика и образование»,
член-корреспондент РАО,
доктор технических наук, профессор
6
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ
К ОБУЧЕНИЮ ЭЛЕМЕНТАМ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
в ШКОЛЬНОм КУРСе ИНФОРМАТИКИ
И. В. Левченко1
1
Московский городской педагогический университет
129226, Россия, г. Москва, 2-й Сельскохозяйственный проезд, д. 4, к. 1
Аннотация
В статье рассмотрена целесообразность обучения элементам искусственного интеллекта в школьном курсе информатики
и выявлена проблема в определении основных подходов к такому обучению. Целью данной статьи является раскрытие возможности формирования содержания школьного курса информатики в области искусственного интеллекта на основе системнодеятельностного, фундаментального и межпредметного подходов.
Анализ научно-методической и учебно-дидактической литературы в области искусственного интеллекта, обобщение и систематизация опыта обучения элементам искусственного интеллекта школьников позволили определить цели обучения элементам
искусственного интеллекта в школьном курсе информатики; раскрыть требования к формированию понятий в области искусственного интеллекта; выделить в курсе информатики основной школы систему знаний, на базе которой возможно обучение
элементам искусственного интеллекта; выявить межпредметные связи, реализация которых позволит школьникам успешно
овладеть знаниями и умениями в области искусственного интеллекта.
Результаты проведенного исследования являются методологической основой для формирования содержания обучения
в области искусственного интеллекта, и их возможно использовать для разработки разделов школьного курса информатики,
связанных с искусственным интеллектом, а также элективных курсов общеобразовательной школы. Материалы исследования
могут быть полезны специалистам в области методики обучения информатике и учителям информатики.
Ключевые слова: школьный курс информатики, исскусственный интеллект, методика обучения информатике, общее образование школьников, межпредметные связи, фундаментализация обучения, системно-деятельностный подход, элективные курсы.
DOI: 10.32517/0234-0453-2019-34-6-7-15
Для цитирования:
Левченко И. В. Основные подходы к обучению элементам искусственного интеллекта в школьном курсе информатики //
Информатика и образование. 2019. № 6. С. 7–15.
Статья поступила в редакцию: 15 апреля 2019 года.
Статья принята к печати: 11 июня 2019 года.
Финансирование
Государственное задание Государственного автономного образовательного учреждения высшего образования города Москвы
«Московский городской педагогический университет» на 2018/2019 учебный год.
Сведения об авторе
Левченко Ирина Витальевна, доктор пед. наук, профессор, профессор кафедры информатики и прикладной математики,
Институт цифрового образования, Московский городской педагогический университет, Россия; ira-lev@yandex.ru; ORCID:
0000-0002-1388-4269
1. Постановка проблемы исследования
Современное общество невозможно представить
без цифровых технологий, которые быстро развиваются и существенно преобразуют условия труда
и жизни человека. В развитии этих технологий большое значение имеет одно из основных направлений
теоретических и прикладных разработок в области
информатики — искусственный интеллект [1–4].
Внедрение интеллектуальных систем в различные области деятельности человека определяет
необходимость обучения основам искусственного
интеллекта уже в рамках общего образования, что
признается педагогами как в нашей стране [5–10],
так и за рубежом [11, 12]. Причем подразумевается не
только использование интеллектуальных систем как
средства для организации образовательной деятельности школьников, но и рассмотрение искусственного
интеллекта в качестве объекта изучения [13, 14].
Несмотря на значительный потенциал дидактических элементов искусственного интеллекта для общеобразовательного курса информатики и школьного
образования в целом, они не нашли свое отражение
в федеральных государственных образовательных
стандартах [15–17].
Тенденции развития информатики и ее средств,
несовпадение предметных областей науки и учебной
дисциплины в области искусственного интеллекта
предполагают пересмотр содержания школьного курса
информатики в соответствии с отведенным временем
на освоение обязательных и дополнительных учебных
предметов [18], отбор, структурирование и систематизацию содержания обучения, его адаптацию к возрасту учащихся [19]. Для обеспечения указанных
процессов необходимо теоретическое обоснование
и нахождение подходов к формированию содержания
обучения в области искусственного интеллекта, что
определяет проблему данного исследования.
7
ISSN 0234-0453 • ИНФОРМАТИКА И ОБРАЗОВАНИЕ • 2019 • № 6 (305)
2. Методы исследования
Для решения выявленной проблемы проведен
анализ психолого-педагогической и научно-методической литературы, что позволило определить необходимость и возможность школьного образования
в области искусственного интеллекта. В результате
поисковой деятельности выявлены основные подходы к формированию содержания для обучения
основам искусственного интеллекта в школьном
курсе информатики. Проектировочная и экспериментальная деятельность, обобщение и систематизация материалов исследования позволили
определить цели обучения в области искусственного
интеллекта в контексте системно-деятельностного
подхода, требования к формированию понятий
в условиях гуманизации и фундаментализации
образовательного процесса, возможность реализации межпредметных и внутрипредметных связей,
а также возможность формирования универсальных
учебных действий.
3. Результаты и обсуждение
проведенного исследования
В настоящее время вариативное образование дает
возможность проектировать индивидуальные образовательные траектории учащихся в соответствии с их
образовательными потребностями и возможностями.
Это важно для самореализации личности школьника
и невозможно без педагогического творчества. Выбор
содержания образования, методов, форм и средств
обучения для достижения образовательных результатов осуществляется через ценностно-смысловое
отношение педагога к образовательному процессу.
В условиях вариативного образования школьника
необходимо рассмотреть различные возможности
выстраивания школьного образования в области
информатики.
Идеи вариативного образования получили дальнейшее развитие с позиции системно-деятельностного, фундаментального и межпредметного подходов,
которые направлены на формирование у школьников
умения учиться, их готовности к систематическому
образованию, активной учебно-познавательной деятельности. Развитие личности учащегося, способности к саморазвитию и самообучению возможно
только на основе предметных образовательных
результатов учащихся.
Поэтому обучение информатике должно быть
напрямую нацелено на достижение предметных
образовательных результатов. Кроме этого предметная подготовка по информатике является основой для достижения метапредметных (в том числе
универсальных учебных действий) и личностных
образовательных результатов за счет предметного
содержания и предметной учебной деятельности.
Следует отметить, что особенностью информатики
является то, что она имеет значительную метапредметную направленность и достижение многих
метапредметных результатов напрямую связано
8
с достижением предметных результатов обучения
информатике.
На сегодняшний день информатика — самостоятельный общеобразовательный предмет со значительной фундаментальной составляющей, который направлен на формирование системно-информационной
картины мира и овладение обобщенными способами
деятельности с информацией. Достижение учащимися предметных, метапредметных и личностных
результатов обучения происходит в процессе освоения предметных областей информатики.
Дальнейшее развитие общеобразовательного
курса информатики возможно на основе:
• интеграции урочной и внеурочной деятельности;
• гармоничного сочетания вариативности и стандартизации образования;
• устранения несовпадения предметных областей
науки и школьной дисциплины;
• обоснованного выделения инвариантной и вариативной составляющих содержания;
• дополнения содержания актуальным учебным
материалом и исключения из содержания избыточного материала;
• установления баланса между фундаментальным и прагматическим подходами к обучению;
• решения проблемы соответствия содержания
учебного материала возрасту учащихся.
Указанные направления совершенствования
курса информатики на ступени среднего общего образования в полной мере связаны с обучением основам искусственного интеллекта, значение которого
отмечается и на государственном уровне.
Формирование содержания школьного образования по информатике связано с:
• выявлением фундаментальных основ искусственного интеллекта;
• определением системообразующих знаний
и умений;
• выявлением и реализацией межпредметных
и внутрипредметных связей;
• описанием формирования универсальных
учебных действий при обучении основам искусственного интеллекта.
Содержание обучения основам искусственного
интеллекта школьников должно быть инвариантно
относительно конкретных средств его реализации,
базироваться на рассмотрении следующих дидактических элементов обязательного курса информатики:
• информация и информационные процессы;
• компьютер и его обеспечение;
• представление информации и кодирование
данных;
• моделирование и алгоритмизация;
• автоматизация информационной деятельности;
• адекватный выбор определенных технологических средств для инструментирования
информационной деятельности.
Исходя из вышесказанного, следует отметить,
что для обучения искусственному интеллекту не-
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
обходимо выделить инвариантную часть (научные
основы искусственного интеллекта) и вариативную часть (освоение конкретных версий средств
создания интеллектуальных систем). При этом
вариативная часть должна составить основное содержание практических (лабораторных) работ курса
информатики.
Не следует забывать, что содержание обучения в области искусственного интеллекта должно
готовить учащихся к реалиям информационного
общества. Это будет способствовать внедрению искусственного интеллекта в повседневную жизнь,
в процесс обучения, а также повышению эффективности обучения различным учебным предметам,
в том числе информатике.
Дидактические элементы искусственного интеллекта должны найти отражение в общем образовании по информатике. Однако обучение основам
искусственного интеллекта не может ограничиваться
только рамками одного раздела курса информатики.
Базовые знания, системообразующие понятия этой
области необходимо вводить, развивать и углублять
на протяжении всего общеобразовательного курса
информатики и практически во всех его разделах,
реализуя сильные внутрипредметные связи информатики. Это позволит выстроить целостное содержание
обучения, придать процессу обучения внутреннее
единство и системность. Изучение технологических
средств, реализующих искусственный интеллект, не
является самоцелью, а позволяет демонстрировать
возможность автоматизации некоторых видов интеллектуальной деятельности человека.
В процессе обучения школьников основам искусственного интеллекта необходимо:
• дать представление об искусственном интеллекте и его возможностях по решению различных задач с использованием интеллектуальных систем;
• сформировать универсальные учебные действия, обобщенные способы информационной
деятельности при использовании систем искусственного интеллекта;
• научить самостоятельно осваивать и эффективно использовать новые средства искусственного
интеллекта;
• дать представление об этических и социальных
аспектах применения систем искусственного
интеллекта.
Формирование содержания обучения основам искусственного интеллекта предлагается осуществлять
на основе идеи перехода от естественного интеллекта
(интеллекта человека) к искусственному интеллекту (автоматизации интеллектуальной деятельности
человека). С этой позиции необходимо рассмотреть
дидактические элементы общеобразовательного курса информатики и определить их связь с обучением
основам искусственного интеллекта.
При формировании понятий необходимо учитывать следующие требования:
• понятия необходимо рассматривать в системе
и целостности;
• каждое понятие должно соответствовать определенному уровню иерархии;
• система понятий должна быть полной и иметь
завершенный характер;
• новые понятия должны формироваться на основе ранее усвоенных и активно применяться
в процессе обучения;
• формулировать понятия следует в соответствии
с логическими законами и возрастными особенностями учащихся;
• процесс формирования системы понятий следует направлять на обучение, развитие и воспитание школьников;
• понятия должны быть необходимы и достаточны для оптимального представления предметной области в соответствии с возрастом
учащихся и уровнем их подготовки;
• понятия должны быть открытыми к добавлению в их содержание новых элементов.
Упорядочение дидактических единиц необходимо
выполнять с учетом причинно-следственных внутрипредметных связей информатики.
Определим дидактические единицы различных
разделов общеобразовательного курса информатики, которые будут востребованы для формирования содержания по основам искусственного
интеллекта.
1. Информация и информационные процессы.
Информация и ее свойства, виды информации по
различным основаниям классификации, сущность
понятий «данные» и «знания», виды данных и знаний, база данных и знаний, сущность и виды информационных процессов, возможность автоматизации
информационной деятельности.
