Введение

Настоящий отчет выполнен по результатам совместной экспериментальной работы школьников 12-16 лет, студентов и преподавателей вузов, учителей школ и научных сотрудников НИИ. Основной задачей эксперимента была разработка и апробация программного и методического (психолого-педагогического) обеспечения различных фрагментов школьных учебных предметов в условиях Международной компьютерной школы (МКШ).

"Деятельность и мышление, мышление и деятельность - вот итог всей мудрости. Оба должны неустанно двигаться в жизни взад и вперед, как выдыхание и вдыхание. Кто делает для себя законом испытать деятельность мышлением, а мышление - деятельностью, тот не может заблуждаться, а если и заблудится, то скоро вернется на верную дорогу." Этому принципу И.В.Гете пытались следовать и мы, авторы проекта Международной компьютерной школы, проходившей в г.Дубне.

Компьютеризация жизненно необходима нашему образованию. Есть множество различных путей ее осуществления, но общая их беда, пожалуй, даже не в остроте и неразрешимости технических, финансовых и организационных вопросов, а в том, что ныне принято называть "неявным сопротивлением человеческого фактора" прогрессу. Понятно, что природа такой "оппозиции" инновациям в конечном счете имеет экономические основания, однако попробуем быть чуткими и за всеобщей российской "обломовщиной" рискнем различить истинно человеческое неприятие новой интеллектуальной кабалы. Пусть даже и с супер-современным, эргономически притягательным ликом цветного дисплея. Расширяя возможности человека в плане ликвидации рутинных функции, компьютер в известной степени закрепощает мышление исследователя, подчиняет его своеобразной компьютерной логике, имеющимся программно - языковым стереотипам: "чему ты господин, тому и раб". Это состояние довольно остро переживается в большинстве отраслей человеческой культуры. Видимо, повсеместная (в том числе и на Западе) проблема компьютерного освоения действительности и сопутствующая ей невысокая эффективность научно - исследовательского (а не утилитарно-бытового!) использования компьютера, могут быть сняты в том случае, когда человеком эта особая логика осознана, и в процессе решения задачи компьютер выступает как средство, подчиняясь законам постановки и достижения целей. Такое кредо совершенно естественно в нынешней общественной ситуации, когда и теория и практика народного образования обнаруживают полное бессилие в попытках вписать мощное тело компьютеризации в развалины средней общеобразовательной школы. Печально также, что совершенствование технической и материальной базы компьютеризации в школе не выправляет, а усугубляет это положение, поскольку не ориентированно на перемены в содержании учебных предметов и торжество новых методов обучения. А без этого реанимация школы немыслима...

Понятно и то, что силами одних теоретиков и практиков педагогики эти актуальнейшие проблемы не решить. Необходимо участие самых широких кругов научной общественности, кому близки интересы нашего образования. Это и привело нас - неформальный научно-исследовательский-педагогический коллектив "естествоиспытателей", "технарей" и "гуманитариев" - в Дубну под знамена МКШ с лозунгом "Программное и методическое обеспечение для школы - руками школьников".

МКШ задумывалась нами как этап апробации целого ряда предположений концептуального характера.

Во-первых, "международность" позволяет сопоставить уровень интеллектуальной и компьютерной грамотности школьников разных стран и национальностей, проследить естественное преодоление языковых и этнических барьеров, отработать схему управления творческим разновозрастным коллективом, решающим общие задачи.

Во-вторых, "компьютерность", рассматриваемая нами в широком контексте освоения методов моделирования самой предметности мира, ключевых понятий учебных предметов, дает возможность школьникам осуществлять реальную социально - значимую деятельность. Перед компьютером равны все: и дошколята, и академики. Это обстоятельство является весьма притягательным для детей, а россыпь понятий и интеллектуально-мировоззренческих задач в науках цикла "computer science" становится доступной и содержит в себе развивающий эффект. Освоение "Информатики", начиная с программирования (как оно сейчас повсеместно происходит) и без поддержки "онтологического" осмысления школьниками предметной действительности, без освоения пространства научных моделей, технократизирует и угнетает их мышление. Задача иного подхода к содержанию образования состоит в том, чтобы ввести систему понятий одновременно с теорией и практикой моделирования. Тогда реализация модели в компьютерной программе становится для учащегося закономерным и естественным шагом.

В-третьих, полагая, вслед за Э.В.Ильенковым, Д.Б.Элькониным, П.Я.Гальпериным, В.В.Давыдовым и др., что школы должна учить мыслить, МКШ открыла перспективы для раздумий и взрослым и детям. Для взрослых это возможность создать и проверить в обозримые сроки содержательно-методический фрагмент научного знания, переложенный на язык моделирования и трансформированный в учебную компьютерную программу. ДЛя школьников - это возможность решить цикл задач в предметной области, затем в моделировании самой области и наконец, в составлении программы, реализующей полученную модель. Таким образом МКШ - это экспериментальный полигон для эффективности возможных путей компьютеризации среднего образования.

