Электронное портфолио учителя информатики, ориентированное на тему "Алгоритмизация" в базовом курсе информатики

В настоящее время весь мир, и Россия не исключение, переживает эпоху перемен. Происходят фундаментальные изменения в социально-политической и экономической сферах жизни. Стремительно возрастает объем новой научной информации и высокоинтеллектуальных технологий общественного производства. Конец XX и начало XXI века войдут в историю как время перехода человечества от индустриального к постиндустриальному и затем к информационному обществу. Процесс, обеспечивающий этот переход, получил название "информатизация". К нему относят создание, развитие и применение информационных средств и технологий, способствующих кардинальному улучшению качества труда и жизни людей. Процесс информатизации общества инициирует процесс информатизации образования, направленный на повышение качества содержания образования, а также внедрение, сопровождение и развитие новых информационных технологий во всех видах образовательной деятельности. Фундаментом информатизации является новая научно-естественная дисциплина информатика, только лишь начинающая выходить из этапа накопления и осмысления эмпирического материала. С учетом сегодняшнего понимания быстро меняющегося объема и содержания, изучаемых информатикой предметов и явлений объективной действительности, её определяют как область деятельности человека, связанную с изучением при помощи компьютеров общих свойств и структуры информации, закономерностей и принципов её создания, накопления, преобразования, передачи и использования.

Одними из ключевых понятий для информатики являются алгоритм и алгоритмизация. В узком смысле под алгоритмизацией понимают науку о разработке и анализе алгоритмов. В более широком смысле к ней относят также разработку и конструирование программ для компьютеров (программирование).

В педагогической информатике к алгоритмизации следует отнести также процесс обучения построению алгоритмов и программ и проектирование этого процесса как метода деятельностного познания. Именно на это широкое понимание алгоритмизации и опираются проведенные исследования. Школьники получают достаточные представления, умения и навыки, связанные с овладением наиболее общими компонентами алгоритмизации, которые на современном этапе развития общества начинают рассматриваться как естественное требование к части общей культуры каждого человека и называют алгоритмической культурой.

Но реалии сегодняшнего дня таковы, что многие выпускники педагогических вузов - будущие учителя информатики (математики и информатики) обладают недостаточными умениями и навыками алгоритмизации, а потому и уровень алгоритмической культуры выпускников школ оставляет желать лучшего, а подчас они просто оказываются функционально неграмотными. Поэтому у будущих учителей информатики должна быть сформирована алгоритмическая культура, широта кругозора, практических знаний и умений, необходимых для последующей качественной подготовки школьников, свободно ориентирующихся в современном, насыщенном алгоритмами мире, способных обеспечить информационную независимость страны. Отсюда и актуальность исследования. Все вышесказанное позволяет сделать вывод, что назрела настоятельная необходимость модификации традиционного курса информатики в школе путем насыщения его наиболее перспективными и методически оправданными универсальными методами решения широкого класса практических задач.

Проблема нашего исследования в том,как разработать электронное портфолио по алгоритмизации и применить его учителем на уроках информатики.

Объектом является процесс использования информационных технологий в организации труда учителя.

Предметом исследования - использование электронного портфолио в организации труда учителя при изучении алгоритмов.

Исходя из проблемы, мы выделили цель: разработать и внедрить в практику электронное портфолио, обеспечивающее использование информационных технологий в организации труда учителя.

Исходя из цели были сформулированы задачи исследования:

1) изучить возможности средств информационных технологий и изучить педагогические цели их использования;

2) разработать электронное портфолио учителя;

3) проверить эффективность разработанного портфолио на практике.

В соответствии с проблемой и целью мы выдвигаем гипотезу: если учитель будет грамотно использовать электронное портфолио, то это позволит облегчить труд учителя и будет способствовать повышению уровня профессионализма учителя.

1. Теоретические основы портфолио

1.1 Электронное портфолио. Состав, структура, функции и типы электронного портфолио

Нами было выявлено, что под термином "портфолио" понимается способ фиксирования, накопления и оценки индивидуальных достижений. Слово "портфолио" пришло из английского языка и означает - предмет для хранения и переноски письменных работ, документов и т.д. Слово "portfolio" в переводе с итальянского языка означает "папка с документами", "папка специалиста".