2. Аппаратное и программное обеспечение
компьютера. Аппаратное и программное обеспечение
компьютера, архитектура компьютера, компьютерная
сеть, функциональные устройства компьютера, виды
программного обеспечения, файл и файловая система,
элементы интерфейса; развитие средств информационной деятельности человека, понятие «информационная технология», этапы развития информационных
технологий, компьютер как универсальный инструмент автоматизации информационных процессов,
принципы работы современных компьютеров, способы взаимодействия человека с компьютером, программные средства компьютерного моделирования.
3. Представление информации и кодирование данных. Сущность понятия «язык», свойства
и структурные элементы языка, виды и алфавиты
языков, принцип дискретного представления информации, возможность приведения информации
к единой двоичной форме, сущность понятия «код»,
единые подходы к кодированию информации, кодирование числовых, текстовых, графических и звуковых данных.
4. Системы счисления. Сущность понятия «система счисления», позиционные системы счисления,
правила перевода чисел между позиционными системами счисления, в том числе «родственными»,
использование правил двоичной арифметики.
9
ISSN 0234-0453 • ИНФОРМАТИКА И ОБРАЗОВАНИЕ • 2019 • № 6 (305)
5. Основы математической логики. Сущность понятия «высказывание», формализация
высказываний, символы логики, основные логические операции, логическая функция, таблицы
истинности, основные логические элементы, логические схемы.
6. Формализация и моделирование. Сущность
понятия «объект», характеристики и виды объектов,
сущность понятия «система», элементы и структура
системы, сущность понятий «модель» и «информационная модель», виды моделей и информационных
моделей (в том числе списки, таблицы, графы),
разработка информационной модели, информационные модели организации данных, математическая
модель, сущность понятия «моделирование», различные средства представления информационных
моделей, особенности компьютерного и имитационного моделирования, возможность построения различных информационных моделей исходя из цели
моделирования, технологическая цепочка создания
компьютерных моделей.
7. Алгоритмизация и программирование.
Свойства алгоритма, способы записи алгоритма
(инвариантные относительно языков программирования), основные алгоритмические структуры,
подходы к разработке алгоритмов, языки программирования высокого уровня.
8. Информационные технологии. Сущность
понятия «информационные технологии». Технологии работы с графикой, текстом, мультимедиа,
телекоммуникациями, электронными таблицами,
базами данных.
9. Информационная деятельность человека. Информатизация общества, информационные
ресурсы и информационная культура, этические,
социальные и правовые аспекты работы с информацией, особенности жизни и безопасность в информационном обществе.
Выделенные базовые знания, формируемые
в процессе обучения общеобразовательному курсу
информатики основной школы (VII—IX классы),
позволяют школьникам освоить основы искусственного интеллекта. Поэтому рассмотрение вопросов,
связанных с искусственным интеллектом, в полном объеме с учетом математической подготовки
учащихся возможно на ступени среднего общего
образования (X—XI классы). Однако уже в девятом
классе можно дать представление об искусственном
интеллекте, о содержании этой предметной области
информатики и о ее приложениях, научить работать
с демоверсиями систем искусственного интеллекта.
В дальнейшем при обучении основам искусственного
интеллекта ранее введенные понятия уточняются,
конкретизируются и развиваются.
Следует обратить внимание на то, что в процессе
обучения не надо ограничиваться рассмотрением
конкретных средств искусственного интеллекта,
а необходимо формировать обобщенные способы
деятельности на основе ранее сформированных знаний и умений, используя системно-деятельностный
подход.
10
Формирование содержания общего образования
с учетом системно-деятельностного подхода предполагает:
• отбор содержания, направленного на познавательное и личностное развитие учащихся
в соответствии с их возрастными и индивидуальными особенностями;
• направленность содержания на рост творческого потенциала, познавательную мотивацию,
расширение зоны ближайшего развития;
• определение цели как формирование умения
учиться, что обеспечивает овладение новыми
умениями;
• направленность содержания обучения на решение значимых жизненных задач;
• создание индивидуальных образовательных
траекторий.
Учитывая вышеперечисленные особенности,
системно-деятельностный подход позволяет формировать личность, умеющую принимать обоснованные
решения, владеющую приемами творческой деятельности и способную генерировать новые знания.
Дальнейшее совершенствование процесса обучения искусственному интеллекту связано с решением
проблемы соответствия содержания учебного материала возрасту учащихся, их подготовкой по другим
общеобразовательным дисциплинам (математике,
физике, биологии, основам безопасности жизнедеятельности, обществознанию), установлением межпредметных связей.
Обучение информатике на ступени среднего
общего образования возможно в рамках учебного
предмета на базовом и углубленном уровнях, а также
благодаря курсам по выбору и внеурочной деятельности. Старшеклассники должны быть готовы к использованию интеллектуальных систем в различных
видах деятельности, и поэтому им необходимо освоить методы, средства и технологии искусственного интеллекта, применяемые в познавательной
и практической деятельности. Межпредметные связи
информатики позволяют в полной мере реализовать
дифференциацию содержания обучения.
Рассмотрим выделение межпредметных связей
школьной информатики в области искусственного
интеллекта, реализация которых позволит формировать готовности старшеклассников к деятельности
в условиях информатизации общества.
Во-первых, необходимы определенные знания
из других предметных областей для освоения теоретических основ искусственного интеллекта. Например, нейронные сети необходимо рассматривать
на основе функционирования нервной системы
человека, но оставаясь в рамках информационного,
а не биологического процесса. Кроме того, формализация описания функционирования нейронных
сетей требует от учащихся определенных математических знаний, позволяющих решать задачи курса
информатики.
Во-вторых, освоение интеллектуальных систем
приобретет личностно значимый смысл, если учащимся предлагаются задачи из интересующих их
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
областей. Например, школьники могут создавать
прототипы экспертных систем для базы знаний из
области их увлечений.
Выделим основные аспекты межпредметных
связей информатики в области искусственного интеллекта [20]:
• теоретические аспекты предполагают для
понимания и усвоения основ искусственного
интеллекта использование знаний из других
школьных предметов, аналогий и примеров из
других предметных областей;
• прикладные аспекты предполагают решение
задач из других предметных областей, интерес-
ных для учащихся с использованием методов
и средств искусственного интеллекта.
Приведем примеры теоретических и прикладных аспектов межпредметных связей информатики
в части искусственного интеллекта с общеобразовательными учебными предметами (табл. 1–9), что позволит учесть разнообразные интересы и склонности
учащихся при проектировании процесса обучения.
Выделенные межпредметные связи информатики с другими школьными предметами в области
искусственного интеллекта необходимо активно
реализовывать с использованием интеллектуальных
систем.
Таблица 1
Межпредметные связи с обществознанием (включая содержание экономики и права),
основами безопасности жизнедеятельности
Аспекты
межпредметных связей
Содержание межпредметных связей
Теоретические
Использование интеллектуальных систем в информационном обществе.
Информационные проблемы национальной безопасности информационного общества.
Информационные ресурсы.
Этические и социально-правовые аспекты применения интеллектуальных систем
Прикладные
Моделирование экономических процессов.
Создание баз данных и баз знаний экспертных систем и работа с ними.
Примеры использования интеллектуальных систем в повседневной жизни, педагогике,
бизнесе, политике, юриспруденции
Таблица 2
Межпредметные связи с математикой
Аспекты
межпредметных связей
Содержание межпредметных связей
Теоретические
Символьная математика.
Формализация логических выводов.
Формализация представления знаний.
Моделирование и формализация функционирования нейрона и нейронных сетей.
Оперирование с множествами.
Вычисление математических функций и действия над векторами и др.
Прикладные
Математическое моделирование процессов.
Конструирование, нахождение и моделирование функциональных зависимостей
Таблица 3
Межпредметные связи с физикой
Аспекты
межпредметных связей
Содержание межпредметных связей
Теоретические
Техника безопасности.
Электронные устройства.
Электрическиесигналы.
Нановолокна.
История и перспективы развития аппаратного обеспечения компьютеров, каналов связи
на основе знаний из физики.
Кодирование и распознавание образов (изображений, символов, текстов, запахов, звуков)
с точки зрения физических процессов
Прикладные
Моделирование физических процессов.
Моделирование физических устройств.
Создание баз данных и баз знаний экспертных систем и работа с ними
11
ISSN 0234-0453 • ИНФОРМАТИКА И ОБРАЗОВАНИЕ • 2019 • № 6 (305)
Таблица 4
Межпредметные связи с химией
Аспекты
межпредметных связей
Содержание
межпредметных связей
Теоретические
История и перспективы развития аппаратного обеспечения компьютеров, каналов связи
на основе знаний из химии.
Кодирование и распознавание образов (изображений, символов, текстов, запахов, звуков)
с точки зрения химической составляющей, синтетические полимеры
Прикладные
Моделирование химических процессов.
Создание баз данных и баз знаний экспертных систем и работа с ними
Таблица 5
Межпредметные связи с биологией
Аспекты
межпредметных связей
Содержание
межпредметных связей
Теоретические
Техника безопасности с точки зрения биологического здоровья человека.
Органы чувств человека и классификация информации по способу восприятия человеком.
Кодирование и распознавание образов (изображений, символов, текстов, запахов, звуков)
с биологической точки зрения.
Структура мозга человека.
Биологическая молекула, молекула ДНК, молекула РНК, нуклеотиды
Прикладные
Моделирование биологических процессов.
Моделирование эволюционных процессов.
Создание экспертных систем по определению заболевания и лечению болезней.
Создание баз данных и баз знаний экспертных систем и работа с ними
Таблица 6
Межпредметные связи с русским и иностранным языками
Аспекты
межпредметных связей
Содержание
межпредметных связей
Теоретические
Знак, символ, алфавит, мощность алфавита, естественные языки, элементы естественного
языка, морфологический анализ и синтаксический анализ элементов естественного языка.
Кодирование информации.
Значимость знания английского языка для освоения компьютера и различного программного обеспечения
Прикладные
Создание электронных словарей.
Разработка электронных переводчиков.
Разработка голосовых помощников.
Разработка чат-ботов.
Применение знания английского языка при освоении языков программирования
Таблица 7
Межпредметные связи с литературой
Аспекты
межпредметных связей
Содержание
межпредметных связей
Теоретические
Информация и смысл.
Свойства информации.
Ценностный аспект информации.
Поиск информации.
Семантический и прагматический анализ элементов естественного языка
Прикладные
Создание электронной библиотеки.
Создание баз данных и баз знаний и работа с ними.
Разработка электронных переводчиков, голосовых помощников и чат-ботов
12
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
Таблица 8
Межпредметные связи с историей
Аспекты
межпредметных связей
Содержание
межпредметных связей
Теоретические
Этапы развития вычислительной техники, роль информации в развитии общества, информационные революции.
Информатизация общества как глобальный исторический процесс, его состояние и перспективы развития, роль информационных технологий в историческом развитии общества,
использование исторических сведений (биографии, предпосылки возникновения и др.)
Прикладные
Разработка программ для реализации исторических процессов.
Создание баз данных и баз знаний экспертных систем, содержащих исторические даты.
Моделирование исторических сражений.
Создание интеллектуальных компьютерных игр с учетом исторических сведений
Таблица 9
Межпредметные связи с физической культурой
Аспекты
межпредметных связей
Содержание
межпредметных связей
Теоретические
Правила поведения в компьютерном классе.
Здоровьесберегающие технологии.
Проведение физкультминуток на занятиях
Прикладные
Моделирование процессов тренировок спортсменов с целью достижения максимальных
результатов.
