Оқушыларды компьютерлік модельдеудің теориялық негіздеріне оқыту

ОҚУШЫЛАРДЫ КОМПЬЮТЕРЛІК МОДЕЛЬДЕУДІҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІНЕ ОҚЫТУ

Информатика пәні бойынша біліктілік мазмұнының міндетті төменгі деңгейіндегі «Модельдеу және рәсімдеу» желісі - ақпараттық жүйелер мен ақпараттық желілермен қатар информатиканың бастапқы курсының теориялық негізі болып табылады. Бірақ модельдеу тақырыбы таза теориялық негізде басқа тақырыптардан дербес өмір сүреді деп тұжырым жасау қате пікір болып табылады. Бастапқы курстардың көпшілігі модельдеуге тікелей қатысты, соның ішінде курстың технологиялық бағытына жататын тақырыптар да қатынасады. Мәтіндік және графикалық редакторлар, кестелік процессорлар мен компьютерлік презентациялар ақпараттық модельдермен жұмыс істейтін құралдар ретінде қарастырылады. Алгоритмдеу және программалау да модельдеуге тікелей қатысты. Яғни, модельдеу бағыты бастапқы курстардың басым бөліктерін байланыстырушы болып келеді.

Қазіргі уақытта информатика пәні оқушыларда әлемдік ақпараттық бейнені қалыптастыру мен компьютерлік техниканы және ақпараттық-коммуникациялық технологияны дамытудың теориялық негізі болып табылады. Ақпараттық-коммуникациялық құралдарының жеделдетіп дамуына байланысты сәйкес қолданбалы бағдармалық құралдар, офистік бағдармалар және т.б. өзгерістерін ескере отырып құрылады. Олардың көпшілігі информатиканы жоғарғы сыныптарда оқытудың мазмұнында ерекше мәнге ие. Сонымен бірге бұл мәселелерді ерте жастан бастап үйрету де қарастырылуда.

Мектептің білім мазмұнында информатиканы оқытудың жалпы мақсаттарын бөліп алуға болады:

- ақпараттық қоғам жағдайында оқушыларды жан-жақты даярлау;

- ақпараттық қоғам мен технологиялардың мүмкіндігіне бейімделген оқушыларды ақпараттық мәдениетке тәрбиелеу;

- информатиканың ақпаратты беру, түрлендіру және оны қолдану сияқты іргелі ұғымдарын оқушыларға меңгерту;

- әлемдік ғылыми бейнені қалыптастырудағы ақпараттық үдерістердің мәнін ашу және қазіргі қоғамның дамуындағы ақпараттық технология мен компьютерлік техниканың рөлі;

- оқушыларды компьютерді оқу үрдісіне, бағдарлы бағытқа тиімді және ұқыпты пайдалана білу дағдыларын қалыптастыру;

- мектептің оқу-тәрбие үдерісіне ақпараттық-коммуникациялық технологияны енгізу үшін жағдай туғызу.

Бұл мақсаттарға жету келесі мiндеттердi шешу арқылы жүзеге асады:

- ғылыми-дүниетанымдық көзқарастарын қалыптастыру (ғылыми-әлемдік бейнені құруда және оны тірі табиғатта, техникада, қоғамда ақпараттық үрдістердің мәні туралы біліммен қаруландыру; қоғамның дамуында, адам еңбегінің сипаты мен мазмұнын өзгертуде информатика мен есептеуіш техниканың мәні туралы білімдермен қамтамасыз ету);

- оқушылардың ойлау қабілетін дамыту (жеке жағдайда, алгоритмдік, әрекеттік және модульдік-рефлексивтік ойлау қабілетін дамыту);

- оқушыларды практикалық және бағдарлы бағыттарға даярлау (компьютермен жұмыс жасау ұстанымдары, ақпаратты беру тәсілдері және түрлі мәселелерді шешуде ақпараттық-коммуникациялық технологияның негізгі кезеңдері туралы білімдермен қамтамасыз ету; түрлі пәндік салаларда ақпараттық технологияны қолдану мен модельдеу және компьютерді түрлі практикалық міндеттерді шешуде сапалы, әрі тиімді құрал түрінде қолдану дағдыларын қалыптастыру).