Слово "портфолио" не склоняется, словарь допускает использовать это слово в мужском и среднем роде.

Портфолио в переводе с французского означает "излагать", "формулировать", "нести" и "лист", "страница" или "досье", "собрание достижений" (Словарь иностранных слов).

По мнению Калмыковой И.Р. портфолио учителя - это набор материалов, демонстрирующий умение учителя решать задачи своей профессиональной деятельности, выбрать стратегию и тактику профессионального поведения и предназначенный для оценки уровня профессионализма работника (14).

По мнению Чошанова М.А. портфолио - это пакет работ индивидуума, который связывает отдельные аспекты его деятельности в более полную картину, или спланированная заранее индивидуальная подборка достижений индивидуума (27, с.35).

По мнению Кузнецова А.А. - это способ фиксирования, накопления и оценки индивидуальных достижений личности в определённый период его деятельности (17, с.108).

По мнению Красильниковой В.А. и Запорожко В.В. электронное портфолио учителя представляет собой сложный программно-методический комплекс, направленный на аккумуляцию созданных компьютерных средств обучения, распределённых информационно-образовательных ресурсов, нормативных документов, результатов педагогического опыта и достижений учителя, творческих работ учащихся и т.д.

Электронное портфолио учителя информатики - это целостность, представляющая собой совокупность различных отделов и разнообразных работ педагога, отражающих все стороны его педагогической деятельности. Электронное портфолио создаёт условия для самореализации и самовыражения учителя, рефлексии своей педагогической деятельности, формирования успешности и индивидуального профессионального роста (12).

Идея применения портфолио в школе возникла в 80-х годах в США в педагогических вузах штатов Южная Каролина (Т.М. Кьюз, Р.Л. Джонсон, С.А. Манро), Орегон (В. Спандел, Р. Килхан), Массачусетс (С.М. Глезер, С.Б. Браун), Нью-Гемпшир (Д.Х. Грейвес, Б.С. Сунстейн). Портфолио стало популярной идеей в Европе и Японии (2). В последние годы интерес к системе портфолио отмечен и в российском образовании. М.А. Чошанов предлагает портфолио как "альтернативную систему оценки" (27, с.49).

В 1997 году Т.М. Кьюз, профессор университета Южной Каролины, опубликовала книгу "Мера для меры", в которой представлен глубокий анализ разносторонних возможностей портфолио при изучении математики и оценивании уровня знаний учащихся. Книга являлась результатом анализа многолетней практической работы по исследованию портфолио (18, с.38).

В свою очередь, портфолио учителя - это набор материалов, демонстрирующий умение учителя решать задачи своей профессиональной деятельности, выбрать стратегию и тактику профессионального поведения и предназначенный для оценки уровня профессионализма работника.

Поисковый сервис в Интернете дает возможность оценить заинтересованность аудитории вопросами электронного портфолио (1).

Изучение сайтов, посвященных теме электронного портфолио дает представление о разнообразных подходах к определению электронного портфолио.

Встречаются авторы, которые трактуют электронное портфолио как набор документов, сформированных на компьютере.

Предлагается трактовка электронного портфолио преподавателя как форма интернет-поддержки его деятельности. По мнению автора, каждый преподаватель сталкивается с необходимостью создания учебно-методического пакета (портфолио преподавателя) по дисциплине, которую он ведет. Портфолио включает в себя описание и указания к ряду практических работ, методические материалы и рекомендации, обеспечивающие выполнение предложенных в работах заданий, материалы для аттестации и самоаттестации обучаемых, исследовательские и творческие работы (2).

На сайте по адресу http://design. gossoudarev.com/portfolio.html (3) автор дает следующее определение: "Под веб-портфолио понимается веб-страница или веб-сайт учителя, который используется им для хранения результатов проектно-исследовательской деятельности, личных достижений.

Заметим, что портфолио - это бумажный эквивалент, предъявляемый в виде папки с документами, а электронный портфолио предъявляется в виде файлов на магнитном носителе.