Создание баз данных и баз знаний экспертных систем и работа с ними
4. Заключение
Таким образом, значительный потенциал такой
предметной области информатики, как искусственный интеллект, свидетельствует о необходимости
адекватного отражения этой области в общеобразовательном курсе информатики. Результаты проведенного исследования позволяют сформировать
содержание обучения основам искусственного интеллекта, которое будет базироваться на содержании
обязательного курса информатики основной школы.
Несмотря на отсутствие дидактических элементов искусственного интеллекта в образовательных
стандартах, можно предложить различные траектории обучения основам искусственного интеллекта
за счет вариативности общего образования. Так,
благодаря увеличению учебных часов за счет части
учебного плана, формируемой субъектами образовательного процесса, возможно обучение основам искусственного интеллекта учащихся IX—XI классов
на уроках информатики, а также на занятиях курса
по выбору (элективного курса).
При обучении основам искусственного интеллекта возникает необходимость в систематизации
и обобщении ранее изученного материала, в формировании и структурировании учебного материала
для конкретного возраста учащихся, в подборе инвариантных (относительно программных средств) заданий. Такой подход дает возможность школьникам
научиться обобщенным способам деятельности для
эффективного использования средств искусственного
интеллекта, позволяет формировать знания и умения
для самостоятельного освоения различных средств
информационных технологий. Освоение же конкретных средств искусственного интеллекта не должно
являться самоцелью, его необходимо рассматривать
в качестве закрепления ранее изученного материала,
а сами средства — в качестве инструментов для автоматизации интеллектуальной деятельности человека.
Дальнейшее исследование также необходимо связать со снижением возраста школьников, начинающих обучение в области искусственного интеллекта,
с формированием содержания обучения, основанного
на преемственности между различными уровнями
общего образования.
Список использованных источников
1. Национальный доклад Российской Федерации на
II Международном конгрессе ЮНЕСКО «Образование
и информатика» // Информатика и образование. 1996.
№ 5. С. 1–20.
2. Поспелов Д. А. Становление информатики в России // Информатика. 1999. № 19. С. 7–10.
3. Колин К. К. Информатика как фундаментальная
наука // Информатика и образование. 2007. № 6. С. 46–55.
4. Ясницкий Л. Н., Данилевич Т. В. Современные проблемы науки. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. 294 c.
5. Каймин В. А., Щеголев А. Г., Ерохина Е. А., Федюшин Д. П. Основы информатики и вычислительной
техники. М.: Просвещение, 1989. 272 с.
6. Семакин И. Г., Залогова Л. А., Русаков С. В., Шестакова Л. В. Информатика. М.: Лаборатория Базовых
Знаний, 1998. 464 с.
7. Ясницкий Л. Н. Искусственный интеллект. М.:
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 197 c.
8. Калинин И. А., Самылкина Н. Н. Информатика. М.:
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. 212 с.
9. Семакин И. Г., Ясницкий Л. Н. О возможностях
преподавания «Искусственного интеллекта» в общеобразо-
13
ISSN 0234-0453 • ИНФОРМАТИКА И ОБРАЗОВАНИЕ • 2019 • № 6 (305)
вательной школе. http://www.lbz.ru/metodist/lections/12/
files/about.pdf
10. Лопатин А. К., Плеханова М. В. О необходимости
изучения основ «Искусственного интеллекта» в школьном
курсе информатики // Материалы Всероссийской научнопрактической конференции «Математика, физика, химия,
информатика. Теория и практика». Коломна: ГСГУ, 2015.
С. 167–169.
11. Murphy R. F. Artificial intelligence applications to
support K–12 teachers and teaching: a review of promising
applications, challenges, and risks. Santa Monica, CA: RAND
Corporation, 2019. 20 p. DOI: 10.7249/PE315
12. В КНР появился первый школьный учебник по
основам искусственного интеллекта // РИА Новости.
28.04.2018. https://ria.ru/20180428/1519657500.html
13. Гриншкун А. В. Информационные технологии
в школьном курсе информатики как объект изучения
и средство обучения // Студенческая наука. М.: Экон-Информ, 2018. С. 169–173.
14. Босова Л. Л. Современные тенденции развития
школьной информатики в России и за рубежом // Информатика и образование. 2019. № 1. C. 22–32.
15. Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 6 октября 2009 года № 373 «Об
утверждении и введении в действие федерального государственного образовательного стандарта начального
общего образования». http://www.consultant.ru/document/
cons_doc_LAW_96801/
16. Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 декабря 2010 года № 1897 «Об
утверждении федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования». http://
www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_110255/
17. Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 мая 2012 года № 413 «Об утверждении федерального государственного образовательного
стандарта среднего общего образования». http://www.
consultant.ru/document/cons_doc_LAW_131131/
18. Зверева Е. М. Школьный курс информатики
в условиях вариативного образовательного процесса //
Студенческая наука. М.: Экон-Информ, 2018. С. 230–236.
19. Левченко И. В. Формирование инвариантного содержания школьного курса информатики как элемента
фундаментальной методической подготовки учителей информатики // Вестник Российского университета дружбы
народов. Серия: Информатизация образования. 2009. № 3.
С. 61–64.
20. Левченко И. В., Карташова Л. И. Использование
межпредметных связей информатики для развития познавательной мотивации старшеклассников // Вестник
Российского университета дружбы народов. Серия: Информатизация образования. 2010. № 1. С. 35–40.
BASIC APPROACHES TO TEACHING ELEMENTS
OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE IN THE SCHOOL COURSE
OF INFORMATICS
I. V. Levchenko1
1
Moscow City University
129226, Russia, Moscow, 2nd Selskohozoyastvenny proezd, 4/1
Abstract
The article discusses the feasibility of teaching the elements of artificial intelligence in school course of informatics and
identified a problem in determining the main approaches to such training. The purpose of this article is to reveal the possibility of
forming the content of school course of informatics in the field of artificial intelligence based on system-activity, fundamental and
interdisciplinary approaches.
The analysis of the scientific-methodological and educational didactic literature in the field of artificial intelligence, the
generalization and systematization of the experience of teaching the elements of artificial intelligence to schoolchildren made it possible
to determine the goals of teaching the elements of artificial intelligence in school course of informatics; reveal the requirements
for the formation of concepts in the field of artificial intelligence; highlight in course of informatics for basic school a knowledge
system on the basis of which it is possible to teach elements of artificial intelligence; to identify intersubject communications, the
implementation of which will allow schoolchildren to successfully master knowledge and skills in the field of artificial intelligence.
The results of the study are a methodological basis for the formation of the content of training in the field of artificial intelligence
and they can be used to develop sections of school course of informatics related to artificial intelligence, as well as elective courses
in secondary school. The research materials may be useful to specialists in the field of informatics teaching methods and informatics
teachers.
Keywords: school course of informatics, artificial intelligence, methods of teaching informatics, general education of
schoolchildren, intersubject communications, fundamentalization of training, system-activity approach, elective courses.
DOI: 10.32517/0234-0453-2019-34-6-7-15
For citation:
Levchenko I. V. Osnovnye podkhody k obucheniyu ehlementam iskusstvennogo intellekta v shkol’nom kurse informatiki [Basic
approaches to teaching elements of artificial intelligence in the school course of informatics]. Informatika i obrazovanie — Informatics
and Education, 2019, no. 6, p. 7–15. (In Russian.)
Received: April 15, 2019.
Accepted: June 11, 2019.
Acknowledgments
The state task of the Moscow Autonomous Educational Institution of Higher Education of the City of Moscow “Moscow City
University” for the 2018/2019 academic year.
About the author
Irina V. Levchenko, Doctor of Sciences (Education), Professor, Professor at the Department of Informatics and Applied
Mathematics, Institute of Digital Education, Moscow City University, Russia; ira-lev@yandex.ru; ORCID: 0000-0002-1388-4269
14
ОБЩИЕ ВОПРОСЫ
References
1. Natsional’nyj doklad Rossijskoj Federatsii na II Mezhdunarodnom kongresse YUNESKO “Obrazovanie i informatika” [The national report of the Russian Federation at
the II International Congress of UNESCO “Education and
Informatics”]. Informatika i obrazovanie — Informatics and
Education, 1996, no. 5, p. 1–20. (In Russian.)
2. Pospelov D. A. Stanovlenie informatiki v Rossii
[The formation of informatics in Russia]. Informatika —
Informatics, 1999, no. 19, p. 7–10. (In Russian.)
3. Colin K. K. Informatika kak fundamental’naya
nauka [Informatics as a fundamental science]. Informatika
i obrazovanie — Informatics and Education, 2007, no. 6,
p. 46–55. (In Russian.)
4. Yasnitsky L. N., Danilevich T. V. Sovremennye problemy nauki [Modern problems of science]. Moscow, BINOM.
Laboratoriya znanii, 2008. 294 p. (In Russian.)
5. Kaimin V. A., Schegolev A. G., Erokhina E. A.,
Fedyushin D. P. Osnovy informatiki i vychislitel’noj tekhniki
[Fundamentals of computer science and computing]. Moscow,
Prosveschenie, 1989. 272 p. (In Russian.)
6. Semakin I. G., Zalogova L. A., Rusakov S. V.,
Shestakova L. V. Informatika [Computer science]. Moscow,
Laboratoriya Bazovih Znanii, 1998. 464 p. (In Russian.)
7. Yasnitsky L. N. Iskusstvennyj intellekt [Artificial
intelligence]. Moscow, BINOM. Laboratoriya znanii, 2012.
197 p. (In Russian.)
8. Kalinin I. A., Samylkina N. N. Informatika [Computer
science]. Moscow, BINOM. Laboratoriya znanii, 2013. 212 p.
(In Russian.)
9. Semakin I. G., Yasnitsky L. N. O vozmozhnostyakh
prepodavaniya “Iskusstvennogo intellekta” v obshheobrazovatel’noj shkole [On the possibilities of teaching “Artificial
intelligence” in secondary school]. (In Russian.) Available
at: http://www.lbz.ru/metodist/lections/12/files/about.pdf
10. Lopatin A. K., Plekhanova M. V. O neobkhodimosti
izucheniya osnov “Iskusstvennogo intellekta” v shkol’nom
kurse informatiki [On the need to study the basics of
“Artificial Intelligence” in the school course of computer
science]. Materiali Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferencii “Matematika, fizika, himiya, informatika. Teoriya
i praktika” [Proc. All-Russ. Scientific and Practical Conf.
“Mathematics, Physics, Chemistry, Informatics. Theory and
Practice”]. Kolomna, GSGU, 2015, p. 167–169. (In Russian.)
11. Murphy R. F. Artificial intelligence applications to
support K–12 teachers and teaching: a review of promising
applications, challenges, and risks. Santa Monica, CA, RAND
Corporation, 2019. 20 p. DOI: 10.7249/PE315
12. V KNR poyavilsya pervyj shkol’nyj uchebnik po
osnovam iskusstvennogo intellekta [The first school textbook
on the basics of artificial intelligence appeared in the PRC].
RIА Novosti. 28.04.2018. (In Russian.) Available at: https://
ria.ru/20180428/1519657500.html
13. Grinshkun A. V. Informatsionnye tekhnologii v
shkol’nom kurse informatiki kak ob”ekt izucheniya i sredstvo
obucheniya [Information technology in the school course of
informatics as an object of study and a means of learning].
Studencheskaya nauka — Student science. Moscow, EconInform, 2018, p. 169–173. (In Russian.)
14. Bosova L. L. Sovremennye tendentsii razvitiya
shkol’noj informatiki v Rossii i za rubezhom [Modern
trends in the development of school informatics in Russia
and abroad]. Informatika i obrazovanie — Informatics and
Education, 2019, no. 1, p. 22–32. (In Russian.)