В-четвертых, МКШ должна иметь конкретный продукт - фрагменты учебных программ, наиболее точно определяемые по жанру как компьютерный практикум по различным учебным предметам. Соответственно анализ их продуктивности также вошел в состав работы школы.

Разумеется, намеченный эксперимент потребовал солидной научной и методичесткой подготовки. В рамках секции "Компбютер и познание" Международного компьютерного клуба на постоянно действующем семинаре была осуществлена разработка модели МКШ и ее науной программы. В качестве основной единицы работы МКШ выступил "проект" как совместная деятельность (учеба, работа, отдых) преподавателя - автора проекта (как правило, это были сотрудники ведущих НИИ и вузов), студентов - помощников, обеспечивающих техническую часть проекта, школьников - исполнителей проекта. Таким образом, ячейка проекта представляла группу в 4-9 человек.

Проект на стадии подготовки - а она началась в январе - неоднократно докладывался на семинаре, корректировался и в итоге должен был содержать следующие структурные элементы: цель проекта (формулировка и обоснование); определение места соответствующего учебного фрагмента в системе учебных предметов в нынешней и предполагаемой системе дисциплин); система учебных задач; характеристика развивающих возможностей самого проекта и создаваемой учебной программы; диагностика наличного и конечного (по окончании школы) уровня осведомленности школьников в данном предметном разделе, области моделирования и в возможностях компьютерной техники. "Проектная" схема проведения школы потребовала развития особых организационных форм сотрудничества детей и взрослых, и в результате оказалась довольно эффективной. После утверждения семинаром намеченных проектов (их было 14), их аннотации были посланы для ознакомления участникам МКШ и на первой пресс-конференции в школе каждый автор проекта излагал свой замысел и "вербовал" себе команду помощников и исполнителей.

Принципы формирования научной программы МКШ.

В качестве концептуальной основы для проведения МКШ были намечены идеи, разрабатываемые П.Я.Гальпериным, Д.Б.Элькониным, В.В.Давыдовым и др. в русле теории планомерно - поэтапного формирования умственных действий, а также идеи "педагогики сотрудничества". В первую очередь целью предполагаемых проектов являлся пересмотр традиционного содержания фрагментов школьных учебных предметов, который был проведен по ряду направлений.

Каждый учебный предмет (раздел, тема) должен отражать логику научного мышления, образовываться через раскрытие исходной базовой "клеточки" (единицы) материала и выступать как целостная система понятий. Движение учащегося в учебном предмете предполагает восхождение от абстрактного к конкретному и самостоятельное развертывание доступной для осмысления исторической эволюции (а также и революции) основных понятий данной предметной области. (Обычно как логика построения учебного предмета, так и цель и смысл изучаемого материала скрыты от ученика, он принимает их необходимость и данность "на веру", без должного личного обоснования, не выводит их из действительных отношений природы и обстоятельств развития человеческого знания).

Освоение предмета означает при таком подходе формирование мышления (физического, химического, исторического и т.д.), причем понимание "Информатики" как фундаментальной отрасли науки может существенно изменить расстановку школьных дисциплин. Освоение гносеологического содержания "Информатики" предполагает формирование научного мировоззрения, овладение методами формализации и алгоритмизации знаменует новый этап в развитии мышления школьника, а постижение основ прикладной компьютерной грамотности означает его готовность в качестве квалифицированного пользователя включиться в компьютерную технологию. Настоящая ситуация в образовании решительно требует преодолеть разрозненность учебных предметов, консолидировать их, и, на наш взгляд, особая системообразующая функция в этом процессе могла бы быть возложена именно на информатику. При этом еще раз подчеркнем, что саму информатику не следует трактовать как отрасль программирования, а напротив, вернуть ей изначально присущее и зафиксированное в названии предназначение науки о предельных формах (ин-форма, содержащийся в форме).

Автономность и изолированность учебных предметов друг от друга приводят в конечном счете к ущербной мировоззренческой позиции ученика, когда, например, прежде чем решить задачу, ему необходимо указать по какому предмету - физике, химии или математике эта задача, намекнуть по какой теме она, чтобы он смог вспомнить соответствующую формулу, а также подсказать, в какой примерно форме может быть ответ, чтоб ученик не очень пугался.

От этих, а также многих других атавизмов бесстстемного строения учебного курса крайне трудно избавиться, если не ставить принципиальной целью среднего образования формирование целостного научного мировоззрения. Каждый предмет, равно как и каждая наука, имеет свою особую логику развертывания и стремится к автономности. Столь же сильна и тенденция к синтезу наук. Эти полярные логики и тенденции должны быть открыты учащемуся, причем не через хаотическую картину взаимосвязей фактов и объяснений в естествознании (как зачастую делается в научно - популярной литературе и телевизионных передачах), а через диалектическое движение предмета в природе и общественном познании, через столкновение подходов и точек зрения, через естественную, революционную, а не искусственно-обывательски-эволюционную модель научного развития. Своеобразие текущего момента заключается в том, что бурный прирост информатики и арсенала методов моделирования происходит на фоне обострения автономных и синтетических направлений научных отраслей. По-видимому, не имеет смысла переоценивать влияние информатики на эти процессы, хотя активное привлечение аппарата информатики в области оформившегося (сложившегося) научного знания вызвало их существенное обновление, "переоткрытие", переосмысление многих проблем, что особенно заметно на материале прикладных задач.

