Проектно – исследовательская деятельность на уроках информатики
Кезик Ирина Ивановна
учитель информатики
Формирование побуждений к учению является одной из важных проблем обучения. Чтобы положительные мотивы были не только осознанными, но и реально действующими, нужно вести работу по их формированию. Как же пробудить у ребят желание учиться?
Одним из системообразующих подходов, усиливающих мотивацию к обучению является применение проектно – исследовательской деятельности систематически и неотъемлемо от образовательного процесса, тогда будут созданы условия для:
Формирования и развития внутренней мотивации учащихся к более качественному овладению общей компьютерной грамотностью;
Повышения мыслительной активности учащихся и приобретения навыков логического мышления;
умения находить необходимую информацию для решения проблем связанных с реальной жизнью;
совершенствования коммуникативной компетенции в целом;
Развития индивидуальных особенностей учащихся, их самостоятельности, потребности в самообразовании;
Более результативного решения задач образования, развития и воспитания личности учащегося.
В процессе разработки проекта ученики не только получают знания, но и обучаются приобретать эти знания самостоятельно, мотивационно использовать их для решения познавательных и практических задач.
Использование проектно-исследовательской деятельности приходит на помощь решению фундаментальных целей преподавания информатики, так как традиционный объяснительно-иллюстративный метод применим только на самых ранних уровнях обучения, потому что он не позволяет учитывать личностные особенности учащихся, не ориентирует их на самостоятельность в деятельности по решению задач. Учащийся должен получить знания предусмотренные программой и использовать их в проектно-исследовательской деятельности. «Уместить» метод проектов в классно-урочную систему - трудная задача для преподавателя. Я пошла по пути разумного совмещения традиционной и личностно-ориентированной систем обучения путем включения элементов проектно-исследовательской деятельности в обычный урок. Эта форма работы обеспечивает учёт индивидуальных особенностей учащихся, открывает большие возможности для организации познавательной деятельности. При этом в значительной степени возрастает индивидуальная помощь каждому нуждающемуся в ней ученику, как со стороны учителя, так и со стороны учащихся. Система проста. Сначала я даю базовые теоретические знания, которые нацелены на общее понимание материала. Затем мы переходим к практическим занятиям, содержание которых соответствует требованиям к системе знаний и умений учащихся по базовому курсу информатики. И только тогда переходим к выполнению проектов и исследовательских работ, направленных на применение полученных знаний в нетрадиционных ситуациях, имеющих преимущественно практическое значение. Изучение базового курса начинается с 8-го класса. Первоначально возникает целый ряд проблем: неравномерность общей подготовки учащихся; низкий уровень мотивации обучения (не только в области информатики); необходимость изучения большого объёма материала в сжатые временные рамки (один урок в неделю), динамичность развития содержания информационных технологий. Но постепенно использование проектно – исследовательской деятельности в системе учебных занятий по информатике и информационным технологиям доказывают эффективность её использования.
Для закрепления и проверки качества знаний и умений по теме «Моделирование в среде графического и текстового редактора» разрабатываем мини-проект «Моя фирма». Планируемый результат: создание витража с помощью геометрических фигур. Целью является не только проверка знаний учащихся, но и задача научить учащихся использовать полученные знания на практике, сформировать представление о культуре поведения в ситуации «конструктор-заказчик». Задача учащихся разработать набор стандартных деталей, блоков, эскиз и представить их заказчику. Если вид эскиза витража и сборка деталей удовлетворяет заказчика, то подписывается договор о приемке работы. Витраж является примером, темы же конструирования – моделирования могут быть различными. Их придумывают участники проекта. Учащиеся предварительно разделены на пары. Домашним заданием является придумать заказ и составить договор о приемке работы. Тетради с заказами сдают учителю, что бы заказчик во время приёмки не мог изменить условия заказа (проверено на практике). Главное, что все учащиеся выполняют заказы в парах, а потом друг у друга принимают. Проекты демонстрируются на следующем уроке, определяется лучший проект, выявляются плюсы и минусы представленных работ. Подводя итоги проекта, всегда обращаю внимание учащихся на их культуру поведения в моделируемых ситуациях «конструктор-заказчик», указывая, на необходимость проявлять взаимоуважение.
Проектно – исследовательская деятельность становится ведущей на уроках информационного цикла в старших классах. Но рассчитывать на её успешность, на мой взгляд, можно тогда, когда удается построить работу на значимом для учеников материале. Поэтому вначале дается не только теория, но и отработка и повторение практических навыков по темам текстового редактора, мультимедийных технологий, базы данных, информационных процессов в системах и только тогда приступаем к созданию проектно – исследовательской работы на тему: «Чудеса света», для информационной поддержки использует ресурсы с сайта «1001 чудо света». Самым сложным становится именно процесс выявления и уточнения интересов учащегося, совместного с ним формулирования замысла будущего проекта. Обычно я использую введение общей содержательной рамки при сохранении свободы выбора внутри ее. Проект может помочь решению личностной проблемы ученика или стать способом проникновения в новую для него сферу. Обязательным условием является наличие в работе титульного листа выполненного в текстовом редакторе со ссылками на мультимедийную презентацию, базу данных, и web- страницу, созданную на уроке. В старших классах проекты по информатике могут выступать в роли интегрированных заданий, их целью является практическое применение знаний накопленных по различным предметам. Например, проект на тему: «Все работы хороши, свою выбрать поспеши». Приёмы организации проектной деятельности остаются прежними. Изучение предметов становится более целенаправленным, нередко включающим элементы предпрофессиональной деятельности; формируется круг учащихся, предполагающих связать своё дальнейшее обучение с информатикой; в силу своих возрастных особенностей учащиеся старших классов более расположены к исследовательской и самостоятельной деятельности.