15. Prikaz Ministerstva obrazovaniya i nauki Rossijskoj
Federatsii ot 6 oktyabrya 2009 goda № 373 “Ob utverzhdenii i
vvedenii v dejstvie federal’nogo gosudarstvennogo obrazovatel’nogo standarta nachal’nogo obshhego obrazovaniya” [Order of
the Ministry of Education and Science of the Russian Federation
of October 6, 2009 No. 373 “On approval and implementation
in the framework of the Federal State Educational Standard
of Primary General Education”]. (In Russian.) Available at:
http://www.consultant.ru/document/ cons_doc_LAW_96801/
16. Prikaz Ministerstva obrazovaniya i nauki Rossijskoj
Federatsii ot 17 dekabrya 2010 goda № 1897 “Ob utverzhdenii
federal’nogo gosudarstvennogo obrazovatel’nogo standarta
osnovnogo obshhego obrazovaniya” [Order of the Ministry
of Education and Science of the Russian Federation of
December 17, 2010 No. 1897 “On approval of the Federal
State Educational Standard of Basic General Education”]. (In
Russian.) Available at: http://www.consultant.ru/document/
cons_doc_LAW_110255/
17. Prikaz Ministerstva obrazovaniya i nauki Rossijskoj
Federatsii ot 17 maya 2012 goda № 413 “Ob utverzhdenii
federal’nogo gosudarstvennogo obrazovatel’nogo standarta
srednego obshhego obrazovaniya” [Order of the Ministry of
Education and Science of the Russian Federation of May 17,
2012 No. 413 “On approval of the Federal State Educational
Standard of Secondary General Education”]. (In Russian.)
Available at: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_
LAW_131131/
18. Zvereva E. M. Shkol’nyj kurs informatiki v
usloviyakh variativnogo obrazovatel’nogo protsessa [School
course of computer science in a varied educational process].
Studencheskaya nauka — Student science. Moscow, EconInform, 2018, p. 230–236. (In Russian.)
19. Levchenko I. V. Formirovanie invariantnogo soderzhaniya shkol’nogo kursa informatiki kak ehlementa
fundamental’noj metodicheskoj podgotovki uchitelej informatiki [Formation of the invariant maintenance of the
school course of computer science as element of fundamental
methodical preparation of teachers of computer science].
Vestnik Rossiiskogo universiteta druzhby narodov. Seriya:
Informatizatsiya obrazovaniya — Bulletin of People’s
Friendship University of Russia. Series: Informatization of
Education, 2009, no. 3, p. 61–64. (In Russian.)
20. Levchenko I. V., Kartashova L. I. Ispol’zovanie
mezhpredmetnykh svyazej informatiki dlya razvitiya poznavatel’noj motivatsii starsheklassnikov [Use of intersubject
communications of computer science for development of
informative motivation of senior pupils]. Vestnik Rossiiskogo
universiteta druzhby narodov. Seriya: Informatizatsiya
obrazovaniya — Bulletin of People’s Friendship University
of Russia. Series: Informatization of Education, 2010, no. 1,
p. 35–40. (In Russian.)
15
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ОПЫТ
РАЗВИТИЕ МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ УЧАЩИХСЯ
ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННО-ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
О. М. Корчажкина1
1
Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук
119333, Россия, г. Москва, ул. Вавилова, д. 44, корп. 2
Аннотация
В статье обсуждаются результаты текущих исследований, связанных с содержанием и практикой развития методологической
культуры учащихся средней школы. Обзор научно-методических источников, близких к рассматриваемой проблеме, показал,
что хотя в настоящее время российским педагогическим сообществом осознается необходимость формирования методологической
культуры школьников путем развития системного мышления через усвоение предметных и метапредметных понятий и что для
этого созданы все объективные условия, стратегии овладения и управления знанием в ходе информационно-познавательной деятельности учащихся и ее саморегуляции в значительной степени не отработаны и освещаются в педагогической литературе весьма
ограниченно. Настоящее исследование представляет собой попытку автора хотя бы отчасти восполнить существующий пробел.
В контексте формирования методологической культуры учащихся основная роль отводится усвоению обобщенных предметных
и метапредметных понятий в ходе информационно-познавательной деятельности, которое необходимо учащимся для систематизации
знаний в изучаемых предметных областях и ориентировано на актуальные учебные потребности и длительную образовательную
перспективу. Наиболее эффективные способы усвоения предметных и метапредметных понятий реализуются в процессе решения
сложных учебно-познавательных задач и концептуализации учебной ситуации с помощью когнитивных и метакогнитивных стратегий. В качестве инструментального поля реализации описываемого подхода выступает информационная образовательная среда
электронного учебника. Автор выражает надежду, что результаты исследования заинтересуют учителей-практиков, методистов и других представителей педагогического сообщества, которые смогут также поделиться своим опытом работы в указанном направлении.
Ключевые слова: методологическая культура, электронный учебник, универсальные учебные действия, укрупненные
дидактические единицы, обобщенные понятия, метапредметные компетенции, метапредметная универсалия, информационнопознавательная деятельность, информационно-образовательная среда.
DOI: 10.32517/0234-0453-2019-34-6-16-25
Для цитирования:
Корчажкина О. М. Развитие методологической культуры учащихся при организации информационно-познавательной деятельности // Информатика и образование. 2019. № 6. С. 16–25.
Статья поступила в редакцию: 28 февраля 2019 года.
Статья принята к печати: 16 апреля 2019 года.
Сведения об авторе
Корчажкина Ольга Максимовна, канд. тех. наук, ст. научный сотрудник, Институт кибернетики и образовательной
информатики, Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук, г. Москва,
Россия; olgakomax@gmail.com; ORCID: 0000-0002-0020-4914
1. Введение
Под методологической культурой личности
понимается сложная (комплексная) деятельность,
которая характеризуется «множественными
технологиями, субъектами и/или предметами деятельности, когда одним из предметов одной комплексной деятельности являются элементы другой
комплексной или элементарной деятельности» [1,
с. 44–45]. За счет многоуровневой иерархии входящих в нее компонентов комплексная педагогическая
деятельность обладает логической структурой, а за
счет причинно-следственных отношений между
ними — временной структурой [1, с. 45–46].
До недавнего времени термин «методологическая культура» применялся исключительно к личности педагога — учителя, наставника, тьютора —
в контексте осуществления им профессиональной
деятельности. Такое представление методологической культуры педагога позволяет назвать шесть ее
16
составляющих, соответствующих требованиям профессионального стандарта педагога [2, с. 87–120]:
1) социокультурное и научное мировоззрение
(сформированное целостное представление об
окружающем мире с точки зрения личности,
специалиста и гражданина);
2) обладание устойчивой системой взглядов, основанной на объективных знаниях о реальной
действительности и умении ее беспристрастной
оценки (убеждения);
3) фундаментальное образование, включающее
знания и компетенции не только по своему
предмету и методике его преподавания, но и по
ряду смежных дисциплин, а также по философии, педагогике, психологии, логике (часто
при наличии двух-трех высших образований
и ученой степени);
4) базовая форма профессиональной деятельности — комплексная предметно-методическая
деятельность;
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ОПЫТ
5) способность постоянного самосовершенствования в личностной и профессиональной сфере
и готовность к нему;
6) способность к рефлексии и самоорганизации
своей профессиональной деятельности.
Неотъемлемой частью методологической культуры
педагога является овладение методологией профессиональной деятельности, т. е. способностью и умением
ставить и решать педагогические задачи, осуществлять
рефлексию и оценку этой деятельности. С подобных
позиций можно опереться на толкование слова методология, сформулированное А. М. Новиковым применительно к учебной деятельности: методология — это
учение об организации продуктивной деятельности,
направленной на получение объективно или субъективно нового результата [3, с. 3–6]. Знание о собственно профессиональной деятельности, ее формах
и средствах позволяет методологии вырабатывать
средства и орудия этой деятельности [4, с. 60–61], а поскольку арсенал этих средств и орудий, накопившийся
к настоящему времени, весьма обширен, то их выбор
и компоновка для эффективного разрешения конкретных педагогических проблем путем организации
деятельности в новых формах и направлениях представляют собой отдельную весьма непростую задачу.
К важным направлениям профессиональной деятельности учителя, которые возникли в связи с переходом ко ФГОС общего образования второго поколения, можно отнести решение вопросов формирования
и развития методологической культуры учащихся,
что вызвано условиями, в которых развитие информационного общества и информатизация образования выходят на новый виток. Эти реалии ведут к усложнению
задач, решаемых учителем совместно с учащимися
в ходе организации образовательного процесса, когда
приоритетным видом учебно-познавательной деятельности становится информационная деятельность.
Сегодня информационная деятельность познающего субъекта выступает как комплексное воплощение
его практического опыта, который призван обеспечить
позитивный результат целого ряда смежных видов
деятельности, объединенных областями нано-, биоинфо-, когнитивных и социогуманитарных технологий
(НБИКС — NBICS), сливающихся в единую систему
конвергентных технологий (см. подробнее в [5–9]).
К настоящему этапу развития и интеграции широкого спектра технологий привел целый ряд объективных обстоятельств, обусловленных информационной революцией, завоевавшей ключевые позиции на
четвертом этапе промышленной революции. Прежде
всего, это связано с появлением новых технических
средств, способов накопления и передачи информации (роботизация, искусственный интеллект, параллельные вычисления, суперкомпьютеры, большие
данные, нанотехнологии, когнитивные технологии),
а также с возникновением приоритетного технологического типа социальной коммуникации членов
общества, характеризуемого интеллектуальным взаимодействием, которое затрагивает все уровни человеческого бытия путем построения межличностных отношений в антропологической парадигме сохранения
национальной и общекультурной идентичности [10].
В рамках конвергентного этапа развития науки подобные изменения вызвали технологическую трансформацию инструментальных способов получения
научного знания: переориентацию научной деятельности с познавательной на проективно-конструктивную (создание объектов с заданным набором свойств,
синергетическое усиление NBICS-технологий и их
полное слияние в единую научно-технологическую
область знания) [11, с. 117].
Кроме того, следует принять во внимание необходимость интеграции традиционных педагогических
и новых информационных технологий, потребность
в которой все больше испытывают члены педагогического сообщества, не находящие разумного объяснения низкой эффективности применения средств
информационно-коммуникационных технологий
в учебном процессе. Подобная интеграция включает
пять основных форм — сфер деятельности педагога
и учащихся: психолого-педагогическую, технологическую, информационную (метапредметную),
эпистемологическую (метакогнитивную) и культуросообразную (аксиологическую) [12, с. 8].
2. Формирование и развитие
методологической культуры учащихся
Важнейшим компонентом интеграции традиционных педагогических и новых информационных
технологий является информационная сфера, поскольку именно в этой области происходят основные
содержательные трансформации способов и форм
учебно-познавательной деятельности, проявляющихся через новые образовательные технологии, которые
предлагают учащимся инструменты освоения знания
о знаниях, путях их самостоятельного получения
и решения сложных учебно-познавательных задач.