Каждой научной дисциплине свойственно свое особое сочетание формализованных и неформаллизованных методов моделирования явлений, доказательных и объяснительных процедур и т.д., однако лишь информатика как субъект предельной формализации легко и естественно восстанавливает межпредметные связи, преодолевает предметные и концептуальные границы, обогащает различные области научного познания и в этом беспредельном и прогрессирующем процессе утверждает и обогащает сама себя. Такого рода центральное положение в соообществе наук может быть эффективно воспроизведено и при построении системы системы учебных предметов. Образуются как бы два плана: с одной стороны, раскрытие первоначальной абстракции - "клеточки", единицы, предмета каждой науки, а с другой, - параллельное движение в освоении методов и средств формализации, в первую очередь - математических, без которогофактически невозможно движение самой науки. Многообразие возможностей формализации уже само по себе требует рефлексии и осознанного представления моделирования как особой реальности. Развивая известный тезис Э.В.Ильенкова "Школа должна учить мыслить!", полагаем, что культура мышления нашего современника должна основываться на максимально корректном использовании формализованных и неформализованных методов познания. Иными словами, наш ученик должен не закрывать предмет уже известной и отработанной формулой, а четко представляя ограничения, свойственные любой формуле, любому методу, открывать предмет в многообразии его проявлений и опосредований, в средоточии адекватных и разнообразных методов.

Основой проекта МКШ в области методического обеспечения является использование прогрессивного опыта педагогического мастерства ведущих учителей новатров, глубокий психолого-педагогический анализ позволит дать адекватную оценку и в дальнейшем использовать опыт зарубежных концепций компьютеризации (в значительной мере эта работа уже проведена). Принципиальными для нашего подхода являются два положения: во-первых, смена традиционной педагогической парадигмы, когда учитель есть своего рода "хранитель знаний" и весь процесс обучения сводится к непрерывному рассказу и показу учителем тех или иных фрагментов осваиваемой учеником деятельности. Этот процесс крайне неэффективен, поскольку практически не предполагает того результата, который особенно необходим в условиях современного развития науки и культуры, а именно: чтобы ученик был лучше учителя. Такая цель может быть достигнута при условии, если учитель является организатором учебной деятельности ученика, т.е. когда необходимо с методической точки зрения он меняет свое амплуа с "лектора-ментора" на "коллегу", "помощника", "контролера" и т.д. Иными словами, ведущей ролью учителя в обучении должно стать деликатное посредничество между учеником и различными системами знания. Итогом здесь может быть активное освоение учениками способов самостоятельной работы.

Во-вторых, при такой организации учебного взаимодействия наиболее продуктивно использование компьютера как средства познания. Освоение различных форм, приемов и способов моделирования в изучаемых предметных областях может вестись одновременно с раскрытием школьником компьютерных возможностей.

И, наконец, помимо содержательного и методического аспектов работы, важнейшим элементом научной программы стало фактическое проведение проведение эксперимента (МКШ как эксперимент), предусматривающего широкое варьирование предметности (различных учебных предметов, учебных задач, фрагментов материала и т.д.), варьирование субъектов исполнения (преподавателей, учеников, студентов), варьирование форм и методов работы и т.д. Условием выполнения каждого проека являлось практическое ведение мониторинга по основным психолого - педагогическим показателям.

Таким образом, апробация выдвинутых предположений велась в МКШ сразу по ряду направлений в соответствии с логикой комплексного пилотажного психолого - педагогического эксперимента.

Краткая характеристика проектов МКШ-I

Всю совокупность проектов МКШ можно достаточно условно разбить на три группы: группа проектов физико-математического цикла, группа естественнонаучных и гуманитарных проектов и группа проектов, связанных с поиском эффективных форм начального обучения компьютерной грамотности.

Первая группа проектов предполагала достаточно традиционное использование компьютера для моделирования физических процессов и явлений. Цель каждого из проектов - освоение школьниками методов и средств моделирования в рамках физического метода исследования. В основе этого метода со времен Ньютона лежит допущение о возможности изучения окружающей действительности с помощью схематических представлений, допускающих математическую интерпретацию (то, что в последние десятилетия начали называть математическим моделированием).

Для реализации этой цели были выбраны задачи моделирования управляемого движения таких объектов как килевая парусная яхта, самолет и автомобиль. В процессе решения этих задач учащиеся должны были сделать следующее:
- разработать физическую модель управляемой системы, определить необходимый минимальный набор существенных факторов и взаимосвязь между ними, а также степень их влияния на параметры движения;
- разработать математическую модель управляемой системы;
- найти приемлемый алгоритм решения модели;
- создать необходимое программное обеспечение;
- разработать дружелюбный интерфейс пользователя;
- выполнить ряд исследований по определению зависимости эксплуатационных характеристик управляемых систем от основных конструктивных параметров.