Использование проектной деятельности при обучении школьников технологии создания сайтов позволяет организовать связь между такими темами курса информатики как Windows, Word, Excel, изучение Интернет технологий и языка HTML и программой PowerPoint, то есть происходит обобщение и систематизация получаемых знаний. Это позволяет повысить интерес учащихся к информатике, сформировать мотивацию к учению, что приводит к улучшению качества знаний, развиваются познавательные навыки учащихся, умение самостоятельно конструировать свои знания, умение ориентироваться в информационном пространстве, развивается критическое мышление.
Проектно – исследовательская деятельность позволяет решить проблему разноуровневой компьютерной подготовки учащихся: каждый трудится в своём темпе, применяя полученные навыки и умения, а оценка, выставленная за старание самостоятельно расширить свои знания, найти им практическое применение, умение работать в коллективе, является хорошим стимулом для обучения. Метод проектов дает возможность организовать практическую деятельность в интересной для учеников форме, направив усилия на достижение значимого для них результата. Освоение программных средств и вычислительной техники становится более осмысленным, работа учащихся осознанной, увлекательной, познавательно мотивированной.
Школьники реально видят результаты своего труда. Немаловажное значение имеет и понимание того, что эти результаты могут быть использованы другими людьми. Информационные технологии позволяют представить результаты более наглядно, вовлечь в процесс обсуждения и работы множество других людей.
Проектная деятельность открывает доступ ученикам к освоению новейших информационных технологий и самой современной технологии получения информации, учит умению вести дискуссию, слушать и слышать собеседника, отстаивать свою точку зрения, подкрепленную аргументами; умению находить компромисс с собеседником; умению лаконично излагать свои мысли.
Использование в своей работе метода проектов позволило преодолеть пассивность учащихся, тем самым повысить интерес к предмету. В работе над проектами у учащихся возникает необходимость использовать свой опыт и знания других предметов.
Проектная деятельность помогает создавать творческую, доброжелательную атмосферу на уроке, а ребенку поверить в свои силы. Без сомнения, проекты являются одним из способов самовыражения ребенка, способствуют его самореализации.
Вот почему я использую проектно - исследовательскую деятельность в учебном процессе.
Метод проектов в практике преподавания информатики является путем решения явно обозначившихся проблем, которые решить в рамках традиционно используемых методов обучения невозможно. Как наиболее острую из них выделим проблему различного стартового уровня знаний и умений школьников по информатике. В результате построить оптимальный курс обучения даже в одном классе становится практически невозможно. Кроме того, знания детей с высоким уровнем подготовки, как правило, не выстроены в логике курса и требуют идентификации пробелов в них с последующей коррекцией. Решение задачи приобретения качественных знаний по всему курсу информатики каждым ребенком видится в оптимальном сочетании его личных направленностей и потребностей с соответствующей областью применения информационной технологии. Использование различных форм проектной деятельности позволяет преподавателю корректировать свою деятельность, она обеспечивает эффективность и качество преподавания.
Метод проектов наиболее интересная форма изучения и представления материала. И в то же время, это один из самых сложных приёмов обучения. Сложным для ученика своим продолжительным и обязательно качественным выполнением работы. Ведь результатом является не столько оценка за работу, а сама работа. И самое главное – её практическое использование другими людьми. Всё это накладывает большую ответственность на ребят и требует гораздо больше усилий, чем подготовка к уроку или даже контрольной работе. Но в то же время – законченная работа, и ещё важнее сам процесс, являются прекрасным стимулом для ребят, приумножающим уверенность в себе, подвигающим на новые проекты.
Ряд проведенных в последние годы международных исследований1 выявил значительные недостатки в умениях российских школьников применять полученные в школе знания и умения в контексте жизненных ситуаций . Действительно, жизнь совсем не похожа на те задачи, которые ученики решают в школе; каждая возникающая жизненная проблема, по меньшей мере, обладает новизной. Один из возможных способов подготовки школьников к решению новых задач - формирование навыков исследовательской деятельности, включая проведение реальных и виртуальных экспериментов.
Исследование - один из видов познавательной деятельности человека, установление, обнаружение, понимание действительности, получение нового знания. С исследованием сопряжены развитие наблюдательности, внимательности, аналитических навыков.
В отличие от научного исследования, главной целью которого является получение объективно новых знаний, учащиеся в ходе исследовательской деятельности получают субъективно новые знания (новые и личностно значимые для конкретного учащегося). При этом обеспечивается повышение мотивации к учебной деятельности и активизация личностной позиции учащегося в образовательном процессе. Цель исследовательской деятельности в образовании состоит в приобретении учащимся функционального навыка исследования как универсального способа освоения действительности.
Принято выделять следующие способы и приемы исследовательской деятельности:
- - умение видеть проблемы;
- - умение вырабатывать гипотезы;
- - умение наблюдать;
- - умение проводить эксперименты;
- - умение давать определения понятиям и т.д.
