Введение

     Что такое информатика? Как преподавать  информатику? Какими чертами должен обладать специалист в области информатики? Эти вопросы всегда волновали  российскую научную общественность. Одним из первых эти вопросы поднял еще в 70-80-х годах ХХ века академик А.П. Ершов в своих знаменитых статьях "Откуда берутся люди, способные создавать надежное программное обеспечение", "Программирование – вторая грамотность" и "О предмете информатики".

     Последовавшее бурное обсуждение вопросов преподавания информатики привело к созданию и внедрению государственных образовательных стандартов, отражавших существовавшее на тот момент понимание предмета информатики и соответствующих ему знаний. Наиболее распространенным стандартом обучения информатике был учебный план по специальности 220400, описанный в статье С.С. Лаврова, А.О. Слисенко и Г.С. Цейтина "Проект учебного плана специальности: "информатика и системное программирование" ("Микропроцессорные средства и системы", №4, 1985). Эта специальность просуществовала без значительных изменений до 2000 года, когда она была заменена похожей по содержанию специальностью 351500.

     Интересно отметить, что российские исследования в области обучения информатике  развивались в значительной мере самостоятельно и в некотором отрыве от мировых разработок. В то же время зарубежные усилия по стандартизации обучения информатике заслуживают самого пристального внимания. Самым значительным проектом в этой области, безусловно, является создание и обновление документа Computing Curricula ("Рекомендации по преподаванию информатики в ВУЗ-ах").

     Информатика (computing) - это широкая область исследований, которая не может быть сведена  к рамкам компьютерной наук и (computer science). Одного определения, охватывающего только "чистую" информатику, недостаточно для того, чтобы описать весь спектр вопросов, встающих перед колледжами и ВУЗ-ами при создании учебных планов по компьютерным дисциплинам. Для полноценного охвата всех областей и направлений информатики необходимо создать серию специальных определений.

     Информатика основывается на целом ряде дисциплин. ВУЗ-овское обучение информатике требует от студентов использования концепций из множества разнообразных областей. Все студенты, изучающие информатику, должны учиться объединять теорию и практику, понимать важность обобщения и абстракции, а также ценить хорошие инженерные решения.

     Быстрая эволюция компьютерной науки требует  постоянного пересмотра учебных  планов. Учитывая темп изменений в нашей дисциплине, обновление учебной программы раз в десять лет уже не является приемлемым. Профессиональные организации в области информатики должны организовать постоянный процесс пересмотра типовых учебных планов, который позволит оперативно обновлять устаревшие компоненты.

     При разработке типовых учебных планов по информатике необходимо учитывать изменения в технологиях, новые разработки в сфере педагогики, а также все возрастающую важность обучения на протяжении всей жизни (life-long learning). В такой быстро развивающейся области как информатика, учебные заведения должны оперативно перенимать передовые стратегии, реагируя на происходящие изменения. Учебные заведения должны не от ставать от прогресса как в области технологий, так и в области педагогики, даже несмотря на существующие ограничения в ресурсах. Кроме того, обучение и информатике в ВУЗ-е должно готовить студентов к дальнейшему самообучению на протяжении всей жизни, что позволит им двигаться в ногу со временем и быть способными разрешать сложные проблемы будущего.

Глава 1. Совокупность знаний по информатике

     Набор обязательных для изучения знаний должен быть уменьшен настолько, насколько  это возможно. По мере расширения дисциплины информатики, количество тем, обязательных для изучения, заметно увеличилось. За последнее десятилетие информатика разрослась до такой степени, что теперь уже невозможно добавлять новые темы без удаления старых. Считается, что в таких условиях лучшей стратегией является сокращение количества тем в наборе обязательных знаний. Поэтому определён минимальный набор обязательных курсов, включающий в себя только тот материал, который практически все преподаватели информатики признают необходимым для студентов, которые хотят желающих получить диплом в области информатики. В то же время необходимо понимать, что обязательные курсы сами по себе не могут составить полноценной учебной программы по информатике. Поэтому все учебные планы должны включать дополнительные факультативные разделы (разделы по выбору), хотя данный отчет и не определяет, какие именно. Факультативные разделы, скорее всего, будут отличаться в зависимости от конкретного учебного учреждения, специализации и личных предпочтений каждого студента.

     При разработке учебных планов по информатике  для ВУЗ-ов, одним из первых шагов является определение и организация материала, который соответствовал бы необходимому уровню преподавания для получения минимального набора обязательных знаний в каждой из следующих областей:

     Дискретные  структуры – 20 часов

     Основы  программирования

     Алгоритмы и теория сложности

     Архитектура и организация ЭВМ

     Операционные  системы 

     Распределенные  вычисления

     Языки программирования

     Взаимодействие  человека и машины

     Графика и визуализация

     Интеллектуальные  системы 

     Управление  информацией

     Социальные  и профессиональные вопросы программирования

     Программная инженерия

     Методы  вычислений

     Совокупность  знаний по информатике организована в виде трехуровневой иерархической  структуры. На верхнем уровне иерархии находится область, представляющая собой отдельную область часть дисциплины информатики.

     1.1 Вводный курс информатики

 На протяжении всей истории компьютерного образования, структура курса по информатике  была предметом горячих споров. За эти годы было предложено много стратегий, которые имеют как ярых сторонников, так и противников. Подобно проблеме выбора языка программирования, обсуждение стратегии построения вводных курсов по информатике слишком часто принимает характер религиозной войны, которая создает больше дыма, чем огня.