Разработанные прикладные программы могли бы стать средством первоначального обучения, позволяющим получить первое представление о физических законах движения, управлении движением рассматриваемых объектов.

ПРОЕКТ "ПАРУС". Цель - разработка программы моделирования движения килевой яхты.

За время работы школы участникам проекта удалось разработать простую физическую модель движения яхты, отражающую основные особенности этого процесса, и соответствующую ей математическую модель. В процессе этой работы учащиеся получили первые представления о методике применения ПЭВМ для решения подобных задач, численных методах решения уравнений движения, способах экстраполяции функций, влиянии шага интегрирования на сходимость решений и т. д. Наибольшую сложность представляла разработка физической модели движения яхты. Проведенный входной контроль показал также, что весьма трудным является планирование последовательности действий, необходимых для решения физической задачи. Меньше всего проблем возникло при написании программ для ПЭВМ, что объясняется хорошей программистской подготовкой двух из четырех участников проекта.

Физическая модель, реализованная при работе над содержательной частью проекта, достаточно упрощена и отражает лишь основные особенности взаимодействия одномачтовой парусной яхты с водой и воздухом. Эта модель учитывает динамику движения только в горизонтальной плоскости и позволяет исследовать поведение яхты при отклонении руля, изменении угла установки паруса и влияние отдельных конструктивных элементов (длины корпуса, площади паруса и руля, а также положения мачты) на ходкость и управляемость яхты.

С учетом индивидуальных склонностей учащихся, были разработаны две версии прикладной программы :с использованием системы Turbo Pascal 3. 0 для ПЭВМ "Yamaha MSX-1" и системы Turbo Pascal 5. 0 для ПЭВМ "ПРАВЕЦ-16". Обе программы снабжены минимальным интерфейсом пользователя, достаточно полно прокомментированы и в существующем виде могут быть использованы при наличии минимального руководства для пользователя. Контрольная версия программы была написана на языке BASIC-MSX.

Существующие версии программ представляют пользователю следующие возможности: - наблюдать за движением яхты в пределах акватории "с высоты птичьего полета"; - наблюдать за положением паруса, руля, направлением ветра в масштабе яхты с точки зрения члена экипажа; - изменять положение руля, паруса и площадь паруса путем нажатия соответствующим образом определенных клавиш.

Разработанные программы могут быть использованы в составе компьютерного практикума при изучении такого раздела курса физики как "Механика" (движение тела под дейтсвием суммы сил при наличии сопротивления среды).

ПРОЕКТ "САМОЛЕТ". Цель - создание программы, которая бы не только моделировала взлет, полет и посадку самолета, но и помогла пользователю, работающему с ней, получить начальные сведения из области аэродинамики. Исходя из этого, авторы проекта предполагали создать "игрушку"- тренажер, с которым было бы интересно работать школьнику, а также предусмотреть возможность использовать ее как серьезную обучающую программу. Из первого коллективного обсуждения задачи выяснилось, что ребята раньше практически не работали с компьютером, и это вызвало значительные сложности в дальнейшей работе. В отличие от других проектов в проекте "Самолет" не было явного разделения функций между участниками, однако школьники прошли вместе все стадии решения поставленной задачи - с разработки математической модели до ее реализации на компьютере с помощью конкретного алгоритмического языка.

Результат напряженного труда участников проекта - программа, которая позволяет моделировать взлет и полет самолета. Однако говорить об использовании данной программы в курсе физики средней школы несколько преждевременно. Очевидно, что она нуждается в серьезной доработке. Сами участники проекта считают, что не потратили время даром, а двое из них высказали желание работать над ней в дальнейшем. Кроме того, ребята получили первый опыт работы с ПЭВМ и освоили новый язык программирования.

ПРОЕКТ "ПУШКА". Основная цель - создание законченного программного продукта, который впоследствии можно было бы применить не только как наглядное пособие по физике, но и как мощный инструмент физического практикума.

В ходе решения задачи участники проекта разделились на три группы:
- группа "физиков", занимающаяся разработкой физической модели изучаемого явления;
- группа "математиков", на которую была возложена задача преобразования полученных "физиками" уравнений в форму, наиболее удобную для реализации на компьютере, а также составление алгоритма решения поставленной задачи;
- группа "программистов", которая занималась проблемами ввода/вывода информации в удобной форме.

Все три группы активно работали с компьютером на всех стадиях разработки проекта.

В ходе работы была написана и отлажена программа моделирования движения материальной точки и полета тела в поле действия силы тяжести с учетом сопротивления окружающей среды. Эта программа, являясь в настоящий момент законченным продуктом, по замыслу авторов должна занять важное место в процессе изучения курса физики в средней школе. Её можно использовать как в шестых-седьмых классах при изучении кинематики, так и в более старших классах при изучении динамики и основ аэродинамики.