Очевидно, что метапредметный характер информационной сферы интеграции способствует формированию и развитию культуры системного мышления
учащихся через овладение стратегиями получения
знания и управления знанием — когнитивными
и метакогнитивными образовательными стратегиями*. А базовыми компонентами информационной
деятельности, которая обозначена в современных
*
«Когнитивные образовательные стратегии определяются
как ментальные процессы, направленные на переработку
информации в целях обучения и ориентированные на восприятие, усвоение, хранение и извлечение информации
из памяти, превращение ее в знания путем достижения
понимания, а также продуцирование новой информации и нового знания. Они способствуют достижению
запланированных результатов учебно-познавательной
деятельности». «Метакогнитивные образовательные
стратегии — стратегии овладения знанием, которые
используются для регуляции учебно-познавательной деятельности. Они управляют формированием и развитием регулятивных универсальных учебных действий, например:
сопоставление новой информации с уже усвоенной; выбор
оптимальных для решения данной учебно-познавательной
задачи стратегий мышления; планирование, мониторинг
и оценка процесса мышления и др.» [цит. по: 13, с. 264].
17
ISSN 0234-0453 • ИНФОРМАТИКА И ОБРАЗОВАНИЕ • 2019 • № 6 (305)
ФГОС С(П)ОО как информационно-познавательная
деятельность [14], являются УУД, рассматриваемые
в качестве минимальных деятельностных компонентов метапредметного содержания образования,
запускающих механизмы формирования базовых
компетенций и прежде всего информационной компетенции [15, с. 47, 50–51].
Информационно-познавательная деятельность
является самым сложным на сегодняшний день видом человеческой деятельности, которая связана со
сбором, хранением, обработкой, передачей, анализом
и оценкой информации с применением средств ИКТ,
что обеспечивает позитивный результат не только
этого конкретного вида деятельности, но и ряда
других, объединенных областью конвергентных
технологий. В процессе информационно-познавательной деятельности происходит усвоение учащимися
предметных и метапредметных знаний, а также
формирование соответствующих компетенций. В иерархии комплексной учебно-познавательной деятельности информационно-познавательная деятельность
учащихся играет ключевую роль не только в силу
необходимости реализовать вышеперечисленные
функции. В настоящее время этот вид когнитивной
деятельности обладает набором метапредметных
характеристик, воплощенных в различных формах
инновационных образовательных технологий.
С точки зрения гносеологии (теории познания)
информационно-познавательная деятельность дает
возможность выстроить в представлении учащихся
научную систему знаний и устройства мышления,
т. е. сформировать совокупность взглядов, принципов, методов и способов организации мыслительной
деятельности, основанных на целостном восприятии
окружающего мира. В этом состоит ее исключительная важность как фактора, обусловившего существенные изменения, происходящие в способах
организации мышления в период неуклонного развития информационного общества.
Основные составляющие методологической культуры зрелого специалиста (педагога), перечисленные
в предыдущем разделе, выступают в структуре методологической культуры учащихся как компоненты,
направленные на достижение планируемых личностных, предметных и метапредметных образовательных результатов [14, 16]:
1) мировоззрение: сформированность мировоззрения, ориентированного на целостное представление о мире и соответствующего современному
уровню развития науки и общественной практики, осознание своего места в поликультурном
мире, нравственное сознание и поведение на
основе усвоения общечеловеческих ценностей;
2) убеждения: российская гражданская идентичность, патриотизм, гражданская позиция как
активного и ответственного члена российского
общества;
3) целеполагание учебно-познавательной деятельности: освоение основной образовательной программы, на базовом уровне направленной на обеспечение общеобразовательной
18
и общекультурной подготовки и на углубленном уровне направленной на подготовку к последующему профессиональному образованию;
4) собственно учебно-познавательная деятельность: основная форма учебной деятельности —
информационно-познавательная, включающая
умение ориентироваться в различных источниках информации, критически оценивать
и интерпретировать информацию, получаемую
из различных источников, умение использовать
средства ИКТ в решении когнитивных, коммуникативных и организационных задач;
5) образование и самообразование: готовность
и способность к образованию, в том числе самообразованию, на протяжении всей жизни,
сознательное отношение к непрерывному образованию*;
6) самоорганизация информационно-познавательной деятельности: умение самостоятельно определять цели и составлять планы деятельности, контролировать и корректировать
деятельность, выбирать успешные стратегии
в различных ситуациях, владеть навыками
разрешения проблем, развивать способность
и готовность к самостоятельному поиску
методов решения практических задач и применению различных методов познания.
Если сферой реализации методологической культуры педагога является его профессиональная деятельность по организации образовательного процесса
и непосредственно сопряженные с ней области, то сфера
применения методологической культуры учащихся
напрямую связана с самоорганизацией учебно-познавательной деятельности и, в частности, деятельности информационно-познавательной как важнейшей ее части.
К задачам овладения методологией информационно-познавательной деятельности учащихся как
неотъемлемой части формирования их методологической культуры относится, прежде всего, освоение теоретического (системного) знания путем совмещения
знаниевого и деятельностного компонентов, а также
овладение широким набором УУД — познавательных, коммуникативных и регулятивных, что декларируется в ФГОС ОО второго поколения [14, 16].
Основой системного знания, в свою очередь, является многоаспектность, многомерная совокупность
концептуальных (обобщенных) понятий, сведенная
в целостную систему, всесторонне представляющую
реальность изучаемых понятий, их динамическую
взаимосвязь с другими компонентами знания.
Успешной реализации информационно-познавательной деятельности учащихся способствует метапредметный подход, под которым в современной
педагогической науке понимается организация образовательного процесса, отдающего приоритет раз*
На необходимость ознакомления учащихся с методами
научного познания с целью их подготовки к дальнейшему
самообразованию, что равносильно усвоению методологического знания, указывала еще в семидесятых годах прошлого века выдающийся советский методолог образования
Л. Я. Зорина [17, с. 41].
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ОПЫТ
витию способности школьника мыслить. В результате различных форм и видов мыслительной деятельности происходит усвоение учащимися предметных
знаний, формирование и развитие метапредметных
компетенций, воплощенных на практике в умение
совершать широкий спектр познавательных, коммуникативных и регулятивных УУД в любой изучаемой предметной области. К таким познавательным
действиям, работающим в рамках замкнутого цикла
процесса познания и сочетающимся с полным дидактическим циклом обучения*, которые кроме этого
востребованы в различных сферах человеческой
деятельности, относятся умения:
• анализировать информацию, систематизировать полученные знания, классифицировать
факты, явления, события;
• выделять существенные признаки предметов
и явлений;
• сравнивать, сопоставлять, производить обобщения на основе частных признаков;
• делать выводы по аналогии;
• выявлять причины событий;
• выводить следствия из совокупности фактов
(примеров);
• определять статус понятия в общей системе
знания и пр.
За счет соответствующей координации познавательных процессов происходит всестороннее
развитие личности, достигаются планируемые личностные, предметные и метапредметные результаты
обучения и, как глобальный результат обучения,
формируется методологическая культура учащихся.
На практике метапредметный подход может
быть реализован путем опоры на принципиальную
установку по усвоению системных знаний: овладение
обобщенными предметными и метапредметными понятиями в ходе применения когнитивных и метакогнитивных обучающих стратегий, направленных на
выполнение учебно-познавательных заданий разных
типов в различных учебных ситуациях.
В качестве иллюстрации сделаем краткий обзор важнейших факторов, которые необходимо
учитывать в рамках применения когнитивных
и метакогнитивных образовательных стратегий,
способствующих формированию у учащихся умений
самоорганизации информационно-познавательной
деятельности через усвоение обобщенных понятий
путем решения сложных учебно-познавательных
задач и концептуализации учебной ситуации.
Усвоение обобщенных предметных и метапредметных понятий необходимо для формирования теоретической основы знаний, приобретаемых
учащимися. Согласно исследованиям Л. Я. Зориной
[17, с. 18–19] система крупных теоретических категорий состоит из двух концептуальных областей:
*
За полный дидактический цикл обучения принимают структурную единицу образовательного процесса, основанную на
совместной работе всех его звеньев и обладающую всеми
его качественными характеристиками, что обеспечивается
единством взаимосвязанных элементов, служащим для организации усвоения учащимися фрагмента учебного материала.
1) научных понятий, полученных в результате
научно-теоретического обобщения научной
теории и объединенных в комплексы объектов, имеющих общие свойства или признаки,
основных законов (положений, правил) и научных фактов (примеров);
2) более мелких знаниевых компонентов, имеющих выраженную практическую направленность, таких как задача, знак, альтернатива,
аргумент, контраргумент, процесс, развитие,
проблема, смысл, ситуация, схема, идеализация, прецедент, координация, концепт и др.
Поэтому в компоненты обязательных знаний
должны быть обязательно включены как такие
виды информационно-познавательной деятельности,
которые направлены на общее понимание сущности
системного знания и его соотнесенности с метазнанием (знанием о знании), так и действия по усвоению
конкретных метапредметных универсалий, которые
на более ранних ступенях обучения объединяют
базовые метапредметные понятия (знак, ситуация,
схема, задача в их элементарном толковании),
а на старшей ступени обучения — более сложные
абстрактные понятия (прецедент, система, идеализация, координация, концепт и пр.).
Кроме того, приобретение системного знания
предполагает не просто усвоение отдельных, пусть
даже сколь угодно сложных, понятий, но в большей
степени овладение стратегиями установления функциональных связей между понятиями в конкретной
предметной области или в междисциплинарном
поле с помощью компонентов информационно-познавательной деятельности. Именно потому, что
метапредметный подход предполагает неотделимость знаниевых компонентов от деятельностных,
Л. Я. Зорина видела основную цель формирования
системного знания старшеклассников через освоение
УУД и достижение понимания, каким образом соотносятся элементы теоретических знаний между собой
и как формируются их связи с практико-ориентированными знаниевыми компонентами.
Основная проблема, стоящая перед учителем,
заключается в построении рационального баланса
между знаниевыми и деятельностными компонентами
через решение учебно-познавательных задач разного уровня сложности и развитие путем этого вида
деятельности широкого спектра УУД. Это означает,
что учащимся для усвоения обобщенных понятий
и взаимосвязей между ними бывает недостаточно экстенсивной работы с текстовым материалом, в котором
на уровне объяснения изложены соответствующие
теоретические основы, пусть даже сопровождаемые
примерами и концептуальными вопросами. Учащиеся смогут на мыследеятельностном уровне усвоить
обобщенные понятия из нового ряда предметных
и метапредметных компонентов (т. е. не только понять
их содержание, но и уметь применять эти понятия
в учебной практике и реальной жизни) только в том
случае, если на предметных и метапредметных уроках
им будут предлагаться учебно-познавательные задания, цель которых — самостоятельно использовать
19
ISSN 0234-0453 • ИНФОРМАТИКА И ОБРАЗОВАНИЕ • 2019 • № 6 (305)
интерактивные инструменты извлечения этих понятий
из источников информации, усваивать их и применять
на практике, а также самим формулировать задачи,
находить необходимые источники информации, осуществлять отбор информации и ее трансформацию
в знания. При этом роль учителя состоит в том, чтобы
осуществлять общий мониторинг и оказывать учащимся необходимую помощь в интеграции информации,
извлеченной из различных источников, и в эффективном использовании интерактивных инструментов
в ходе выполнения проблемных заданий.
Как показывает современная педагогическая практика, традиционное деление учебно-познавательных
заданий на репродуктивные, выводные и поисковые
не позволяет применять подобную классификацию
к конкретной педагогической деятельности для выбора образовательных стратегий при их выполнении.
В связи с этим эффективное использование когнитивных и метакогнитивных стратегий в рамах новых
ФГОС поднимает проблему классификации учебнопознавательных заданий по уровню сложности. Для
этого учителю необходимо иметь инструментарий,
который бы позволял ему соотносить различные по
степени сложности учебно-познавательные задания
с когнитивными и метакогнитивными образовательными стратегиями, включающими конкретные УУД,
а также учитывать целый комплекс компонентов:
• теоретические требования к дидактической
системе выполнения учебно-познавательных
заданий [18];
• классификацию учебно-познавательных заданий в соответствии с процессами познания [19];
• классификацию учебно-познавательных заданий по признаку-предписанию [20];
• соотношение учебных задач и учебных целей
[21].