Каноническим примером организации исследовательской деятельности младших школьников на уроках информатики является работа с «черными ящиками». Но исследовательского типа задания можно успешно выполнять с младшими школьниками при освоении графического редактора.
Пример 1. Подковы
- 2. Откройте файл Подкова.bmp.
- 3. С помощью инструмента Линия каждую фигуру разделите двумя прямыми на указанное число частей (3, 4, 5, 6).
- 4. С помощью инструмента Заливка заполните каждую часть фигуры разным цветом.
- 5. Сохраните результат работы в личной папке под именем Подкова1.
Это задание предлагается учащимся на этапе освоения инструментов графического редактора. Важно, что при его выполнении ребята не просто проводят прямые линии, но думают, где их следует провести, исследуют взаимное расположение прямых, экспериментируют. Ниже представлен образец выполнения задания.
Пример 2. Одним росчерком пера
- 1. Запустите графический редактор Paint.
- 2. Откройте файл Головоломка.bmp.
- 3. С помощью инструмента Многоугольник при нажатой клавише {Shift}попытайтесь соединить все точки одним росчерком пера (одной ломаной линией и не проводя ни один отрезок дважды) так, как это показано на рисунке:
- 4. При необходимости используйте команду [Правка-Отменить ].
После выполнения этого задания целесообразно обсудить с ребятами вопрос о начальной точке: существует всего две точки (левая нижняя и правая верхняя), выбор которых в качестве начальных обеспечивает возможность выполнения задания. Хорошо, если ученики самостоятельно смогут установить, чем эти точки отличаются всех прочих.
В качестве дополнительного задания предложите ученикам аналогичным образом попытаться построить следующую фигуру:
Обсудите с учениками причину неизбежной неудачи.
Пример 3. Флаги
- 1. Запустите графический редактор Paint.
- 2. Откройте файл Флаги.bmp
- 3. Каждый из трех горизонтальных прямоугольников заполните цветом, красная, зеленая и синяя составляющие которого имеют указанные числовые значения (Палитра - Изменить палитру - Определить цвет).
- 4. Подумайте, сколько разных трехцветных флагов можно составить, используя данные цвета. Размножьте заготовку флага и изобразите все придуманные вами варианты.
- 5. Сохраните результат работы под тем же именем, но в собственной папке.
- 6. Завершите работу с графическим редактором.
Хорошо, если в результате непродолжительного экспериментирования ученики поймут, что это задание тесно связано с двумя предыдущими, хотя и имеет существенное отличие - все полосы должны иметь разные цвета. Последнее обстоятельство уменьшает на 1 число возможных вариантов окраски для каждой следующей полосы (3 Ч 2 Ч 1).
Пример 4. Оптическая иллюзия
1. Запустите графический редактор Paint.
Вам не кажется, что кирпичи в этой стене немного расплющены?
На самом деле все они прямоугольные, но создается впечатление, что они слегка клиновидные. Попытайтесь выполнить соответствующий рисунок в графическом редакторе и выясните, при каких условиях возникает эта интересная иллюзия.
Основной элемент рисунка - прямоугольник с контуром и заполнением. Иллюзия искривления возникает только тогда, когда контуры прямоугольников, образующие линии между кирпичами, светлее темных кирпичей и темнее светлых кирпичей.
Эти и многие другие примеры использованы при организации компьютерного практикума в учебниках Босовой Л.Л.
Происходящие изменения в современном обществе, в общественной жизни подразумевают развитие и применения новых педагогических технологий, направленных на индивидуальную работу с учащимися.
Я пошла по пути разумного совмещения традиционной и личностно-ориентированной систем обучения путем включения элементов проектной деятельности в процесс обучения. Одними из таких форм, являются исследовательская и проектно-исследовательская деятельность учащихся.
На современном этапе обучения необходимо особо обратить внимание на индивидуальное развитие личности, поиск и развитие творческих способностей учащегося, обучению навыкам самостоятельного решения поставленных перед собой задач. Формировать у учащихся способность самостоятельно мыслить, применять знания, уметь планировать деятельность, ставить вопросы и уметь находить на них ответы. Умение эффективно сотрудничать в разнообразных мини группах. Все это неизбежно должно привести к поиску и внедрению новых педагогических форм и технологий в образовании.
Скачать:
Подписи к слайдам:
Проект
«
Социологический опрос»
9-е классы
Линия:
«Информационные технологии».
Форма работы:
обучающиеся,были разбиты на 5 групп, составив
анкету и проведя социологическое исследование по выбранной ими же
общественно-значимой
теме,
обрабатывали полученные
материалы в
ТП.
Тип проекта:
исследовательский.
Планируемый результат:
получение
количественных характеристик различных социальных явлений, их иллюстрация диаграммами.
Цели:
отработка навыков сбора информации путём проведения анкетирования, практическое использование имеющихся знаний для обработки результатов с помощью
ТП,
самообучение построению диаграмм по полученным таблицам.
Длительность
:
два урока и время для подготовки домашнего задания.
Чтобы решить с какого класса начинать профилактические уроки с помощью учащихся 9-а класса провели социологический опрос. Мы опросили 313 учащихся нашей школы, но 20 учеников отказались отвечать и сдали чистые или испорченные анкеты.