ПРОЕКТ "АВТОМОБИЛЬ". Цель - овладение методикой применения ПЭВМ при моделировании динамической системы "автомобиль - внешняя среда". Конечным продуктом работы должна быть программа моделирования, позволяющая учитывать влияние конструктивных параметров автомобиля и получать зависимости эксплуатационных свойств от параметров внешней среды. Совместно со школьниками были проанализированы возможные способы моделирования. Для реализации на ПэВМ была выбрана простейшая модель. Автомобиль рассматривался как материальная точка, находящаяся под действием сил трения и сопротивления воздуха. Модель дороги состояла из отрезков прямых и дуг окружностей. Управляющими параметрами были выбраны: расход топлива и угол поворота руля. При этом полагалось, что угол отклонения продольной оси автомобиля пропорционален углу поворота руля, кривизна поворота пропорциональна углу поворота руля, дорога не имеет неровностей. Учитывались ограничения: на силу тяги, которая не должна превосходить максимальную силу трения покоя, действующую на автомобиль, на скорость, при которой на определенном радиусе кривизны нет проскальзываания.

Самостоятельная разработка модели встретила трудности, поэтому в итоге, модель была предложена преподавателем. Математическая модель и алгоритм расчетов по модели разработаны совместно со школьниками. Работа была разбита на следующие этапы:
- ввод исходных данных;
- имитация "внешней среды";
- моделирование объекта(автомобиля);
- управление объектом;
- расчет кинематических параметров;
- выбор системы отсчета;
- графическое отображение информации.

Инструментальным языком был выбран Паскаль, как наиболее удобный для реализации блочных конструкции. В процессе решения конкретных задач основы его были усвоены школьниками достаточно легко. Каждым участником самостоятельно разработано и отлажено по несколько процедур.

ПРОЕКТ "КОСМИЧЕСКИЙ РАЗВЕДЧИК". Перед группой была поставлена задача по доставке космического зонда (спасателя, разведчика) в заданный район Вселенной и проведении в этом районе необходимых работ - аварийных, исследовательских. Предполагалось, что в ходе её решения будет конкретизирована постановка, скорректировано содержание и уточнены совокупности тех более простых задач (проблемных ситуаций), разрешая которые школьники освоят существенные понятия и отношения данной предметной области в их взаимосвязи.

Для решения задачи о "Космическом разведчике" учащимся необходимо было точно сформулировать задачу; выбрать критерий оптимальности перелета ( связанный со структурой пространства и времени); построить способ описания поля взаимодействия; понять особенности реального взаимодействия космических объектов и их внешнее проявление, в том числе на примере реальных звездных систем.

В первые полторы недели основной формой работы над проектом была дискуссия. Все участники проекта высказывали свободно свою точку зрения по обсуждаемому вопросу. При этом роль руководителя и ассистентов в основном сводилась к управлению дискуссией: учащимся по ходу обсуждения задавались вопросы, подчеркивающие либо неудачность их гипотез, либо их сильные стороны.

Следует отметить, что ассистенты (а ими были студенты ведущих вузов страны), приняли такую роль учителя не сразу. Сначала они пытались познакомить учащихся с правильными результатами сами, оставив им только техническую часть работы. Однако, после того, как исполнители САМОСТОЯТЕЛЬНО сформулировали два основных способа описания поля взаимодействия и предложили мальный алгоритм построения линий равного потенциала на экране монитора, ассистенты перестроились. В результате учащиеся достаточно полно освоили понятия и явления рассматриваемой предметной области.

Отметим, что целью проекта не являлось обучение ребят программированию на языке высокого уровня. Несмотря на это в ходе самостоятельной деятельности - выполнения заданий на ЭВМ - большинство учащихся контрольной группы практически самостоятельно освоили новый для себя язык программирования Pascal и успешно справились с заданиями по программированию: переводу фрагментов программ с языка Basic на язык Pascal. При составлении этих контрольных заданий учитывались структурные отличия языков.

Вторая группа проектов естественнонаучного и гуманитарного циклов была ориентирована на моделирование предметности в нетрадиционных для компьютера областях.

ПРОЕКТ "ОСТРОВ". (см. также 90 год) Цель проекта - осуществить переход от разрозненых и упрощенных понятий географии к компьютерному моделированию их существенных взаимосвязей в условиях единого природного комплекса.

Главная задача проекта заключалась в создании программного продукта по курсу географии за седьмой класс , способного смоделировать и проиллюстрировать структуру и основные особенности природного комплекса на примере любого острова, выбранного произвольно в северной части Атлантического океана. Остров как объект исследований выбран не случайно. Он является единицей, объединяющей все компоненты природы и представляющей их взаимосвязь. Для упрощения остров рассматривался как точка на карте, а его природный комплекс определялся как единый для всей его площади. Содержательная часть программы была полностью намечена еще до начала работы МКШ. Она включала в себя графическую характеристику всех компонентов природы, а также их основные взаимосвязи и закономерности, определенные как система правил.

