Нова українська школа: методика навчання інформатики у 1-4 класах закладів загальної середньої освіти на засадах компетентнісного підходу - Олег Суховірський 2021

2.2. Інформація та інформаційні процеси
Розділ 2. Методика вивчення програмних засобів і технологій на уроках інформатики

Одне з понять, з яким часто стикаються учні на уроках інформатики, - це «інформація». На побутовому рівні діти підсвідомо розуміють про що йдеться, але коли потрібно пояснити, що таке інформація, чи дати йому означення, то в дітей виникають певні трудящі. Долають вони їх за допомогою прикладів. Поняття «інформація» учні визначають через опис інформаційних процесів: я отримав повідомлення, на комп’ютері зберігаються фото, я розказав друзям про що книжка. Виникає ця проблема тому, що «інформація» - це неозначуване поняття. Істу багато означень поняття «інформація», які запропонували філософи, юристи, технічні фахівці тощо. Не дивлячись на те, що ми щодня стикаємося з інформацією, дуже сумнівно, що її взагалі можна однозначно і чітко визначити. Так само ми не можемо дати визначення й іншим базовим поняттям, з якими ми стикаємося щодня. Що таке простір, час? Ми оперуємо відстанями, тривалостями, знаємо, як змагаються їхні властивості але не знаємо напевне, що це таке. Тому в курсі інформатики потрібно уникати означення поняття «інформація», природно замінити його описами та прикладами.

Зміст навчання щодо вивчення понять інформація та інформаційні процеси

В учнів потрібно сформувати уявлення про те, що всі події в навколишньому світі пов’язані з інформацією. Сучасні діти в першу чергу згадують приклади, пов’язані з обміном інформації в інтернеті, за допомогою месенджерів та й загалом комп’ютерних засобів (друзі надіслали повідомлення, прочитав на сайті про комп’ютерну гру, подивився відео в YouTube). Спочатку можна перейти від прикладів з комп’ютерними технологіями до побутової сфери та навчання (читання підручника, розповідь учителя, записка від мами, перегляд телевізора, розклад уроків, аромат приготовленої вечері, оголошення зупинок у транспорті, меню в їдальні тощо). Наступним кроком має бути пояснення, як відбувається обмін інформацією в природі (тварини спілкуються за допомогою запахів, у птахів є своя проста мова, «танець» бджіл, м’який на дотик персик буде стиглим).

Ці приклади закладають можливості для переходу до наступних етапів вивчення цих понять.

Види інформації за органами чуття

Як ми сприймаємо інформацію? Кожний з вищенаведених прикладів зорієнтований на сприймання за допомогою певного органу чуття. Першим органом, який називають учні, найчастіше є очі. Це природно, оскільки більшість інформації ми сприймаємо саме завдяки зору. Якщо попередні приклади досить різноманітні, то можна, пригадавши їх, одразу групувати за ознакою органу, який використовується для сприймання.

Види інформації за органами чуття:

- зорова;

- слухова;

- тактильна;

- нюхова;

- смакова.

Унаочнення за допомогою експерименту.

Підготувати цукор, яблуко, парфуми, олівець, аудіозапис відомої пісні. По черзі викликати учнів, які із зав’язаними очима мають вгадати, що їм запропонував учитель: скуштувати яблуко, понюхати парфуми, взяти олівець, прослухати пісню. Поставити питання: «Яким органом чуття отримано інформацію?»

Продовжимо експеримент і пояснимо, як сам процес сприймання впливає на точність результату.

Викликати учня, попросити його закрити очі та простягнути вперед руку. Легко торкнутися долоні предметом (яблуком, яке було сховано). Чи здогадається учень, чим торкнулися його долоні? Зазвичай ні, тому що цього короткого дотику недостатньо.

Вкласти учню яблуко в руку, але при цьому він має пасивно тримати яблуко, не рухаючи долонею. На цьому етапі учень уже може вгадати, що саме він тримає. Якщо він вгадав, то можна запитати, чи він впевнений у відповіді, можливо насправді він тримає апельсин, пластикову кулю тощо.

Якщо учень не вгадав або засумнівався, потрібно дозволити йому вільно перекладати яблуко в руках. Учень одразу переконується, що в руках справді яблуко.

Цей експеримент показує, наскільки важлива кількість інформації та спосіб її здобуття. Активне оперування об’єктами дає змогу отримати точніші їхні характеристики.

Види інформації за формою подання

Види інформації можна розглядати не лише через призму органів чуття, а й через спосіб їхнього подання. Спочатку можна обговорити, у якому вигляді подається інформація з урахуванням її сприйняття людиною. Наприклад, за допомогою зору ми бачимо текст, цифри, зображення, а за допомогою слуху чуємо звук (пісню, розмову, шум моря). Є кілька класифікацій, які незначно різняться між собою:

- текстова;

- числова;

- графічна;

- звукова.

Часто текстову та числову об’єднують у символьно-текстову. Іноді до цього списку додають відео- або комбіновану інформацію, тобто ту інформацію, у якій поєднується кілька видів.

Інформаційні процеси

Наступним кроком після розгляду прикладів і класифікацій є пояснення того, як ми працюємо з інформацією. При цьому спираємося на ці приклади, оскільки учні уже розуміють, що для роботи з інформацією можуть знадобитися активні дії. Спираючись на це, вказуємо на основні інформаційні процеси:

- створення;

- отримання;

- зберігання;

- опрацювання;

- передавання.