В состав портфолио учителя, кроме набора теоретических документов и рабочих материалов, могут войти:

общие сведения об учителе;

проверочные (контрольные, "срезовые") работы учащихся;

внеурочная деятельность по предмету;

отзывы и рецензии на творческие работы (достижения) сотрудников учреждений дополнительного образования, культуры и спорта;

проекты и творческие работы учащихся;

аудио - и видеоматериалы, фотографии и т.д.

Камзеева Е.Е. (17, с.132) предлагает следующую структуру электронного портфолио учителя.

Анкетные данные:

образование;

специальность;

стаж (общий и педагогический);

разряд;

сведения о повышении квалификации.

Методическая деятельность:

интересные разработки уроков;

разработки отдельных тем, тестов и контрольных работ;

публикации.

Работа с учащимися:

научно-исследовательская работа учащихся;

участие в конкурсах, олимпиадах;

разработки и сценарии внеклассных мероприятий;

интересные работы учащихся.

Самообразование:

участие в работе МО, семинарах;

участие в работах округа, города;

участие в экспериментальной работе.

Достижения учителя:

награды;

победители олимпиад и конкурсов;

творческие работы учителя.

Калмыкова И.Р. предлагает некий алгоритм формирования методической папки (портфолио) учителя. (14)

В структуру портфолио входят такие компоненты, как:

портфолио документов;

портфолио работ;

портфолио отзывов.

Портфолио документов содержит в себе информацию об авторе, о результатах его деятельности и об особенностях личности автора портфолио.

Портфолио работ включает в себя материалы, отражающие основные направления и виды деятельности: описание основных форм и направлений творческой активности, разработки педагога. Здесь важно продемонстрировать полноту, разнообразие и убедительность материалов, отражающие основные направления и виды деятельности, качество представленных работ.

Портфолио отзывов состоит из характеристик отношения учителя к различным видам деятельности: заключения, рецензии, рекомендательные письма, резюме, отзыв о работе в творческом коллективе.

По Калмыковой И.Р. (14) существует две функции портфолио: накопительная и модельная.

Накопительная функция - это набор теоретических документов и набор рабочих материалов.

Теоретические документы - это:

достижения учителя;

грамоты и сертификаты;

документы, подтверждающие повышение квалификации;

банк методических разработок, текстов выступлений, научных статей, публикаций.

Рабочие материалы - это:

рабочие программы учителя и тематическое планирование учебных курсов;

авторские или индивидуальные образовательные программы, рекомендованные различными органами управления образованием или структурами образовательного учреждения;

опорные конспекты уроков;

конспекты открытых уроков и мастер - классов;

тексты тестовых заданий: контрольных, лабораторных или практических работ;

дифференцированные задания для учащихся, карточками с заданиями и т.д.

Модельная функция отражает динамику развития учителя; показывает результаты самореализации; демонстрирует стиль преподавания и уровень компетенций учителя; помогает спланировать деятельность учителя.

При создании и наполнении электронного портфолио от учителя требуются умения конструировать, моделировать и проектировать свою профессиональную деятельность, учитывая требования, предъявляемые к разработке программно-методических комплексов (16, с.37).

Книга Т.М. Кьюз "Мера для меры" стала результатом анализа многолетней практической работы по исследованию портфолио. Опыт позволил автору говорить о разных типах портфолио в зависимости от его целенаправленности:

"Демонстрационный портфолио" - служит для итоговой оценки знаний учащихся по определённой теме и является собранием работ разного характера;

"Портфолио роста" - призван показать не столько конечный результат, сколько процесс его достижения;

"Инструментарный портфолио" - в нём чётко и доступно должен излагаться материал, сопровождающийся наличием интересных примеров и тренировочных заданий (20, с.118).

1.2 Теоретические основы алгоритмизации на уроке информатики в школе

1.2.1 Понятие "алгоритм"

Понятие "Алгоритм" занимает одно из центральных мест в современной науке.

Под алгоритмом понимают строгую и четкую систему правил, которая определяет последовательность действий над некоторыми объектами и после конечного числа шагов приводит к достижению поставленной цели (26).

Появление алгоритмов связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад (в 825 году) ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Джафар) Мухаммед бен Муса аль-Хорезми создал книгу по математике, в которой описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами. Эти способы и сейчас изучают в школе. Само слово "алгоритм" возникло в Европе после перевода на латынь книги этого среднеазиатского математика, в которой его имя писалось как "Алгоритми". "Так говорил Алгоритми", - начинали европейские ученые, ссылаясь на правила, предложенные Мухаммедом аль-Хорезми.