«Информатика» пәнін оқытудың басты мақсаттары:

- оқушылардағылыми дүниетанымдық негіз қалыптастыру;

- оқушылардың ойлау қабілетін дамыту (дербес жағдайда алгоритмдік, әрекеттік және модульдік-рефлексивтік ойлау қабілетін дамыту);

- оқушыларға ақпараттандыру құралдарын, ақпараттық технологияларды меңгерту;

- оқушыларды өмірге, еңбекке және білімдерін жалғастыруға даярлау.

«Информатика» пәнін оқытудың басты міндеттері:

- Ғылымның негізін құрайтын үш ұғымның (зат, энергия және ақпарат) бірі болып есептелінетін, қазіргі таңдағы әлем бейнесін құрудың негізін құрайтын, ақпарат ұғымын қалыптастыру;

- Қоршаған ортаны жаңа ақпараттық тұрғыдан зерттеу көзқарасын қалыптастыратын ақпараттық үрдістері, табиғат, қоғам, техника аймақтарында қарастыру;

- Қоғам дамуында жаңа ақпараттық технологиялардың рөлін анықтау, қоғамның постиндустриялық ақпараттық сатыға өту кезеңінде адам еңбегінің мазмұны мен сипаттамасын өзгерту;

- Оқушылардың теориялық шығармашылық ой қабілеттерін арттыру;

- Тиімді шешімдер таңдай білуге бағытталған, оперативті ойлау деп аталатын жаңаша ойлай білуді қалыптастыру;

- Ақпараттандыру құралдары, ақпараттық технологиялар саласында білім, білік және дағдыларды қалыптастыру және оларды дамыту;

- Формальдау, модельдеу, компьютерлік тәжірибе және т.б ғылыми танымның жаңа әдістерімен қаруландыру;

- Оқушыларды еңбекке, кәсіби қызметке және т.б даярлау.

Информатиканы оқытудың басты мiндеттерi негiзiнде оқу бағдарламасында нақты дидактикалық мiндеттер айқындалады, оның iшiнде оқушыларды бiлiммен қаруландыру тәсiлдерiн үйрету аса маңызды болып табылады.

Компьютерлік модельдеу ақпараттық модельдеудің бір түрі болып табылады. Адам құрылатын модельдің бейнесін алдын-ала ойлағаннан соң оны іске асыруға ыңғайлы программалық құралдардың көмегіне жүгінеді. Яғни компьютерлік модель деп программалық орта көмегімен жүзеге асатын модельдерді айтамыз. Ал модельдеуді компьютерлік бағдарламалар көмегімен жүзеге асыруды – компьютерлік модельдеу деп атауға болады. Мысалы геометриялық модель (сурет, сызба т. б.) құру үшін – графикалық редакторлар, сөзбен сипатталатын модель үшін мәтіндік редактор, кестелік модельдер үшін электрондық кестелер немесе деректер базасын басқару жүйелері қолданылуы мүмкін. Кейде объектінің немесе процестің математикалық моделі құрылып оны ары қарай компьютерді зерттеу арнайы программалау тілдерінің көмегімен жүзеге асырылады.

Компьютерлік модельдер мен рәсімдеуде оқытудың мақсаты мен міндеттеріне тоқталсақ:

Негізгі мектептегі информатика пәнін оқытудың мақсаттары мен міндеттері:

Мектепте және мектептен тыс пәндік және тәжірибелік тапсырмаларды шешуде, ақпараттық және байланыстық технологияларды, қарапайым компьютерлік модельдерді қолдануда бастапқы біліктілік пен компьютерлік сауаттылықты жинақтауға дағдылану;

Негізгі мектептің оқу пәндерін және білім алудың негізгі сатысындағы пәндік бағдарламаларды зерделеуде информатика пәнінің әдістері мен ақпараттық технология құралдарын қолдануда қажетті дайындықты игеру, сонымен қатар еңбек нарығына қажет кәсіптік біліктілікті алуда: компьютер және басқа да ақпараттық технология көмегімен ақпараттың әр түрлі түрімен жұмыс істей білу, осы біліктілікті қолдана алуы: іздей білу, реттей алу, ақпаратты тарату және таныстыру, өзінің ақпараттық қызметін және нәтижесін алдын-ала жоспарлауы мен ұйымдастыра алуы сияқты қабілеттері сарапталады.