Проанализировав таблицу и графики мы увидели, что количество курящих школьников резко возрастает в 12-13 лет. Первый раз попробовавшие появляются в 9 лет (а это 2 класс), регулярно курящие в 13 лет, при этом количество девочек превышает количество мальчиков, но к 16 годам число курильщиков снижается. Отсюда мы делаем вывод, что профилактические мероприятия необходимо начинать со 2-3 класса.
Пример социологического опроса
по теме: «Курение и школьники»
Проект «Поклонимся Великим тем годам!»
Происходящие
изменения в современном обществе, в общественной жизни
подразумевают
развитие и применения новых педагогических технологий, направленных на индивидуальную работу с учащимися
.
Я пошла по пути разумного совмещения традиционной и личностно-ориентированной систем обучения путем включения элементов проектной деятельности в
процесс обучения.
Одними из таких
форм, являются
исследовательская и
проектно-исследовательская
деятельность учащихся.
Проекты
по линии «Коммуникационные технологии
»,
8-е классы.
Тип
проекта:
информационный.
Планируемый результат:
создание
обучающимися альбома
с подборкой сообщений, иллюстраций, заметками из периодической
прессы, презентациями на съемных носителях.
Длительность:
в рамках изучения раздела.
Темы:
Электронная почта.
Общение в интернете в реальном времени.
Мобильный интернет.
Звук и видео в Интернете.
Форма работы:
создание проекта в группах.
Под моим руководством ребята планировали и практическую работу с классом.
Защита
проектов
проводилась
на уроке, обязательно с конкретными выводами и рекомендациями. Для представления результатов
использовали демонстрацию в виде
подготовленной презентации.
Сейчас проводится проектно-исследовательская
работа
с использованием ТП ученицами 10 класса по теме: «Возможности табличного процессора при исследовании тригонометрических функций»
Проект «Знание – сила!»
Тема
:
«ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ
, ПРОЕКТНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ НА УРОКАХ
ИНФОРМАТИКИ»
Козлова Татьяна
Сергеевна,
учитель
информатики
МОУ «СОШ № 42» г. Воркуты
Предлагаю вашему вниманию данные проекты.
Проект «Будьте толерантными!»
Исследовательская
работа для
учителя:
Цель:
подготовить выпускников,
владеющих современными технологиями и
в силу этого способных адаптироваться
к быстро меняющемуся миру.
Исходя из этой цели, ставлю перед собой задачи:
Развивать самостоятельность и способность к самоорганизации у обучающихся.
Осуществлять индивидуальный подход к обучающимся.
Выявлять одаренных и талантливых детей.
Развивать способности к творчеству и созидательной деятельности.
Учить выбору
, освоению и использованию подходящей технологии изготовления продукта проектирования;
Знакомить
с проведением
исследования (
анализом, синтезом, обобщением).
Воспитывать личностные качества: толерантность, патриотизм, умение вести диалог и др.
Привлекать больше обучающихся к социальным проблемам общества.
2012 год
Исследовательская работа с точки зрения обучающегося
Возможность
максимального раскрытия своего творческого
потенциала.
Деятельность, которая
позволит проявить себя индивидуально или в группе, попробовать свои силы, приложить свои знания, принести пользу, показать публично достигнутый результат.
Деятельность
, направленная на решение интересной
проблемы.
Автор:
Опонасенко
Ольга, обучающаяся 8в класса
Цель работы:
Исследование возможностей графического редактора GIMP для обработки графических изображений и создания анимационных объектов формата GIF.
Задачи:
1.Познакомиться
с принципами работы растрового графического редактора
Gimp
.
2.Изучить
этапы создания
Gif
-анимации.
3.Способствовать
развитию интереса окружающей общественности к социальным проблемам
общества.
Социологический опрос учащихся «СОШ № 42» г. Воркуты
Цель – выявление динамики развития уровня патриотического воспитания у школьников.
Количество участников: 92 человека
Юноши – 36
Девушки – 99
2011 год
Спасибо за внимание!
Исследовательская
деятельность - деятельность, связанная с поиском ответа на задачу, решение которой заранее неизвестно.
Главным
смыслом исследования в сфере образования есть то, что оно является учебным. Это означает, что его главной
целью
является развитие личности учащегося, а не получение объективно нового результата, как в "большой" науке.
Основная
задача, которую я ставлю перед собой -
развить личность учащегося, научить навыкам исследовательской работы
,
самостоятельному получению знаний.
Так как данный проект предполагает проведение исследования определённых социальных процессов, то для работы в нём привлекаются такие школьные специалисты, как
социальный
педагог и врач.
При
работе в малых группах ученики выясняют друг у друга все, что им непонятно.
В
случае необходимости все вместе обращаются ко мне за помощью. Каждый понимает, что успех группы зависит не только от запоминания готовых знаний, данных учителем, но и от умения самостоятельно приобретать новые
Темы исследований:
Курение и школьники.
Экологическая обстановка в школе.
СМИ в жизни школьников.
Патриотические идеалы. (просмотр в динамике сравнение с опросом 2011 года).
Занятия спортом.
Индивидуальная исследовательская деятельность обучающегося
Тема:
Содержание:
Растровый графический редактор GIMP как средство создания GIF- анимации
1.