Цель-минимум проекта в процессе работы МКШ была достигнута - программная часть модуля сделана полностью. Содержательная часть реализована только наполовину из-за значительного объема графической работы (сорок картинок и диаграмм). Помимо основной системы, в духе здоровой конкуренции были разработаны два граф-редактора (немецкий и словацкий), которые могут быть использованы как самостоятельный программный продукт. Также была разработана экспертная мини-система. Основной программный модуль оформлен таким образом, что общение с ним возможно на любом языке, который выбирает пользователь (в данный момент либо на немецком, либо на русском, либо на словацком). Работа с данной программой может органически завершать курс школьной физической географии материков и океанов, а также использоваться в течение всего года для формирования ряда понятий по отдельным разделам географии.

Созданная учебная программа может работать в двух режимах: обучение и эксперимент. В зависимости от этого изменяется и предъявляемый ею материал. Порядок работы по программе таков: ученик выбирает географическое положение острова, а затем последовательно в соответствии с географическими закономерностями им описываются компоненты природы, то есть выбираются графические изображения соответствующих компонентов. Всего их в программе девять: географическое положение, тектоническое строение, тип земной коры, рельеф, климат, растительность, животный мир, почва, происхождение острова. Каждая компонента имеет несколько графических изображеник, ученик как бы конструирует природный комплекс в данной точке океана. Правильность выбора определяется экспертной системой, в которую включены все основные правила-закономерности. Правильные ответы оцениваются определенным количеством баллов, что дает возможность быстро выявить учащихся, слабо разобравшихся в материале.

В основе задания лежит идея целостности географической оболочки Земли, поэтому в дальнейшем есть возможность доработать программу с точки зрения экологии, а также расширить область изучения, добавив в программу информацию по всем остальным океанам.

ПРОЕКТ "ГЕНЕТИКА". Цель - разработка программы, моделирующей передачу генетической информации от родителей потомкам и наглядно изображающей это на экране. Кроме того, для введения пользователя в курс дела потребовалось сделать программу, выводящую некоторый пропедевтический текст по генетике, а также толковый словарь терминов с машинной реализацией ссылок внутри словаря - задача чисто программистская.

Каков же итог? Степень разработанности предметной области соответствует 100% замысла, что заняло в программе 200 строк основного модуля. Выполнена предполагавшаяся программа-минимум: реализована возможность постановки компьютерных экспериментов по скрещиванию и мутагенезу; имеется текст начальной информации и словарь - все в финальной стадии отладки. Предлагаемая программа может быть рекомендована к использованию в общеобразовательной школе для организации практикума при изучении генетики в курсе общей биологии. Разработанную программу рекомендуется сочетать с пакетом программ, созданным в НИВЦ АН СССР г. Пущино.

ПРОЕКТ "СЛОВАРЬ" имел первоначально несколько разноплановых целей, которые должны были конкретизироваться в процессе работы коллектива. Одной из таких целей было создание электронного словаря-справочника в помощь начинающему программисту или лицу, не владеющему иностранным языком, принятым в качестве официального для общения в среде МКШ. В результате обсуждения проблемы со школьниками постановка задачи была сведена к следующему:

1. Минимальная цель - построение электронного словаря справочника в англо-русском варианте;

2. На основе выработанной структуры хранения информации предложить оптимальный алгоритм доступа и обработки данных;

3. Реализовать выработанные алгоритмы в виде программ на языке ПАСКАЛЬ, при строгом штатном распределении работ;

4. Предложить альтернативные варианты информационно-обучающей системы по овладению основами английского языка и попытаться их реализовать в виде программ на языке ПАСКАЛЬ;

5. В целях повышения уровня информированности освоить работу в различных программных средах, в том числе в среде редактора CHI-WRITER реализовать армянский шрифт;

6. При помощи созданных программ произвести заполнение базы данных словаря, и на основе полученной выборки из словаря провести работы по оценке быстродействия и приступить к сложному семантическому анализу состава слов.

На данном этапе все перечисленные выше пункты, выдвинутые в качестве целевых, представляются реализованными.

ПРОЕКТ "ИСТОРИЯ". Цель - изучение связей гуманитарных (история, лингвистика) с точными и естественными (астрономия, биология, computer science, физика) науками.

Традиционно гуманитарные науки изучались в школе совершенно изолированно от естественных. Поэтому те старшие школьники, которым нравится заниматься физикой и другими точными науками, в подавляющем большинстве забыли, чему их учили в 5-6 классах на уроках истории. Аналогично, ученики, избравшие гуманитарное образование, "не знакомы" с точными науками. А вместе с тем, связи этих наук были гораздо теснее. Историография, например, в XVI-XVIII веках считалась наукой точной (как сказали бы сегодня, это была прикладная астрономия). Что касается лингвистики, то один из ее создателей - Г. В. Лейбниц - вообще не разделял ее с математикой: в XVII веке, разумеется, еще не было деления языков на искусственные и естественные.