В основу подобной классификации положен
принцип, согласно которому сложность задания определяется не форматом представления ответа и даже
не столько уровнем и объемом знаний (извлеченного
и вновь полученного), необходимых для его выполнения, сколько набором, а также степенью сложности
УУД, осуществляемых при этом учащимися. Благодаря данной классификации любая учебно-познавательная задача рассматривается как целостная система определенного уровня сложности, позволяющая
с помощью набора УУД проводить декомпозицию на
более простые элементы, которые, однако, не должны утрачивать связь ни с самой системой, ни между
собой. Это дает возможность организовать процесс
решения задачи как последовательность познавательных действий, опирающихся на естественные
психологические механизмы познающего субъекта.
Выдающийся американский математик и методолог математики венгерского происхождения
Дьердь Пойа (1887–1985) сформулировал восемь
психологических механизмов, необходимых учащимся для решения сложных математических задач
[22, с. 245–260]. Эти механизмы могут применяться
и в процессе поиска решения нетривиальных или
творческих задач из других предметных областей:
20
1) мобилизация — привлечение дополнительных
сведений для решения задачи;
2) организация — адаптация (приспособление)
дополнительных сведений к решаемой задаче;
3) изоляция — формирование «образа целого»
через попеременное рассмотрение то отдельных
деталей задачи, то задачной ситуации в целом;
4) комбинация — представление общей задачной ситуации иными способами с помощью
различных соединений ее элементов в новую
мысленную картину;
5) распознавание — узнавание в неизвестной задаче известных объектов;
6) вспоминание — извлечение из долговременной
памяти знаний и способов действия для решения задачи;
7) пополнение — привлечение дополнительных
ресурсов (знаний, деталей, элементов, УУД
и пр.) для разрешения противоречий, обнаруженных в ходе решения задачи;
8) перегруппировка — изменение конфигурации
(внутренних связей) между элементами задачи
с целью достижения наилучшего понимания
задачи.
Эти механизмы, соотношение между которыми
Д. Пойа представил в виде диаграммы «Как мы думаем» [22, с. 253], по сути своей являются УУД, развивающими мыслительные способности учащихся путем
практического применения обобщенных предметных
и метапредметных понятий как на этапе усвоения
новых, так и в процессе расширения возможностей
использования уже известных учащимся универсалий.
Выделенные Д. Пойа психологические механизмы могут применяться в той или иной конфигурации
на всех этапах решения сложной задачи:
• при анализе условия задачи;
• при выделении проблемы из формулировки
задания;
• при определении элементов задачи — заданных и искомых, а также связей между ними;
• при поиске противоречий между этими элементами и связями;
• при поиске путей разрешенияпротиворечий
(формулировке правдоподобных гипотез, выборе необходимых стратегий, верификации
гипотез и выборе среди них наиболее рациональной);
• при окончательной формулировке решения и его
завершающем анализе (проверке решения).
Одним из педагогических приемов по формированию умений учащихся выполнять сложные учебно-познавательные (проблемные) задания, направленные на усвоение обобщенных понятий, является
концептуализация учебной ситуации*. Концептуализация учебной ситуации разворачивается в двух
*
Учебная ситуация — ведущая смысловая составляющая учебного процесса, искусственно смоделированная
учителем на уроке или вне его с помощью материалов
и инструментов учебно-познавательной деятельности
и выступающая в виде одной или нескольких учебных
заданий или проблем.
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ОПЫТ
направлениях работы со специально организованным
и подготовленным учебным материалом:
1) знаниевом — формирование системного знания
учащихся за счет движения от первичных
(простейших) теоретических концептов ко все
более и более абстрактным конструктам;
2) деятельностном — собственно информационно-познавательная деятельность по решению
проблемных задач с использованием когнитивных и метакогнитивных образовательных
стратегий (примеры см. в [23, c. 78–81]).
Обращение к процедуре концептуализации учебной ситуации приведет к намеченному результату,
если учащиеся сами осознают ее необходимость
и будут мотивированы на ее осуществление. Это
возможно в тех случаях, когда ими будет накоплен
достаточный объем информации, который необходимо подвергнуть логическим трансформациям —
анализу, синтезу, классификации, категоризации,
систематизации и пр. для достижения нового уровня
понимания и знаний, а также когда они овладеют
соответствующими видами мыслительных операций.
Таким образом, на основе упражнений и заданий
повышенного уровня сложности, поддерживающих
основные звенья полного дидактического цикла
обучения и использующих различные когнитивные
и метакогнитивные стратегии усвоения знаний
и управления усвоением знаний, можно формировать
специальные условия (учебные ситуации), мотивирующие учащихся на целенаправленное усвоение обобщенных предметных и метапредметных понятий.
3. Самоорганизация информационнопознавательной деятельности учащихся
Умения самоорганизации информационно-познавательной деятельности относятся к разделу
регулятивных УУД, участвующих в формировании
метапредметных компетенций учащихся наравне
с познавательными и коммуникативными УУД (см.
Кодификатор УУД в [15, с. 429–441]). Поэтому их
можно считать механизмами, которые способствуют
формированию и развитию всех компонентов методологической культуры учащихся — мировоззрения,
убеждений, способности и мотивации к образованию/
самообразованию, а также к целеполаганию и собственно учебно-познавательной деятельности.
Для построения системы осознанной самоорганизации информационно-познавательной деятельности
учащихся по усвоению обобщенных понятий необходимо учитывать, во-первых, этапы информационнопознавательной деятельности и, во-вторых, базовую
систему осознанного регулирования продуктивной
деятельности познающего субъекта.
Этапы информационно-познавательной деятельности человека предстают в виде известного замкнутого цикла:
• поиск информации;
• сбор информации;
• формализация информации;
• фильтрация информации;
•
•
•
•
сортировка информации;
архивация информации;
преобразование информации в знания;
защита информации как интеллектуальной
собственности;
• апробирование полученных знаний;
• уточнение знаний на основе опыта, поиск новой информации.
Система осознанного регулирования деятельности,
или саморегуляция деятельности, была предложена
О. А. Конопкиным [24, c. 14–15]. Им было введено
понятие «общая способность к саморегуляции» —
деятельностная категория, определяющая необходимые человеку качества для взаимодействия с окружающим предметным и социальным миром, т. е.
качества, которые требуются для осуществления
процесса познания и социализации, что «является
психологическим критерием человека как субъекта».
Исходя их этих положений, содержание системы осознанного саморегулирования применительно
к информационно-познавательной деятельности
учащихся по усвоению обобщенных понятий можно
представить таблицей на с. 22.
Итак, если рассматривать одну из важнейших
сторон самоорганизации информационно-познавательной деятельности, связанную с усвоением
обобщенных понятий, как процесс осознанного саморегулирования деятельности, то можно признать,
что этапы этого процесса играют ключевую роль в усвоении системного знания и, следовательно, в формировании методологической культуры учащихся.
4. Формирование методологической
культуры учащихся в информационной
среде электронного учебника
В разделе 3 было показано, что саморегуляция
информационно-познавательной деятельности учащихся по усвоению обобщенных понятий, находясь
в русле метапредметного подхода к организации
учебно-познавательной деятельности в целом, работает на формирование методологической культуры
учащихся. Современные технологические инструменты, позволяющие организовать информационно-познавательную деятельность учащихся, равно
как и проектирование образовательного процесса
в форме интеграции традиционных педагогических
и новых информационных технологий, предоставляются новым поколением электронных учебников
(ЭУ), которые обладают (или должны обладать!)
следующими инновационными технологическими
и дидактическими возможностями:
1) ЭУ представляют собой специально организованную информационно-образовательную
среду с функцией обратной связи, обладающую
набором необходимых интерактивных инструментов, которые позволяют осуществлять
полноценную информационно-познавательную
деятельность учащихся по усвоению предметных и метапредметных понятий; для этого
21
ISSN 0234-0453 • ИНФОРМАТИКА И ОБРАЗОВАНИЕ • 2019 • № 6 (305)
Таблица
Содержание системы осознанного саморегулирования информационно-познавательной деятельности учащихся
по усвоению обобщенных понятий
№
п/п
Компоненты модели системы
осознанного саморегулирования
[24, с. 190–209]
Содержание компонентов
1
Цель деятельности
Осознание цели деятельности (например, усвоение обобщенных понятий
в ходе решения учебной задачи):
• скорость реакции;
• точность решения;
• оптимизация способа решения;
• минимизация числа предъявления материала;
• привлечение дополнительной информации
2
Субъективная модель условий
деятельности
• Выбор времени и периода осуществления деятельности;
• учет динамики условий деятельности;
• учет соотношения этапов деятельности;
• учет нормальных и экстремальных условий деятельности (регулярный
учебный процесс или экзамены);
• умение прогнозировать последствия деятельности в зависимости от условий;
• способность подчинить условия деятельности ее цели;
• способность оптимизировать эмоциональное состояние;
• способность саморегуляции функциональных состояний, вызванных процессами, проявляющимися в различных жизненных ситуациях
3
Самопрограммирование исполнительских действий
• Выбор программы и способов действий;
• выбор последовательности способов действий в деятельности;
• различение имплицитных и эксплицитных компонентов деятельности
[25, c. 40–41];
• формирование стратегии деятельности
4
Критерии успешности
• Соотнесение критериев личной успешности с объективными показателями
деятельности;
• «шкала прогресса» деятельности;
• формирующее оценивание
5
Достигнутые результаты и их
оценка
• Системность полученных знаний;
• степень абстракции усвоенных понятий;
• область применения полученного системного знания;
• соотнесение достигнутых результатов с целью деятельности (оценка эффективности)
6
Решение о коррекции системы
• Оценка степени рассогласования между достигнутым результатом и целью;
• выявление характера обратной связи между целью и результатом;
• управление обратной связью
предусмотрен соответствующий интерфейс
и удобные в использовании интерактивные
инструменты: конструктивные творческие
среды, виртуальные лаборатории, средства
моделирования явлений и процессов, средства
создания интерактивных плакатов, ориентировочных и интеллектуальных карт, графиков,
схем, таблиц, лент времени, онтологий, опорных конспектов, фреймов и пр.; с их помощью
обеспечиваются многообразные формы коллективного учебного взаимодействия: очная
и дистанционная, индивидуальная, парная
или групповая работа, смешанное обучение;
2) аппарат организации усвоения ЭУ, построенный
по принципу укрупненных дидактических единиц [26] и состоящий из информационно-справочного блока, блока тренировочных заданий
и блока контрольно-измерительных материалов, поддерживает полный дидактический цикл
обучения, который учитывает психологические
особенности учащихся, их индивидуальный
22
познавательный стиль, обеспечивает многообразные формы интерактивного взаимодействия
с учебным материалом, мотивирует мыслительную деятельность по решению учебно-познавательных задач с помощью когнитивных
и метакогнитивных образовательных стратегий;
3) учебный материал представлен в ЭУ в разных
форматах, объединенных общим познавательным контекстом, что позволяет учащимся
делить его на фрагменты, посильные для усвоения, и выходить из затруднительных учебных
ситуаций, связанных с поиском оптимальных
решений;
4) использование в ЭУ визуальных и аудио
опор, ориентиров, подсказок, инструментов
ассоциативных связей помогает учащимся
фокусировать и расслаблять внимание как при
чувственном и умственном восприятии учебной
информации, так и при ее переработке, стимулируя концентрацию внимания на актуальных
объектах, подлежащих усвоению.