     Истина  заключается в том, что еще  не было найдено ни одной идеальной  стратегии, и каждый подход имеет свои сильные и слабые стороны. Учитывая текущее положение дел в данной области, можно сказать, что ни один универсальный подход не будет успешным во всех ВУЗ-ах. Так как вводные программы сильно различаются по своим целям, структуре, ресурсам и предполагаемой аудитории, то нужен ряд альтернативных стратегий, проверенных на практике.

     В такой динамично меняющейся науке, как информатика, для повторения успеха необходимы постоянные педагогические нововведения. Данная глава рассматривает вводную фазу базового учебного плана, во время которой студенты впервые сталкиваются с изучением информатики на уровне ВУЗ-а.

     1.1.1 Роль программирования во вводном курсе

     Одним из наиболее горячо обсуждаемых вопросов в преподавании информатики является роль программирования во вводном учебном плане. На протяжении всей истории существования дисциплины большинство вводных компьютерных курсов фокусировались преимущественно на выработке навыков программирования.

     Умение  программировать является необходимым  навыком для всех студентов, изучающих информатику. Овладение программированием в начале курса обучения гарантирует, что студенты имеют необходимые знания при переходе к основным и углубленным курсам.

     Информатика стала академической дисциплиной  достаточно поздно, и к этому моменту в большинстве ВУЗ-ов уже появились вводные курсы по программированию, предназначенные для самого широкого круга слушателей. Поэтому к началу разработки учебных планов преподавания информатики вводные курсы уже однозначно воспринимались как "профессиональные курсы", ибо изначально программирование рассматривалось, в первую очередь, как инструмент. Таким образом, курсы по информатике зачастую строились как развитие существующих курсов по программированию, у которых никогда не было возможности развиться в более разностороннее введение в информатику как самостоятельную дисциплину.

     Однако, подход с ориентацией на программирование имеет несколько недостатков. Вот  наиболее часто приводимые возражения против такого подхода:

     Концентрация  на программировании за счет исключения других вопросов дает студентам ограниченное понимание дисциплины, укрепляя, таким образом, общее заблуждение, что "информатика тождественна программированию".

     Теоретические темы, которые должны укреплять понимание  студентами практического материала, откладываются до более поздних этапов в обучении, когда они уже не имеют такой непосредственной значимости. Эта проблема имеет последствия как для студентов, специализирующихся в информатике, так и для студентов других специальностей. Студенты, прослушивающие только вводные курсы, лишаются понимания концептуальных основ, лежащих в основе революционных технологий, изменяющих наше общество. Что же касается студентов, специализирующихся в области информатики, тот факт, что теория не излагается в самых начальных курсах, укрепляет многих из них в необъективном мнении, что теория не имеет никакого отношения к их образовательным и профессиональным нуждам.

     Курсы по программированию зачастую сконцентрированы на синтаксисе и особенностях языка программирования. Это приводит к тому, что студенты больше концентрируются на этих относительно неважных деталях, чем на базовых алгоритмических навыках. В связи с этим многим студентам не удается осознать существование алгоритмической модели, выходящей далеко за рамки отдельных языков программирования. Более того, сосредоточенность на механистических деталях конструкций программирования чаще всего приводит к тому, что студенты вынуждены постигать содержательные моменты программирования методом проб и ошибок. Соответственно, такие курсы заставляют студентов, находящихся еще в самом начале своей академической карьеры, самостоятельно барахтаться в глубоком море программирования.

     Вводные курсы программирования зачастую чрезмерно  упрощают процесс программирования, чтобы сделать его доступным для начинающих студентов. В результате, проектированию, анализу и тестированию уделяется недостаточно внимания, зато очень много внимания уделяется более простому процессу кодирования. Из-за этого студенты слоны переоценивать свои владение навыками программирования, что скрывает от них фундаментальные проблемы, которые будут мешать им в восприятии различных видов проблем и поиске решений.

     Курсы интенсивного обучения программированию ставят в невыгодное положение студентов, которые не имеют большого опыта в области компьютеров, создавая впечатление у тех, кто ранее пользовался компьютерами, что они знают больше, чем в действительности. В результате, студенты-новички в информатике зачастую просто не справляются с потоком информации, в то время как студенты с некоторыми предварительными знаниями чаще всего ограничиваются развитием своих плохих привычек.

     Подходы "с ориентацией на программирование" могут привести студентов к убеждению, что написание программы является единственным подходом к решению проблем с использованием компьютера. Однако в последнее время мощь и функциональность прикладных программ существенно увеличились, и студентам необходимо осознать, что подобные средства могут быть очень эффективными инструментами решения задач без использования классического программирования. Это соображение особенно важно для студентов, специализирующихся в других дисциплинах, так как их способности к решению задач и оценка собственных возможностей могут быть значительно улучшены путем обучения современным программным продуктам.

     Несмотря  на перечисленные недостатки, модель "с ориентацией на программирование" доказала свою исключительную жизнеспособность.

     Знание  программирования являются необходимым  условием для многих углубленных  курсов по информатике. Учебные стратегии, откладывающие изложение основных навыков программирования, усложняют студентам возможность прослушивать столько углубленных курсов, сколько им, возможно, хотелось бы.

     Многим  студентам программирование нравится больше, чем другие аспекты информатики. Поэтому курсы, базирующиеся на программировании, имеют тенденцию привлекать больше студентов к изучению информатики.

     Курсы по программированию дают навыки и  тренинг, необходимые для студентов, их будущих работодателей, а также факультетов, не имеющих отношения к информатике.