История свободного графического редактора GIMP
2. Знакомство с интерфейсом программы GIMP
3. Возможности программы GIMP
3.1. Работа с фотографиями
3.2. Анимация
4. Описание практической работы по созданию
Gif
– анимации
Приведен пример методической разработки занятий (четыре академических часа) с применением исследовательского метода и метода проблемного изложения материала в процессе обучения теме "Измерение количества информации". Занятия рассчитаны на учащихся 11-ого класса общеобразовательной школы. Перед началом изучения темы необходимо убедиться, что по предмету "Алгебра и начала анализа" учащиеся изучили тему "Логарифмы".
Тема урока: "Логарифмы, вероятность, информация"
Программно - техническое обеспечение:
компьютер, табличный процессор Excel, стандартная программа Калькулятор.
Цели урока :
Образовательные :
познакомить с понятием "вероятность";
учить вычислять вероятность события;
познакомить с общим видом формулы Хартли;
учить применять формулу Хартли (общую и частную) при решении информационных задач;
установить зависимость количества информации в сообщении о некотором событии от вероятности этого события;
Excel и программы Калькулятор;
закрепить навыки нахождения значения выражения, содержащего логарифмы,
решения логарифмических уравнений и неравенств, используя определение логарифма и свойства логарифмов;
проверить уровень усвоения с помощью теста;
выявить уровень умения решать задачи на нахождение количества информации по формуле Хартли и по определению одного бита,
уровень усвоения основных понятий, связанных с измерением информации (тест).
Воспитательные :
самостоятельность;
настойчивость
умение работать в группах.
Развивающие :
коммуникативные умения;
умения делового общения.
Опорные знания и умения .
Учащиеся должны знать :
определение одного бита;
формулу для вычисления количества информации, содержащейся в сообщении о том, что произошло одно из множества равновероятных событий (N=2 i , i=log 2 N);
правила составления алгоритма вычисления значения выражения с помощью стандартной программы Калькулятор;
определение и свойства логарифмов;
Учащиеся должны уметь :
находить количество информации при содержательном и алфавитном подходе к измерению информации для случая, когда рассматриваются равновероятные события;
составлять формулы с помощью Мастера функций в табличном процессоре Excel;
выполнять вычисления с помощью программы Калькулятор;
уметь применять определение логарифма и свойств логарифмов при выполнении вычислений.
для повторения подготовить таблицу с упражнениями на применение определения и свойств логарифмов (для устного выполнения);
таблицу с упражнениями на применение определения одного бита
таблицу использования формулы Хартли для равновероятных исходов события (для устного выполнения);
тест для определения уровня усвоения знаний и умений по теме Логарифмы (электронный вариант);
тест для определения уровня усвоения знаний и умений, связанных с измерением информации (электронный вариант).
Тип урока :
по основной дидактической цели - интегрированный урок;
по основным этапам учебного процесса - модульный урок.
Методы :
исследовательский
компьютерный эксперимент.
Формы обучения :
фронтальная;
индивидуальная;
В таблице 3 приведены основные этапы и содержание деятельности учителя и учащихся на уроке.
Таблица 3.
|
Структура |
||
|
Мотивационная беседа, завершающаяся постановкой интегрирующей цели урока |
1). Какая формула используется для определения количества информации об одном из равновероятных событий? 2) Какие события можно назвать равновероятными? 3) Всегда ли исходы события будут равновероятны? Если нет, то попробуйте привести примеры события, исходы которого имеют различную вероятность. 4). Какие знания, полученные на уроках математики, понадобятся для нахождения количества информации? Объявляет цель урока "Познакомиться с вероятностью, с общим видом формулы Хартли, установить имеется ли зависимость количества информации от вероятности и если имеется, то какая именно. На протяжении всего урока, мы будем применять и совершенствовать свои знания и умения, полученные на уроках алгебры". |
1) Один из учеников записывает на доске две формулы (N=2 i , i=log 2 N). 2),3) Отвечают на вопросы. 4). Поднимают руку, отвечают на вопрос. (Предполагаемый ответ: знания о логарифмах) |
|
Актуализация знаний |
Цель этапа актуализации "Поскольку нам понадобится умение находить количество информации по уже известной формуле, умение находить значения |
|
|
выражений, содержащих логарифмы, необходимо вспомнить, как это делается". Предлагаются задания для устного выполнения Некоторые из заданий записываются на доске). (Таблицы с заданиями помещаются на доске). (Примерные тексты заданий приведены ниже в таблице 4) и таблице 5) |
Выполняют задания |
|
|
III этап. Работа с новым материалом |
Предлагает задачу из двух частей: 1часть - для равновероятных событий, 2 часть - с проблемным содержанием (для событий с различной вероятностью). (Примерный текст задачи приведен ниже таблицы). (Учащимся выдаются карточки с текстом задачи). Решение проблемной ситуации. Знакомит с понятием вероятности, с формулой для ее вычисления (P=K/N). Предлагает учащимся самим вывести формулу для событий с различной вероятностью. Для этого предлагает сравнить: 1) результаты первого случая (а) задачи I 4 =log 2 4, p 4 =1/4 и 2) результаты одной из устных задач I=log 2 8, p=1/8. (Вывод "Следовательно, I=log 2 (1/p)") "Полученная формула является общим видом формулы Хартли". "В случае равновероятных событий вероятность p=1/N, поэтому формула Хартли принимает вид I=log 2 N. Таким образом, известная нам ранее формула является частным случаем формулы I=log 2 (1/p)". |