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ОПЫТ
В результате превращения информации в знания
с помощью электронно-цифровых инструментов,
встроенных в ЭУ или совместимых с его платформой,
школьники учатся осмысленно относиться как к сложным предметным, так и к абстрактным метапредметным понятиям, когда при усвоении предметных знаний и овладении соответствующими компетенциями
обобщенные понятия формируют системные знания,
а через информационно-познавательную деятельность — методологическую культуру учащихся.
5. Выводы
Проведенное исследование о необходимости формирования методологической культуры учащихся
средней школы позволяет сделать следующие выводы.
1. Методологическая культура предполагает формирование и развитие системного мышления
учащихся через усвоение предметных и метапредметных понятий, овладение стратегиями
получения знания и управления знанием
в ходе информационно-познавательной деятельности.
2. В условиях конвергенции наук и технологий, расширения информационных образовательных практик, а также интеграции
традиционных педагогических и новых ИКТ,
информационно-познавательная деятельность
учащихся обогащается новым содержанием
и приобретает инновационные формы.
3. Понимание содержания, сферы и способов
применения обобщенных предметных и метапредметных понятий, как часть информационно-познавательной деятельности, необходимо
учащимся для систематизации знаний в изучаемых предметных областях; оно ориентировано
как на актуальные учебные потребности, так
и на длительную образовательную перспективу.
4. Наиболее эффективные способы усвоения
предметных и метапредметных понятий реализуются в процессе решения сложных учебно-познавательных задач и концептуализации
учебной ситуации с помощью когнитивных
и метакогнитивных образовательных стратегий.
5. Классификация учебно-познавательных задач
по уровню сложности позволяет организовать
процесс решения задачи с опорой на естественные психологические механизмы деятельности
познающего субъекта.
6. Целью установки учащихся на концептуализацию учебной ситуации является обучение самостоятельному оперированию когнитивными
инструментами извлечения предметных и метапредметных понятий из источников информации, осознанию их содержания, применению
в учебной практике и реальной жизни.
7. Умения самоорганизации и саморегуляции информационно-познавательной деятельности составляют важнейшую часть методологической
культуры учащихся и являются практическим
воплощением интеграции знаниевого и дея-
тельностного компонентов в образовательном
процессе.
8. Информационно-образовательная среда ЭУ
обеспечивает полноценную информационно-познавательную деятельность учащихся за счет
совокупности приемов, методов и механизмов,
способствующих реализации полного дидактического цикла обучения, создает условия для
новых форм учебной коммуникации, располагает разнообразным электронным контентом
с возможностью сортировки и компоновки
учебной информации и учебно-познавательных заданий в соответствии с планируемыми
образовательными результатами.
9. В ходе описанных процессов у учащихся формируется методологическая культура работы
с информацией, которая организует знания
в стройную систему за счет рационального
баланса между знаниевым и деятельностным
компонентами.
Список использованных источников
1. Белов М. В., Новиков Д. А. Методология комплексной
деятельности. М.: Ленанд, 2018. 320 c.
2. Ямбург Е. А. Что принесет учителю новый профессиональный стандарт педагога? М.: Просвещение, 2014.
175 с.
3. Новиков А. М. Методология учебной деятельности.
М.: Эвгес, 2005. 176 с.
4. Юдин Э. Г. Методология науки. Системность. Деятельность. М.: Эдиториал УРСС, 1997. 440 с.
5. Бахтиярова Е. З. О судьбоносном значении НБИКСтехнологий в развитии человечества // Вестник Томского
государственного университета. Философия. Социология.
Политология. 2012. № 4-1. С. 8–11. http://journals.tsu.ru/
philosophy/&journal_page=archive&id=769&article_id=1827
6. Бешенков С. А., Шутикова М. И., Миндзаева Э. В.,
Смирнова Е. А. На пути к конвергенции общеобразовательных курсов информатики и технологии // Информатика
и образование. 2016. № 6. С. 32–35.
7. Бешенков С. А., Шутикова М. И., Миндзаева Э. В.
Информационно-когнитивные технологии — современный
образовательный тренд // Информатика и образование.
2017. № 7. С. 26–28.
8. Бешенков С. А., Шутикова М. И., Лабутин В. Б.,
Филиппов В. И., Миндзаева Э. В. Конвергенция информатики и технологии как платформа современной интеллектуальной техносферы // Информатика и образование.
2018. № 5. С. 3–6.
9. Корчажкина О. М. Составляющие инженерного
мышления и роль ИКТ в их формировании // Информатика
и образование. 2018. № 6. С. 32–38.
10. Schwab K., Davis N., Nadella S. Shaping the Fourth
Industrial Revolution. Geneva: World Economic Forum, 2018.
287 p. https://www.weforum.org/focus/shaping-the-fourthindustrial-revolution
11. Корчажкина О. М. Усвоение знаниевого компонента прецедент как метапредметной универсалии (на
примере изучения разделов курса «Социальная информатика») // Дистанционное и виртуальное обучение. 2017.
№ 5. С. 104–118.
12. Корчажкина О. М. Методологическая концепция
интеграции традиционных педагогических и новых информационных технологий // Информатизация образования
и науки. 2018. № 3. С. 3–15.
13. Oakley B. A Mind for numbers: How to excel at Math
and Science. New York: TarcherPerigee, 2014. 336 p. https://
barbaraoakley.com/books/a-mind-for-numbers/
23
ISSN 0234-0453 • ИНФОРМАТИКА И ОБРАЗОВАНИЕ • 2019 • № 6 (305)
14. Приказ Министерства образования и науки Российской Федерации от 17 мая 2012 года № 413 «Об утверждении федерального государственного образовательного
стандарта среднего общего образования». http://www.
consultant.ru/document/cons_doc_LAW_131131/
15. Корчажкина О. М. Содержание и практика применения метапредметного подхода к смешанному обучению.
Ногинск: Аналитика Родис, 2017. 450 с.
16. Приказ Министерства образования и науки
Российской Федерации от 17 декабря 2010 года № 1897
«Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта основного общего образования». http:// www.consultant.ru/document/cons_doc_
LAW_110255/
17. Зорина Л. Я. Дидактические основы формирования
системности знаний старшеклассников. М.: Педагогика,
1978. 128 с.
18. Лернер И. Я. Дидактические основы методов обучения. М.: Педагогика, 1981. 186 с.
19. Кудаев М. Р., Богус М. Б., Кятова М. К. Система
учебных и познавательных задач при изучении гуманитарного предмета // Вестник Адыгейского государственного
университета. 2006. № 1. С. 167–169. http://vestnik.adygnet.ru/files/2006.1/76/kudaev2006_1.pdf
20. Petty G. Teaching Today: A practical guide. Oxford:
Oxford University Press, 2014. 624 p. https://global.oup.
com/education/product/9781408523148/
21. Машбиц Е. И. Психолого-педагогические проблемы
компьютеризации обучения. М.: Педагогика, 1988. 193 с.
22. Polya G., Sloan S. Mathematical discovery: On understanding, learning and teaching problem solving. Vol. II.
Mountain View: Ishi Press, 2009. 218 p.
23. Корчажкина О. М. Концептуализация учебной
ситуации при метапредметном подходе к обучению //
Педагогика. 2018. № 10. С. 75–82.
24. Конопкин О. А. Психологические механизмы регуляции деятельности. М.: Ленанд, 2011. 320 с.
25. Baars B. J., Gage N. M. Cognition, brain and consciousness. Introduction to cognitive neuroscience. New York: Academic Press, 2010. 672 p. https://www.elsevier.com/books/
cognition-brain-and-consciousness/baars/978-0-12-375070-9
26. Эрдниев П. М., Эрдниев Б. П. Укрупнение дидактических единиц как технология обучения. Ч. 1. М.:
Просвещение, 1992. 175 с.
THE DEVELOPMENT OF STUDENTS' METHODOLOGICAL
CULTURE WHILE ORGANIZING INFORMATION
AND COGNITIVE ACTIVITIES
O. M. Korchazhkina1
1
Federal Research Centre "Computer Science and Control" of the Russian Academy of Sciences
119333, Russia, Moscow, ul. Vavilova, 44, building 2
Abstract
The article discusses the current research results related to the contents and practice of developing secondary school students’
methodological culture. At present, the Russian pedagogical community is aware that a need to form school students’ methodological
culture by developing systemic thinking through the assimilation of subject- and meta-concepts really exists. Moreover, objective
conditions have been created to trigger the process. However, the review of scientific and teacher training resources, which are close
to the problem under consideration, shows that the strategies for mastering and managing knowledge while performing students’
information and cognitive activity as well as its self-regulation are largely not worked out and are covered in pedagogical literature
in a very limited way. The study displayed is the author’s attempt to compensate, at least partially, the existing gap in this sphere.
In the context of forming students’ methodological culture, the main role is allocated to assimilating generalized subject- and metaconcepts while performing information and cognitive activity that is necessary for students to systematize knowledge in the subject
areas being studied and that is focused on current educational needs and long-term prospects. The most effective ways to master
subject- and meta-concepts can be realized while both solving complex cognitive educational tasks and conceptualizing educational
situations with the help of cognitive and metacognitive strategies. The info-educational environment the electronic textbook has is
taken for an instrumental field to implement the approach described. The author hopes that the research results will interest teaching
practitioners, methodologists and other representatives of the Russian pedagogical community who will also be able to share their
experience in this sphere.
Keywords: methodological culture, electronic textbook, educational universal actions, integrated didactic units, generalized
concepts, meta-disciplinary competences, meta-concept, information and cognitive activity, information educational environment.
DOI: 10.32517/0234-0453-2019-34-6-16-25
For citation:
Korchazhkina O. M. Razvitie metodologicheskoj kul’tury uchashhikhsya pri organizatsii informatsionno-poznavatel’noj
deyatel’nosti [The development of students’ methodological culture while organizing information and cognitive activities]. Informatika i obrazovanie — Informatics and Education, 2019, no. 6, p. 16–25. (In Russian.)
Received: February 28, 2019.
Accepted: April 16, 2019.
About the author
Olga M. Korchazhkina, Candidate of Sciences (Engineering), Senior Research Fellow, Institute for Cybernetics and Informatics
in Education, Federal Research Centre “Computer Science and Control” of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia;
olgakomax@gmail.com; ORCID: 0000-0002-0020-4914
24
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ОПЫТ
References
1. Belov M. V., Novikov D. A. Metodologiya kompleksnoj
deyatel’nosti [Methodology of integrated activities]. Moscow,
Lenand, 2018. 320 p. (In Russian.)
2. Yamburg E. A. Chto prinesyot uchitelyu novyj professional’nyj standart pedagoga? [What will the new teacher
professional standard bring to the teacher?] Moscow, Prosveshhenie, 2014. 175 p. (In Russian.)
3. Novikov A. M. Metodologiya uchebnoj deyatel’nosti
[Methodology of training activities]. Moscow, Ehvges, 2005.
176 p. (In Russian.)
4. Yudin E. G. Metodologiya nauki. Sistemnost’. Deyatel’nost’ [Methodology of science. Consistency. Activity].
Moscow, Ehditorial URSS, 1997. 440 p. (In Russian.)