В настоящее время вновь стала возможной математизация некоторых разделов истории:
а) применение современных эВМ позволяет за разумное время обрабатывать значительные объемы информации, необходимые при формализации и исследовании задач с гуманитарной предметной областью;
б) методы теории вероятности и математической статистики развиты к настоящему времени настолько, что с их помощью стало возможным строгое обоснование результатов историографического и лингвистического характера, получаемых в численных экспериментах.

В силу сказанного, правомерной является такая постановка задачи для МКШ: обучение школьников основам количественного анализа информации на примере некоторых задач историографии и лингвистики.

Работа интернационального коллектива над данным проектом имела особенности в организационном плане. Советские школьники, обучавшиеся по программе, разработанной в ИПМ, имели возможность узнать раньше о простейших принципах математического моделирования явлений, изучающихся в гуманитарных (история, лингвистика) науках. Иностранные школьники такой возможности, как оказалось при сравнении учебных планов и программ, принятых в странах-участницах МКШ, не имели. Поэтому лекционный курс в данном проекте был разделен на две части. Иностранным делегациям были прочитаны лекции по теоретическим основам применения естественнонаучных методов для анализа древних документов и литературных текстов.

В итоге был разработан ряд программ, позволяющих смоделировать и представить в удобном для пользователя виде историографические и лингвистические массивы информации.

ПРОЕКТ "КВАРТЕТ". Перед школьникам ставилась задача создания программы, которая по заданной музыкальной теме давала возможность выстраивать и озвучивать простейшие музыкальные формы.

Программу предполагалось делать на "Yamaha-MSX" на языке BASIC. Кроме того проект преследовал другие не менее важные цели:
- эстетическое развитие участников проекта, знакомство с музыкальными произведениями различных направлений;
- освоение музыкального материала, знакомство с теорией музыки, разбор композиторских приемов в демонстрируемых произведениях.

В конечном счете задача моделирования была сведена к созданию программы, позволяющей по заданной музыкальной фразе:
- строить противосложение ;
- строить развернутую мелодию с заданной гармонией;
- давать ее графическое изображение.

На компьютере "Правец-16" был сделан двухголосный музыкальный редактор, позволяющий озвучивать заданное музыкальное произведение, записывать и считывать его из памяти компьютера. Данные программы могут быть использованы в процессе преподавания музыки в школе. Школьник, не владея ни каким музыкальным инструментом, может прослушать звучание сочиненной им самим или взятой от другого автора музыкальной композиции. С другой стороны, данные программы могут сами строить некоторые музыкальные композиции, а учащийся может сам дополнять и изменять эти программы.

Современные персональные компьютеры, обладая звуковым генератором и возможностью управления им с помощью команд программы, дают уникальную возможность для разработки новой методики обучения музыке. Такая методика позволяет с совершенно новой стороны взглянуть на природу звука, помогает лучше понять и по-иному взглянуть на стилистику различных музыкальных направлений, открывает широкий простор для экспериментов с цвето-графическим изображением мелодий и шумовыми эффектами.

3. Третья группа проектов (обучение компьютерной грамотности) предполагала проведение ряда экспериментальных курсов обучения на материале comruter science.

ПРОЕКТ "ОБУЧЕНИЕ-ИСПОЛНИТЕЛЬ". Его содержание составляло начальное знакомство с программированием группы шестиклассников школ г. Дубны. Ранее школьники с программированием знакомы не были. Подход к обучению осуществлялся следующим образом.

В качестве языка программирования предлагался мини-язык, позволяющий управлять отображающимся на экране роботом. Язык содержит все структуры управления реальных языков, а все действия языка вполне наглядны.

Точка зрения авторов проекта: для получения начального знакомства с программированием достаточно получить некоторый опыт программирования на мини-языке. Основные понятия при этом усваиваются не хуже, а лучше, чем при изучении обычных языков, а обучение идет легче и быстрее.

Цели проекта:
а) для авторов - опробовать в обучении несколько конкретных исполнителей и мини-языков. Необходимо понять, какие черты мини-языков и их реализации способствуют обучению, а какие мешают.
б) для школьников - освоить идеологию применения исполнителей, понять их преимущества, составить и отладить набор задач для исполнителей.

Цели проекта реализованы полностью. Со школьниками проведен полный цикл занятий, и за это небольшое время ими были освоены два исполнителя: "жук" и "строитель". К концу работы все дети могли составить достаточно сложные по структуре программы, содержавшие вложенные циклы и ветвления.

ПРОЕКТ "МУЛЬТ". Основная цель - пробудить стремление к творчеству при работе с компьютерами.

Конкретной задачей, поставленной перед ребятами, было создание обучающих программ по математике для младших классов. В результате создано около двадцати программ для первых и шестых классов. Они могут использоваться в учебном процессе всех школ, где ПЭВМ оснащены трансляторами с расширенного языка BASIC.

Полученные ребятами навыки позволят им работать самостоятельно практически с любыми компьютерами. Пробудившийся интерес выразился в том, что ребята начали читать литературу по работе с ПЭВМ, изучать самостоятельно новые возможности, искать способы продолжить работу.