1 часть задачи решают, записывают в тетрадь, один человек записывает решение на доске. При решении второй части должны увидеть проблему : невозможно решить, не хватает знания формулы для событий с разной вероятностью. Слушают, записывают новые формулы. Участвуют в обсуждении, в процессе вывода новой для них формулы I=log 2 (1/p)"). |
|
III этап. Продолжение работы с новым материалом (исследование) |
Постановка проблемы, выдвижение гипотезы исследования. Учитель задает вопрос "Зависит ли количество информации от изменения вероятности события?" Вопрос "Как вы думаете, как именно изменяется количество информации в сообщении о некотором событии от изменения вероятности?" Если учащиеся затрудняются ответить на этот вопрос, то можно задать наводящий: "Чем больше вероятность, тем количество информации должно быть 1) больше, 2) меньше, 3) остаться постоянным, 4) нет закономерности?" (В сильном классе может быть такой ответ: логарифмическая функция по основанию 2 возрастает, поэтому, чем больше вероятность события, тем |
Выдвижение гипотезы исследования. Высказывают свое мнение, формулируют предположение. Участвуют в обсуждении, формулируют гипотезу |
|
меньше значение выражения, стоящего под знаком логарифма, и следовательно меньше количество информации. При таком ответе можно выполнить тренировочные упражнения по нахождению количества информации для разновероятных событий (в подтверждение вывода). Время урока в этом случае можно сэкономить. В конце урока тесты предложить более сложные). Дает возможность учащимся самим решить задачу по новым формулам (ответ пока записываем с помощью логарифма, не выполняя расчеты), приглашает первого справившегося с заданием ученика к доске. Организует обсуждение, как можно вычислить точное значение выражения. В случае затруднения, задает учащимся наводящие вопросы. Вызывает к доске одного ученика для составления алгоритма вычисления с помощью программы Калькулятор, другого - для составления формулы при решении с помощью Excel. исследовательской задачи. 1). Предлагает выполнить вычисления с помощью компьютера двумя способами и сделать выбор более рационального способа. 2). По результатам эксперимента сделать вывод. Для наглядности и облегчения получения вывода. Результаты можно записать в таком виде: |
Самостоятельно решают вторую часть задачи, используя новые формулы. Возникает вопрос "Как получить точное значение логарифма дроби по основанию 2". Выбор метода исследования (компьютерного эксперимента ) Предлагают способы решения: с помощью программы Калькулятор , с помощью Excel. Считают с помощью компьютерных программ. Делают выводы о том, какую программу лучше использовать для более быстрого получения результата. |
|
|
"По результатам одного эксперимента трудно с определенностью сказать всегда ли будет такой результат. Может оказаться, что он получен случайно". "Проведем еще несколько экспериментов". Предлагает учащимся задания по карточкам. (Примерные тексты заданий по карточкам - ниже таблицы) Выводы исследования Делается общий вывод "Количество информации в сообщении о некотором событии зависит от вероятности этого события. Чем меньше вероятность, тем больше информации" |
Результаты заносят в таблицу (в тетрадях и на доске). Делают выводы: подтверждается или нет выдвинутая гипотеза. Самостоятельно (работа в парах) выполняют задания по карточкам, применяя наиболее рациональный способ решения. Результаты заносят в таблицу (в тетради). Делают выводы. Участвуют в обсуждении. Выводы исследования Выводы записывают в тетради |
|
|
Закрепление |
||
|
Завершающий контроль |
Предлагает: 1) тест по информатике "Измерение количества информации" 2) тест по математике "Логарифмы" |
Выполняют тесты на компьютере. |
|
Домашнее |
Дает задание на дом, делает необходимые пояснения. |
Записывают домашнее задание, |
|
задание. Рефлексия. |
слушают пояснения. Высказываются, дают самооценку, делятся мнениями об уроке. |
Упражнения II этапа - этапа актуализации знаний
1. Найти значение выражения, решить уравнения и неравенства, объяснить какими свойствами или определениями можно воспользоваться.
Таблица 4.
Задания для этапа актуализации знаний
2. Упражнения на нахождение количества информации, неопределенности знаний для равновероятных событий.
Таблица 5.
Данные для решения задач на нахождение количества информации
В классе 40 человек. За контрольную работу получено
1) 10 пятерок, 10 четверок, 10 троек, 10 двоек
2) 16 пятерок, 15 четверок, 8 троек, 1 двойка
а) Какое количество информации содержится в сообщении о том, что Иванов получил четверку?
б) Какое количество информации содержится в сообщении о том, что Иванов получил пятерку, тройку, двойку?
В пруду живут 8000 карасей, 2000 щук, 40000 пескарей.
Какое количество информации содержит сообщение о том, что поймали одного карася, одного пескаря, одну щуку.
Известно, что в ящике лежат 20 шаров. Из них 10 - черных, 5 - белых, 4 - желтых и 1 - красный.
Какое количество информации несет сообщение о том, что из ящика случайным образом достали черный шар, белый шар, желтый шар, красный шар?
Зависит ли количество информации от вероятности. Как меняется количество информации с изменением вероятности события?
Тема урока: "Формула Шеннона"
Программно - техническое обеспечение: компьютер, табличный процессор Excel , стандартная программа Калькулятор.