5. Bahtiyarova E. Z. O sud’bonosnom znachenii NBIKStekhnologij v razvitii chelovechestva [On the fateful meaning
NBICS technology in the development of humanity]. Vestnik
Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Filosofiya. Sotsiologiya. Politologiya — Tomsk State University Journal of
Philosophy, Sociology and Political Science, 2012, no. 4-1,
p. 8–11. (In Russian.) Available at: http://journals.tsu.ru/
philosophy/&journal_page=archive&id=769&article_id=1827
6. Beshenkov S. A., Shutikova M. I., Mindzaeva E. V.,
Smirnova E. A. Na puti k konvergentsii obshheobrazovatel’nykh kursov informatiki i tekhnologii [Towards comprehensive convergence of courses of informatics and technologies].
Informatika i obrazovanie — Informatics and Education,
2016, no. 6, p. 32–35. (In Russian.)
7. Beshenkov S. A., Shutikova M. I., Mindzaeva E. V.
Informatsionno-kognitivnye tekhnologii — sovremennyj
obrazovatel’nyj trend [Information cognitive technologies —
modern educational trend]. Informatika i obrazovanie — Informatics and Education, 2017, no. 7, p. 26–28. (In Russian.)
8. Beshenkov S. A., Shutikova M. I., Labutin V. B.,
Filippov V. I., Mindzaeva E. V. Konvergentsiya informatiki
i tekhnologii kak platforma sovremennoj intellektual’noj
tekhnosfery [Convergence of informatics and technology as
the platform of the modern intellectual technosphere]. Informatika i obrazovanie — Informatics and Education, 2018,
no. 5, p. 3–6. (In Russian.)
9. Korchazhkina O. M. Sostavlyayushhie inzhenernogo
myshleniya i rol’ IKT v ikh formirovanii [Components of engineering thinking and the role of information technologies
in their formation]. Informatika i obrazovanie — Informatics
and Education, 2018, no. 6, p. 32–38. (In Russian.)
10. Schwab K., Davis N., Nadella S. Shaping the Fourth
Industrial Revolution. Geneva, World Economic Forum,
2018. 287 p. Available at: https://www.weforum.org/focus/
shaping-the-fourth-industrial-revolution
11. Korchazhkina O. M. Usvoenie znanievogo komponenta pretsedent kak metapredmetnoj universalii (na primere izucheniya razdelov kursa “Sotsial’naya informatika”)
[How to understand a knowledge component precedent as a
meta-concept (through the course in social informatics)]. Distantsionnoe i virtual’noe obuchenie — Distance and Virtual
Learning, 2017, no, 5, p. 104–118. (In Russian.)
12. Korchazhkina O. M. Metodologicheskaya kontseptsiya
integratsii traditsionnykh pedagogicheskikh i novykh informatsionnykh tekhnologij [A methodological conception of how to
integrate traditional pedagogical and information technologies].
Informatizatsiya obrazovaniya i nauki — Informatization of
Education and Science, 2018, no. 3, p. 3–15. (In Russian.)
13. Oakley B. A. Mind for numbers: How to excel at
Math and Science. New York, TarcherPerigee, 2014. 336 p.
Available at: https://barbaraoakley.com/books/a-mind-fornumbers/
14. Prikaz Ministerstva obrazovaniya i nauki Rossijskoj
Federatsii ot 17 maya 2012 goda № 413 “Ob utverzhdenii
federal’nogo gosudarstvennogo obrazovatel’nogo standarta
srednego obshhego obrazovaniya” [Order of the Ministry of
Education and Science of the Russian Federation of May 17,
2012 No. 413 “On approval of the Federal State Educational
Standard of Secondary General Education”]. (In Russian.)
Available at: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_
LAW_131131/
15. Korchazhkina O. M. Soderzhanie i praktika primeneniya metapredmetnogo podkhoda k smeshannomu obucheniyu
[The contents and practice of application of the interdisciplinary approach to blended learning]. Noginsk, Аnalitika Rodis,
2017. 450 p. (In Russian.)
16. Prikaz Ministerstva obrazovaniya i nauki Rossijskoj
Federatsii ot 17 dekabrya 2010 goda № 1897 “Ob utverzhdenii federal’nogo gosudarstvennogo obrazovatel’nogo
standarta osnovnogo obshhego obrazovaniya” [Order of the
Ministry of Education and Science of the Russian Federation
of December 17, 2010 No. 1897 “On approval of the Federal
State Educational Standard of Basic General Education”]. (In
Russian.) Available at: http://www.consultant.ru/document/
cons_doc_LAW_110255/
17. Zorina L. Ya. Didakticheskie osnovy formirovaniya
sistemnosti znanij starsheklassnikov [Didactic foundations
of formation of high school students’ system knowledge].
Moscow, Pedagogika, 1978. 128 p. (In Russian.)
18. Lerner I. Ya. Didakticheskie osnovy metodov obucheniya [Didactic basics of teaching methods]. Moscow,
Pedagogika, 1981. 186 p. (In Russian.)
19. Kudaev M. R., Bogus M. B., Kyatova M. K. Sistema
uchebnykh i poznavatel’nykh zadach pri izuchenii gumanitarnogo predmeta [The system of educational and cognitive
tasks in the study of humanities]. Vestnik Аdygejskogo
gosudarstvennogo universiteta — The Bulletin of the Adyghe
State University, 2006, no. 1, p. 167–169. (In Russian.)
Available at: http://vestnik.adygnet.ru/files/2006.1/76/
kudaev2006_1.pdf
20. Petty G. Teaching today: A practical guide. Oxford,
Oxford University Press, 2014. 624 p. Available at: https://
global.oup.com/education/product/9781408523148/
21. Mashbits E. I. Psikhologo-pedagogicheskie problemy
komp’yuterizatsii obucheniya [Psychological and pedagogical
problems of computerization of education]. Moscow, Pedagogika, 1988. 193 p. (In Russian.) Available at: https://www.
twirpx.com/file/52867/
22. Polya G., Sloan S. Mathematical discovery: On
understanding, learning and teaching problem solving. Vol.
II. Mountain View, Ishi Press, 2009. 218 p.
23. Korchazhkina O. M. Kontseptualizatsiya uchebnoj
situatsii pri metapredmetnom podkhode k obucheniyu
[Making the educational situation conceptual in the context
of the interdisciplinary approach to education]. Pedagogika —
Pedagogy, 2018, no. 10, p. 75–82. (In Russian.)
24. Konopkin O. A. Psikhologicheskie mekhanizmy
regulyatsii deyatel’nosti [Psychological mechanisms of
activity regulation]. Moscow, Lenand, 2011. 320 p. (In
Russian.)
25. Baars B. J., Gage N. M. Cognition, brain and
consciousness. Introduction to cognitive neuroscience. New
York, Academic Press, 2010. 672 p. Available at: https://
www.elsevier.com/books/cognition-brain-and-consciousness/
baars/978-0-12-375070-9
26. Erdniev P. M., Erdniev B. P. Ukrupnenie didakticheskikh edinits kak tekhnologiya obucheniya. Ch. 1.
[Enlargement of didactic units as a learning technology.
Vol. 1]. Moscow, Prosveschenie, 1992. 175 p. (In Russian.)
25
ISSN 0234-0453 • ИНФОРМАТИКА И ОБРАЗОВАНИЕ • 2019 • № 6 (305)
ЯЗЫК ПРОГРАММИРОВАНИЯ PYTHON
В ПЕДАГОГИЧЕСКОМ ВУЗЕ:
ОТ ОСНОВ ДО ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА
К. В. Розов1, А. В. Подсадников1
1
Новосибирский государственный педагогический университет
630126, Россия, г. Новосибирск, ул. Вилюйская, д. 28
Аннотация
В статье актуализируется выбор языка программирования Python для профессиональной подготовки будущих учителей
информатики в педагогическом вузе. Python, являясь одним из наиболее актуальных языков программирования, внедряется в
образование, и будущий учитель информатики должен быть готов эффективно применять его для обучения основам программирования. Кроме того, Python является одним из ведущих средств реализации перспективных на сегодняшний день технологий
искусственного интеллекта, в связи с чем владеющий данным языком программирования педагог может стать частью механизма
внедрения искусственного интеллекта в сферу образования.
Цель статьи — рассмотреть особенности организации курса обучения программированию на языке Python для профессиональной подготовки будущих учителей информатики.
Методология. В процессе разработки авторского курса обучения программированию на языке Python была проанализирована учебно-методическая литература по программированию на данном языке, а также статьи практикующих преподавателей
и исследователей, описывающих свой опыт преподавания языка Python.
Результаты и заключение. Для обеспечения качественной подготовки будущих учителей информатики в Новосибирском
государственном педагогическом университете был разработан курс обучения программированию на языке Python и апробирован
в рамках дисциплины «Программирование». В ходе разработки курса были учтены типичные проблемы преподавания языка
Python в школе и вузе, выявленные как авторами статьи, так и другими практикующими преподавателями программирования.
Приведена структура разработанного курса с описанием составляющих его разделов. Представлены результаты опроса обучающихся третьего и четвертого курсов бакалавриата, завершивших изучение представленного курса, по ключевым вопросам,
освещенным в данной статье. Респонденты отметили актуальность изучения языка Python и эффективность отдельных организационных особенностей курса. Раскрыта преемственность курса для дальнейшего обучения будущих учителей информатики
актуальным в настоящее время технологиям искусственного интеллекта.
Ключевые слова: программирование, язык программирования, Python, искусственный интеллект, профессиональная подготовка, проблема обучения, обучающий курс.
DOI: 10.32517/0234-0453-2019-34-6-26-33
Для цитирования:
Розов К. В., Подсадников А. В. Язык программирования Python в педагогическом вузе: от основ до искусственного интеллекта // Информатика и образование. 2019. № 6. С. 26–33.
Статья поступила в редакцию: 20 июня 2019 года.
Статья принята к печати: 6 августа 2019 года.
Сведения об авторах
Розов Константин Владимирович, аспирант кафедры педагогики и психологии профессионального образования, ассистент кафедры информатики и дискретной математики. Новосибирский государственный педагогический университет, Россия;
konstantin_dubrava@mail.ru; ORCID: 0000-0001-5231-8035
Подсадников Алексей Владимирович, старший преподаватель кафедры информатики и дискретной математики, Новосибирский государственный педагогический университет, Россия; cite2006@mail.ru
1. Особенности языка Python
История языка программирования Python начинается с 1980-х годов. Наиболее актуальная на
сегодняшний день третья версия языка выпущена
в декабре 2008 года [1]. В силу различных особенностей, которые выделяют Python среди других языков
программирования, применяющихся в образовательных целях, язык используется на различных уровнях
обучения как за рубежом [2], так и в России.
Особенностью языка программирования Python
является то, что, в отличие от многих используемых
в учебных заведениях языков программирования
(Pascal, С, C++ и др.), в нем используется полностью
динамическая типизация. Такой подход к типизации
26
избавляет от проблемы подбора типа данных при
решении задач.
Также отличительной чертой Python являются
его синтаксические особенности.
Во-первых, принятое в большинстве языков программирования требование заканчивать инструкции
символом «точка с запятой» в Python отсутствует.
Точка с запятой необходима только для разделения
двух инструкций, записанных в одной строке. Данная особенность позволяет уменьшить количество
ошибок, не связанных с правильностью решения
задачи. Часто с точки зрения понимания программного кода человеком использование точки с запятой
избыточно, так как в основном каждая инструкция
записывается с новой строки и нет видимой необ-
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ОПЫТ
Pascal
if a mod 2 = 0 then
writeln('Четное')
else
writeln('Нечетное');
Последние комментарии
1 день 6 часов назад
1 день 14 часов назад
2 дней 4 часов назад
2 дней 8 часов назад
2 дней 8 часов назад
2 дней 9 часов назад