ПРОЕКТ "Базы данных и системы управления базами данных" (БД и СУБД). Цель - создание баз данных и пакетов програмного обеспечения БД для дальнейшего их использования и развития в процессе школьного обучения.

Программное обеспечение БД для работы МКШ было разработано и создано (на 75%) заранее, до начала работы школы. Это обстоятельство сыграло решающую роль в привлечении ребят для участия в проекте. Существование этого наглядного примера позволило выполнить поставленные задачи быстро и легко.

БД по участникам школы и БД по проектам школы предоставляет пользователю следующие возможности:
- эстетически оформленный ввод/вывод информации (в БД по участникам МКШ - два формата вывода);
- уничтожение информации (по номеру записи);
- любая статистика - пользователь сам выбирает БД, поле БД и необходимый признак.

В БД по библиографии книг МКШ у пользователя есть следующие возможности: ввод списка всех книг библиотеки в алфавитном порядке; вывод информации о книгах по ключу, введенному с экрана; вывод на экран списка книг, взятых читателями; ввод информации о новых книгах; ввод информации о возвращении книги в библиотеку.

По мнению автора проекта, наиболее эффективным способом обучения школьников является обучение по уже существующим БД, что позволяет избежать проблем их построения и помогает перейти к составлению довольно сложных программ по обработке соответствующей информации, а также совершенствованию созданных. В такой ситуации обучаемые быстрее понимают суть проблемы, овладевают системой управления и могут наиболее полно раскрывать свои способности в обработке данных с различных точек зрения.

ПРОЕКТ "ДЕТСКИЙ САД". (см. также 90 год) Цель - апробация идей, которые могут лечь в основу курса, знакомящего школьников младших классов с алгоритмическими языками, элементами программирования, работой на персональном компьютере.

Обучение осуществлялось на "теоретических" и практических занятиях, условно его можно разбить на две части. Первая - это достаточно свободное обсуждение тем, представленных цепочкой понятий "ЭВМ" - "машина" - "исполнитель" - "множество "умений" исполнителя" - "управление исполнителем для достижения некоторой цели" - "необходимость "общения" с исполнителем" - "сообщение = язык + способ сообщения". Здесь же дети играли в "роботов", причем решались двойственные задачи типа:
1) Дана "цель" и робот с жестко закрепленным набором действий. Как следует управлять роботом, чтобы достигнуть этой цели?
2) Дается некоторая "цель". Каким набором действий должен владеть робот, достигающий этой цели? В качестве игровых выступали хорошо знакомые детям ситуации, поэтому в основном задачи решались легко, алгоритмизация возникла естественно, как нечто само собой разумеющееся. Затем детям был предложен компьютерный исполнитель "жук", на языке которого они составили свои первые (только линейные) программы (этот исполнитель явился переходным звеном ко второй части обучения). Здесь ученики начали осваивать конструкции алгоритмических языков на примере языка исполнителя "жук", языков Basic и Pascal. Обучение проходило в процессе решения последовательности графических задач (здесь же - ввод детьми координат, причем вначале - полярных, и лишь затем - декартовых, знакомство с графическими операторами языков программирования), каждый последующий тип задач являлся развитием предыдущегo, приводил к необходимости использования новых конструкций языков (цикл, условие). Для каждой задачи, когда это было возможно, составлялось три программы: на всех вышеуказанных языках. Там, где невозможно использовать "жука", пользовались двумя другими языками.

Заключение

За две с половиной недели работы практически все проекты были подведены к ожидаемому рубежу. В атмосфере творческого сотрудничества созданы фрагменты методик и программных продуктов. Более детальную психолого-педагогическую информацию о школе еще предстоит обработать и осмыслить, но уже сейчас видно и невооруженным взглядом, что чуда не произошло. Обстановка раскованного труда в содружестве со сверстниками и "демократичными" взрослыми как бы аккумулировала все творческие потенции школьников. Компьютерные игры - бич подобного рода мероприятий - уступили свое место работе над проектами, та же участь грозила спортивной и культурной программе МКШ...

Пока трудно сказать, в какой степени опыт МКШ переносим на аналогичные формы внешкольной работы, а также может быть внедрен в повседневную практику общеобразовательных школ. Однако очевидно, что сама идея МКШ, концепция компьютеризации, лежащая в ее основе, созданные фрагменты компьютерного практикума доказали свою жизнеспособность и требуют нового модуса развития. Время не ждет. Химера вяло текущей компьютеризации - непосильное испытание для нашего образования. Мы полагали, а сейчас после МКШ попросту убеждены, что ключ к кардинальным преобразованиям школы лежит именно в мудро политически и психологически проведенной компьютеризации. Именно эдакий "троянский конь" с великолепно разработанной системой-синтезом учебных предметов, учебными программами, практикумами, новыми формами взаимоотношений учителей и учеников может поставить преподавательский корпус в принципиально новую ситуацию: запечатленный в технике эффективный способ учебной деятельности не позволит отойти от логики предметного анализа или произвольно дробить его на части вне внутренней связи.