Алгоритмом стал называться любой способ вычислений, единый для некоторого класса исходных данных, например, нахождение производной функции. Впоследствии термин "алгоритм" стал общеупотребимым. В связи с этим возникает вопрос: можно ли построить общее и точное определение алгоритма (понятие "любой алгоритм"), например для того, чтобы, пользуясь им, различить, является ли алгоритмом какая-то совокупность указаний или нет? На уровне здравого смысла можно сказать, что алгоритм - это точно определенная (однозначная) последовательность простых (элементарных) действий, обеспечивающих решение любой задачи из некоторого класса. Однако данное утверждение нельзя принять в качестве строгого определения алгоритма, поскольку в нем использованы другие неопределенные понятия - однозначность, элементарность и пр. Понятие можно уточнить, указав перечень общих свойств, которые характерны для алгоритмов. К ним относятся:

1. Дискретность алгоритма означает, что алгоритм разделен на отдельные шаги (действия), причем, выполнение очередного шага возможно только после завершения всех операций на предыдущем шаге. При этом набор промежуточных данных конечен и он получается по определенным правилам из данных предыдущего шага.

2. Детерминированность алгоритма состоит в том, что совокупность промежуточных величин да любом шаге однозначно определяется системой величин, имевшихся на предыдущем шаге. Данное свойство означает, что результат выполнения алгоритма не зависит от того, кто (или что) его выполняет (т.е. от исполнителя алгоритма), а определяется только входными данными и шагами (последовательностью действий) самого алгоритма.

3. Элементарность шагов: закон получения последующей системы величин из предыдущей должен быть простым и локальным. Какой шаг (действие) можно считать элементарным, определяется особенностями исполнителя алгоритма.

4. Направленность алгоритма: если способ получения последующих величин из каких-либо исходных не приводит к результату, то должно быть указано, что следует считать результатом алгоритма.

5. Массовость алгоритма: начальная система величин может выбираться из некоторого множества.

Последнее свойство означает, что один алгоритм, т.е. одна и та же последовательность действий, в общем случае, может применяться для решения некоторого класса (т.е. многих) задач. Для практики и, в частности, решения задачи на компьютере, это свойство существенно, поскольку, как правило, пользовательская ценность программы оказывается тем выше, чем больший круг однотипных задач она позволяет решить. Однако для построения алгоритмической теории это свойство не является существенным и обязательным (24, с.238).

Понятие алгоритма, в какой-то мере определяемое перечислением свойств 1 - 5, нельзя считать строгим, поскольку в формулировках свойств использованы термины "величина", "способ", "простой", "локальный" и другие, точный смысл которых не установлен. В дальнейшем данное определение мы будем называть нестрогим (иногда его называют интуитивным) понятием алгоритма (13, с.74).

В дальнейшем под "алгоритмом" будем понимать всякое точное предписание, которое задает вычислительный процесс, начинающийся с произвольного исходного данного и направленный на получение полностью определяемого этим исходным данным результата.

1.2.2 Основные алгоритмические структуры

Основными алгоритмическими структурами являются:

следование;

ветвление;

цикл.

"Следование" - это часть алгоритма, в которой все команды исполняются одна за другой в порядке их записи.

Линейным называется алгоритм, выполнение шагов которого происходит последовательно в порядке возрастания их номеров. В схеме он изображается последовательностью вычислительных блоков и блоков ввода-вывода.

Конструкция следования:

            S1                            S2

"Ветвление" - это часть алгоритма, в которой выполняется либо одна, либо другая последовательность действий в зависимости от результата проверки условия.

Ветвлением (условием) называется алгоритм, в котором предусмотрено прохождение различных вариантов работы в зависимости от выполнения или не выполнения некоторого условия. В блок-схеме это условие записывается в ромб-блок сравнения.

Различают две формы ветвления:

полное;

неполное.