Цели урока :
Образовательные :
познакомить с формулой Шеннона, показать в каких случаях она применяется;
учить применять формулу Шеннона при решении информационных задач;
показать, что формула Хартли является частным случаем формулы Шеннона;
экспериментальным путем установить, что количество информации достигает максимального значения, если события равновероятны;
закрепить навыки выполнения вычислений с помощью табличного процессора Excel .
Воспитательные :
формировать интерес к обучению;
самостоятельность;
настойчивость;
формировать научное мировоззрение.
Развивающие :
развивать умение осознанно воспринимать новый материал;
развивать умение видеть проблему, анализировать ситуацию, находить пути решения проблемы;
умение анализировать результаты своей деятельности, сравнивать, сопоставлять, делать выводы, находить рациональные пути;
умение применять свои знания в различных ситуациях (в том числе нестандартных);
коммуникативные способности
навыки взаимодействия;
развивать творческие
развивать исследовательские способности;
развивать активность, инициативность;
развивать мышление, память.
Опорные знания и умения .
Учащиеся должны знать :
определение одного бита;
что понимается под вероятностью события;
формулу для нахождения вероятности события;
формулу Хартли;
назначение и возможности электронных таблиц;
правила записи арифметических выражений в электронных таблицах;
определение логарифма;
свойства логарифмов;
свойства логарифмической функции.
Учащиеся должны уметь :
находить количество информации при содержательном и алфавитном подходе к измерению информации для случая, когда рассматривается одно из равновероятных событий
находить количество информации при содержательном подходе к измерению информации для случая, когда события имеют различную вероятность;
находить количество информации при алфавитном подходе к измерению информации для случая, когда события имеют различную вероятность;
уметь находить вероятность одного из нескольких событий;
составлять формулы с помощью Мастера функций в табличном процессоре Excel;
уметь применять определение логарифма,
умение определять свойств логарифмов при выполнении вычислений.
Предварительная подготовка учителя :
таблицу с упражнениями на применение определения одного бита и формулы Хартли для одного из исходов события (для устного выполнения);
карточки с задачей проблемного содержания (для раздачи);
карточки с задачами по вариантам для индивидуальной работы;
плакат с формулой Шеннона.
Тип урока :
по основной дидактической цели - изучение нового материала;
по основному способу проведения - развивающий урок;
по основным этапам учебного процесса - смешанный.
Методы :
проблемное изложение материала;
исследовательский
частный случай исследовательского метода обучения - компьютерный эксперимент).
Формы обучения :
фронтальная;
индивидуальная;
в микрогруппах
Таблица 6.
Основные этапы и содержание деятельности на уроке
|
Структура |
||
|
Мотивационная беседа, завершающаяся постановкой цели урока |
Знакомит учащихся с темой урока, задает вопросы: 1) Какие события можно назвать равновероятными? 2) Какая формула используется для определения количества информации об одном из исходов события? 3) Какой вид формулы Хартли удобнее использовать для случая, когда события имеют одинаковую вероятность? когда они имеют различную вероятность? 4) Достаточно ли знать формулу Хартли для нахождения количества информации для всевозможных случаев? Является ли формула Хартли универсальной? Объявляет цель урока "Выяснить, достаточно ли знать формулу Хартли для нахождения количества информации для различных случаев. Для определенного типа задач выяснить, в каком случае количество информации будет больше: когда события равновероятны, или когда они имеют различные вероятности". |
1) Отвечают. 2) Один из учеников записывает на доске формулу Хартли в общем виде I=log 2 (1/p) и частный случай I=log 2 N. 3) Отвечают на вопросы. Высказывают свое мнение. |
|
Актуализация знаний |
Предлагает задания для устного выполнения. (Таблицы с заданиями помещаются на доске). |
Выполняют задания. |
|
III этап. Работа с новым материалом (проблемное изложение материала) |
Раздает карточки с текстом задачи. Предлагает проанализировать текст, выделить подзадачи, сформулировать, в чем заключается различие между первой и второй частями задачи (1часть - для равновероятных событий, 2 часть - с проблемным содержанием - для событий с различной вероятностью). (Примерный текст задачи приведен ниже таблицы 6). Предлагает оформить решение в виде таблицы (первая строка - один тип задач, вторая - другой тип): |
Участвуют в обсуждении. Выявляют 4 подзадачи.1 часть задачи решают, решение записывают в таблицу на доске и в тетрадь. При решении второй части должны увидеть проблему: невозможно решить, не хватает знания формулы для исходов события с разной вероятностью (для случая, когда не указан конкретный |
|
Решение проблемной ситуации Предлагает попробовать получить необходимую для решения формулу. Пояснения учителя: "Задача нахождения количества информации для разновероятных исходов события в случае, когда не указано для какого именно исхода требуется найти i, очень сложная не только для нас. После открытия формулы Хартли в 1928 году потребовалось еще 20 лет прежде, чем Шеннон предложил свою формулу". Прикрепляет к доске плакат с формулой Шеннона. Предлагает сравнить ее с формулой, полученной учащимися, выявить сходство и различие. Показывает, как применить формулу Шеннона для решения рассматриваемой задачи: решение записывается с помощью логарифмов |