Әр саланың оқу пәндеріне жататын - мектеп баспасын шығару, ғаламторда мектеп парақшасын, виртуальды өлкетану мұражайын т.б сол сияқты ақпараттық және байланыс технологияларын қолданған жобаларды ашу сияқты жеке және топтық жұмыстарды орындауда тәжірибе жинақтау;

Әр түрлі тасушы құрылғыларында және ғаламтордағы ақпаратты қолдану;

Әлемнің ақпараттық көрінісін көрсетуге жататын бастапқы ғылыми ұғымдардың жүйелерін меңгеру, соның ішінде: ақпараттық жүйелер, технологиялар мен үдерістер жөнінде нақты ұғым туғызу; әр түрлі әлеуметтік және технологиялық жүйелердегі заңдылықтар мен ортақтықтарды, адамның ақпаратты қабылдауы және өңдеу механизмі, технологиялық және әлеуметтік жүйелер, заманау ақпараттық өркениетпен таныстыру;

Ақпараттық және байланыстық технологияларды қоғам және табиғатты танудың әдісі ретінде , табиғи және әлеуметтік құбылыстарды бақылаушы құрал және ақпараттық нысан ретінде қолдана білудің нәтижесімен таныстыру;

Ақпараттық саладағы танымдық қызығушылықтар мен зерделілік шығармашылық қабілеттерді дамыту;

Өркениеттің даму кезеңінің заңдылығына бағынатын ақпараттық қоғамның талаптарына сәйкес қызмет және өзін-өзі ұстау нормаларына сай тәрбиелеу;

Информатика курсының мақсаттары мен міндеттерін игеру жолында компьютерлік модельдеу басты роль атқаратындығы айқын. Мемлекеттік білім стандарты жоғарғы сыныптарда және негізгі мектептің бастапқы курсында ақпараттық модельдеуге жататын сұрақтарды оқытуды қадағалайды. Мысалы, информатика курсының үлгілік бағдарламасы «Рәсімдеу және модельдеу» тақырыбындағы үдеріс және нысанды модельдеу үлгілерін 8-сынып деңгейінде оқытқан жөн деп санайды. Бұл деңгейде сызбалық және кестелік модельдерді қолдану жайлы айтылады. Жоғарғы сыныптарда компьютерлік модельдеудің әлеуметтік, биологиялық және техникалық жүйелер - үдерістерімен байланысты әр түрлі түрін математикалық (санақтық), сызбалық, еліктемелік модельдер деңгейіндегі тақырыптарға кіріспе ретінде оқытады. Жоғарғы сынып оқушыларына компьютерлік модельдеуді тереңдете оқытудың тиімді әдісі - таңдамалы курстар.

Нысан, модель, модельдеу; рәсімдеу; ақпараттық модель, тапсырманы шешудің ақпараттық технологиясы; компьютерлік тәжірибе.

Бөлімді оқытудың соңында оқушылар білуге тиіс:

Бір нысанға арналған бір немесе бірнеше модельдің болуы;

Компьютерді қолдану арқылы ақпараттық технологияның тапсырмасын орындау деңгейлері;

Оқушылар жасай алуы керек:

Рәсімдеу және модельдеуге мысал келтіре алу керек;

Үдерістер мен нысандардың рәсімделген көрінісіне мысал келтіре білуі керек;

Жүйе және оның модельдеріне мысал келтіре білуі керек;

Компьютер көмегімен қарапайым ақпараттық модельдерді зерттей және құрастыра білуі қажет.

Информатиканың және ақпараттық технологиялардың жалпы негізгі білім берудің федералдық құрамы негізінде құрылған үлгілік бағдарламасында «Рәсімдеу және модельдеу» мағыналық бағытына 8 сағат бөлінеді. Бұл бағдарламада келесі сұрақтар оқытылады:

Компьютердегі үдерістер мен нысандарды модельдеу үлгілері, нағыз үдерістер мен жүйелер көрінісін рәсімдеу. Компьютермен басқарылатын модельдер.