Конструкция полного ветвления:

                              Да        Условие        Нет

                  S1                                                   S2

Конструкция неполного ветвления:

                       Да                 Условие       Нет

                              S1                                                          

"Цикл" - это часть алгоритма, в которой некоторую последовательность действий необходимо повторить несколько раз.

Алгоритм циклической структуры - алгоритм, в котором предусмотрено выполнение одной и той же последовательности действий.

Циклом называется участок алгоритма, реализующий многократно повторяющиеся при различных значениях параметров однотипные вычисления (например, расчеты по одной и той же формуле), Алгоритм, содержащий цикл, называется циклическим.

Конструкция цикла «до»:

                    Да          Условие          Нет

                                     S1

В цикле «пока» тело цикла выполняется до тех пор, пока выполняется условие.

Конструкция цикла «пока»:

                   Да            Условие        Нет

                       S1

Циклический алгоритм позволяет существенно сократить объем программы.

Для организации цикла необходимо предусмотреть:

задание начального значения параметра цикла - переменной, которая будет изменяться при повторениях цикла;

изменение значения этой переменной перед каждым новым повторением цикла;

проверку условия окончания повторений по значению параметра и переход к началу цикла, если повторения не закончены.

Существует два вида циклов:

цикл "до";

цикл "пока".

В цикле "до" тело цикла выполняется определенное количество раз.

1.2.3 Способы описания алгоритмов

Рассмотрим три способа описания алгоритмов:

словесно-формульный (на естественном языке с использованием математических формул);

графический (блок-схема);

на языке программирования (программа).

Для наглядности рассмотрим пример решения квадратного уравнения с помощью всех трёх способов.

1 способ: словесно-формульный.

Пусть дано квадратное уравнение a*x² + b*x + c = 0.

Напишем алгоритм решения этого уравнения.

Начало.

Ввод A, B, C.

D = B² - 4 A C.

Если D < 0, то идти к п.6.

Если D > 0, то идти к п.8.

Действительных корней нет.

Идти к п.10.

X₁ = ( - B - ) / 2 А; X₂ = ( - B +) / 2 A.

Вывести значения X₁ и X₂.

Конец.

2 способ: графический (блок-схемный).

При блок-схемномописании алгоритм изображается геометрическими фигурами (блоками), связанными по управлению линиями (направлениями потока) со стрелками. В блоках записывается последовательность действий.

Данный способ по сравнению с другими способами записи алгоритма имеет ряд преимуществ. Он наиболее нагляден: каждая операция вычислительного процесса изображается отдельной геометрической фигурой. Кроме того, графическое изображение алгоритма наглядно показывает разветвления путей решения задачи в зависимости от различных условий, повторение отдельных этапов вычислительного процесса и другие детали.

Оформление в графическом описании должно соответствовать определенным требованиям.

Линии, соединяющие блоки и указывающие последовательность связей между ними, должны проводится параллельно линиям рамки. Стрелка в конце линии может не ставиться, если линия направлена слева направо или сверху вниз. В блок может входить несколько линий, то есть блок может являться преемником любого числа блоков. Из блока (кроме логического) может выходить только одна линия. Логический блок может иметь в качестве продолжения один из двух блоков, и из него выходят две линии. Если на схеме имеет место слияние линий, то место пересечения выделяется точкой. В случае, когда одна линия подходит к другой и слияние их явно выражено, точку можно не ставить.

Схему алгоритмаследует выполнять как единое целое, однако в случае необходимости допускается обрывать линии, соединяющие блоки.

Если при обрыве линии продолжение схемы находится на этом же листе, то на одном и другом конце линии изображается специальный символ соединитель - окружность диаметром 0,5 а. Внутри парных окружностей указывается один и тот же идентификатор. В качестве идентификатора, как правило, используется порядковый номер блока, к которому направлена соединительная линия.

Если схема занимает более одного листа, то в случае разрыва линии вместо окружности используется межстраничный соединитель. Внутри каждого, соединителя указывается адрес - откуда и куда направлена соединительная линия. Адрес записывается в две строки: в первой указывается номер листа, во второй - порядковый номер блока (23).

Блок-схема должна содержать все разветвления, циклы и обращения к подпрограммам, содержащиеся в программе.

Приведем таблицу с блоками, которые используют при написании алгоритма графическим способом (25).