Решение проблемной ситуации Возможен такой ответ: I б +I к +I с +I з =log 2 (1/p б) + log 2 (1/p к) +log 2 (1/p с) + log 2 (1/p з) = Участвуют в обсуждении. Слушают, записывают новую формулу. Решение задачи записывают с помощью логарифмов |
|
|
III этап. Продолжение работы с новым материалом (исследование) |
Постановка проблемы, выдвижение гипотезы исследования Прежде чем перейти к расчетам, учитель задает вопрос "Как вы думаете, количество информации о цвете вынутого шарика будет больше в каком случае: когда события равновероятны или когда события имеют различную вероятность?" |
Выдвижение гипотезы исследования Участвуют в обсуждении, формулируют гипотезу. Записывают предположение в виде схемы, например 1) Равновероятные I=2 бита больше 2) разновероятные |
|
Выбор метода исследования (метода компьютерного эксперимента) Проводит обсуждение, в результате которого определяется, какой программой удобнее воспользоваться для выполнения вычислений, чтобы как можно быстрее получить результат. Постановка исследовательской задачи. Вычислить количество информации для задачи второго типа (случай событий с различной вероятностью). Занести результаты в заготовленную в тетради схему. Сделать вывод о подтверждении или опровержении гипотезы. Для подтверждения того, что результат исследования неслучаен, предлагает провести еще несколько экспериментов по вариантам. Раздает карточки с заданиями (Примерные тексты заданий по карточкам - ниже таблицы 6). Каждая пара учащихся должна предоставить свои результаты в виде сравнительной схемы. Ответы каждой пары, полученные в результате компьютерного эксперимента, записываются на доске. Выводы исследования Несмотря на то, что данные у каждой пары были разные, был получен один и тот же вывод: "Количество информации всегда больше, если события равновероятны. В этом случае количество информации достигает максимального значения". Вывод сделан на основании небольшого числа проведенных нами экспериментов. Такого количества экспериментов недостаточно для научного вывода. Но полученные нами выводы действительно полностью соответствуют научным. Предлагает ответить на вопрос "Формула Шеннона является универсальной, т.е. применимой для любого типа задач на нахождение количества информации и для случая равновероятных событий и для |
Выбор метода исследования (компьютерного эксперимента) Участвуют в обсуждении. Принимают решение: проводить расчеты с помощью табличного процессора Excel. Проведение исследования (проверка гипотезы). Выполняют вычисления. Заносят в схему результаты, делают вывод о подтверждении или опровержении гипотезы. Выполняют (работа в парах) индивидуальные задания по карточкам. Делают записи в тетради. Формулируют выводы. Выводы исследования Выводы записывают в тетрадь. Участвуют в обсуждении. |
|
|
событий с различной вероятностью?". "В первом случае мы использовали формулу Хартли I=log 2 N. Означает ли это, что формула Шеннона в данном случае неприемлема?" Помогает выполнить преобразования формулы Шеннона. Вывод: формула Хартли является частным случаем формулы Шеннона |
Под руководством учителя выполняют преобразования формулы Шеннона для равновероятных событий, в результате которых получается формула Хартли |
|
|
Закрепление изученного |
Осуществляется во время проведения эксперимента при выполнении индивидуальных заданий по карточкам. |
|
|
Домашнее задание. Рефлексия. |
Дает задание на дом, делает необходимые пояснения. (Текст задачи приведен ниже таблицы). Предлагает высказать свое мнение о собственной работе на уроке, работе групп и всего класса. |
Записывают домашнее задание, слушают пояснения учителя. Высказываются, дают самооценку, делятся мнениями об уроке. |
Упражнения II этапа - этапа актуализации знаний
Упражнения на нахождение количества информации, неопределенности знаний для равновероятных событий.
Например, 1) В алфавите 8 символов. Каков информационный вес каждого символа? 2) В кабинете 16 парт. Какое количество информации несет сообщение о том, что Катя сидит за первой партой у окна?
Подобных задач можно предложить несколько. Удобнее числовые данные для них поместить в таблицу (см. таблицу 4).
Задания III этапа - этапа работы с новым материалом
В непрозрачном мешочке хранятся шарики:
1) 25 белых, 25 красных, 25 синих, 25 зелёных,
2) 10 белых, 20 красных, 30 синих, 40 зелёных
Какое количество информации будет содержать зрительное сообщение о: том, что из мешочка достали синий шарик? О цвете вынутого шарика?
Примерный текст заданий для самостоятельной работы по карточкам
1. Какое количество информации будет содержать зрительное сообщение о цвете вынутого шарика, если в непрозрачном мешочке хранятся 30 белых, 30 красных, 30 синих и 10 зеленых шариков?
1. В непрозрачный мешочек поместили ёлочные игрушки: 4 шарика, 5 ягодок, 3 рыбки, 8 шишек. Какое количество информации несёт сообщение о вынутой игрушке?
3. Сравнить результаты. Сделать вывод.
Задача для домашнего задания
После экзамена по информатике объявляются оценки "2", "3", "4", "5". Какое количество информации будут нести сообщения:
1) об оценке учащегося А, который выучил половину билетов,
2) об оценке учащегося В, который выучил все билеты.
Опытным путем установлено, что для учащегося А все четыре оценки равновероятны, а для учащегося В наиболее вероятна "5", её вероятность составляет 1/2, вероятность "4" в 2 раза меньше 1/4, "2" и "3" ещё в 2 раза меньше 1/8.