Ақпараттық модель түрлері. Сызбалар. Екі өлшемді және үш өлшемді сызба.

Диаграммалар, жоспарлар, карталар.

Кесте - модельдеу құралы ретінде.

Басқарудың кибернетикалық моделі: басқару, кері байланыс.

Тәжірибелік жұмыстар:

1. Виртуалды компьютерлік зертханада тәжірибе қою және жасау.

2. Генеалогиялық отбасы тармағын құрастыру.

3. Автоматтық жобалау жүйесінде сызбалар мен кестелер құру.

4. Бақылау және өлшемдердің талдау қорытындысындағы программалау жүйесін қолдану арқылы компьютерлік модельді зерттеу және құрастыру.

5. Бақылау және өлшемдердің талдау қорытындысындағы динамикалық кестелерді қолдану арқылы компьютерлік модельді зерттеу және құрастыру.

6. Мамандандырылған геоақпараттық жүйедегі және электрондық кестедегі геоақпараттық модельді зерттеу және құрастыру.

Осыған байланысты «Рәсімдеу және модельдеу» бағыты келесі тақырыптарға бөлінеді:

Нысана. Нысана классификациясы. Нысана модельдері. 2 сағ.

Модельдер классификациясы. Модельдеудің негізгі деңгейлері. 2 сағ.

Тапсырманы формальді және формальді емес түрде орындау.

Рәсімдеудің негізгі қағидалары. 2 сағ.

Тапсырманы орындаудағы ақпараттық технология ұғымы.

Ақпараттық модельді құрастыру. 2 сағ.

Ақпараттық модельдеуді зерттеу кезінде орындалатын білім саласындағы тапсырмалар. Төменде көрсетілген тапсырмаларды шешу оқушылардың дүниетанымының жалпы дамуы мен қалыптасуына, әр түрлі пәндердің білімдерін біріктіруге, компьютерлік бағдарламалармен жұмысты кәсіби деңгейде орындауға әсер етеді.

Оқушылардың дүниетанымының қалыптасуы мен жалпы дамуы.

Ақпараттық модельдеуді оқытуда дамыту атқарымы орындалуы керек, осыған байланысты оқушылар тағы да бір қоршаған ортаны тану әдісі – компьютерлік модельдеу әдісімен танысады. Компьютерлік модельдермен жұмыс барысында жаңа білім, дағды мен ептілік қалыптасады. Осыдан бұрын алынған кейбір ақпарат нақтыланып және жүйеленіп, басқа қырынан қаралады.

Компьютер де, абстрактілі модель де қоршаған ортаны тануға мүмкіндік туғызады, кей кездерде адамның қызығушылығына орай басқара да алатындығын көрсету. «Компьютерлік графика» автоматтандырылған оқыту жүйесін әзірлеу әдістемесін жетілдіру, білім саласындағы негізгі мәселелердің қатарында болып, өзіндік арнайы ерекшеліктерімен сипатталады.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

1. В.И. Андреев. «Шығармашылық тұлғаның өзіндік дамуы мен тәрбиелеу диалектикасы» [Мәтін] / В.И. Андреев. – Казан қ.: Казан университетінің баспасы, 1988. - 238 б.

2. С.А. Бешенков. Информатика. Систематикалық курс. 10-сынып оқулығы [Мәтін] / С.А. Бешенков, Е.А. Ракитина - М.: Базалық курс зертханасы, 2001. - 432 б.

3. Л.И. Божович. Тұлғаның қалыптасу мәселесі. Д.И. Фельдштейн [Мәтін] / кіріспе баспасы.Д.И.Фельдштейн баспасы бойынша. 2-басылым М.: Тәжірибелік психология университеті, 1997. - 352 б.

4. А.И.Бочкин. Информатиканы оқыту әдістемесі: оқу құралы [Мәтін] / А.И. Бочкин. - Баспа.: Жоғарғы мектеп 1998. - 431 б.