Це дещо спрощена класифікація, адаптована до вікових можливостей учнів. Але вона відтворює основні дії, які люди виконують з інформацією.

Вправа «YouTube-ролик». Підготуємо сюжет для відеоролика про улюблені ігри, у які грають учні нашого класу. Які інформаційні процеси ми маємо використати під час підготовки?

Можливі відповіді:

- отримання: опитування учнів і збір інформації про улюблені ігри, пошук інформації для опису кожної гри;

- опрацювання: створення таблиці зі списком улюблених ігор;

- створення: підготовка сценарію та зйомки відеоролика;

- зберігання: збереження відеоролика на смартфон або комп’ютер;

- передавання: завантаження ролика на інші пристрої або в YouTube.

У наведеному списку процесів іноді наводять пошук. Хоча його функції виконує процес отримання інформації, але така зміна дає змогу в подальшому більш органічно перейти до вивчення теми «Пошук інформації в мережі Інтернет».

Властивості інформації

Властивості інформації потрібно розглядати на прикладах. У початковій школі використовується певний побутовий підхід та уникаються технічні описи.

Упорядкування інформації

Важливим є формування умінь упорядковувати інформацію, структурувати її.

✵ Скільки трійок зображено на малюнку? Скільки п’ятірок? Скільки часу ви витратили на підрахунок?

✵ Якщо ці числа впорядкувати, то виконати завдання буде значно простіше. Порівняйте: 1, 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 5, 5, 5.

Вправа «Упізнай пісню». У кожного з вас є улюблені пісні. Можливо у вас багато пісень на ваших електронних пристроях. Як їх упорядкувати?

Питання «Як упорядкувати?» і відповідь на нього дають змогу перейти до ознак упорядкування. Наприклад, музику, учні можуть упорядкувати за жанром, за виконавцем, за країною, за популярністю.

Учитель вмикає у класі сучасні популярні пісні, а учні намагаються вгадати їх. Після того як названо виконавця, учні визначають, які ознаки в кожної композиції. Можна скласти рейтинг пісень, який визначить найпопулярнішу, найулюбленішу пісню.

✵ Які бувають рейтинги? Чи є рейтинг упорядкуванням?

✵ Як би ви хотіли впорядкувати музику на своєму цифровому пристрої?

Прикладів упорядкування інформації дуже багато: класний журнал (за алфавітом), товар в інтернет-крамниці (за популярністю, ціною, виробником тощо). Одні й ті самі об’єкти можна впорядковувати за різними ознаками.

У природі часто можна помітити впорядкованість. Крім того, щоб краще розуміти природу, люди впорядковують здобуту інформацію за допомогою схем, таблиць.

Розгляньте на малюнку ланцюг живлення.

✵ Чи можна назвати це впорядкуванням інформації? Як ці об’єкти впорядкувати іншим способом?

Наприклад, назви об’єктів можна впорядкувати:

- за алфавітом: вовк, заєць, капуста;

- за розміром: капуста, заєць, вовк.

Упорядкування може допомогти зрозуміти закономірності, з якими стикається людина.

✵ Яку закономірність використано для побудови такої послідовності: 2, 4, 6, 8, 10, ... ? Якщо помітили закономірність, то можна передбачити, що буде відбуватися в майбутньому.

Ще один приклад упорядкування можна навести під час розгляду у 3-му класі на уроках «Я досліджую світ» теми «Корисні копалини» та відповідної схеми.

Найголовніші висновки з вивчення теми про впорядкування:

1) упорядкування дає змогу легше зрозуміти інформацію;

2) упорядкування дає змогу краще запам’ятати інформацію;

3) упорядкування дає змогу передбачити, що буде відбуватися в майбутньому.

Кодування інформації

Для того щоб закодувати інформацію, потрібні чіткі правила, які описують код. Розглядаючи приклади кодів, потрібно описати ці правила.

✵ Творче завдання: спробуйте вигадати власний таємний код і закодувати повідомлення.

Суперечливими є спроби пояснення двійкового коду в початковій школі. Справді ця тема може бути надто складною для учнів і від її вивчення можна відмовитися. Певні згадки про двійковий код є у ТОП за Р. Шияном. Але й при роботі з ТОП за О. Савченко цю тему можна доступно розкрити. Головне завдання вчителя показати, що кодування відбувається не лише символом, а й його розташуванням. Для цього цифри потрібно замінити на якісь образи, наприклад лампочки, кольорові фігури тощо.

✵ Порівняйте, як фокусник закодував числа 0 та 1.

✵ Як потрібно закодувати число 2?

Учні на це питання можуть запропонувати закодувати число 2 за допомогою двох кроликів. Тоді уточнюємо: «А скільки чисел зможе закодувати фокусник за допомогою трьох циліндрів? Невже лише 3?» Якщо приписати кожній комбінації число, то виявиться, що фокусник може закодувати більше ніж 3 числа.

✵ З’ясуємо, скільки чисел може закодувати фокусник. Порожній циліндр означає 0, а циліндр з кроликом — 1. Наприклад, число 2 фокусник закодував 0-1-0 (циліндр-кро- лик—циліндр). Фокусник використав двійковий код. Так можна закодувати й інші числа.

Чому цю тему намагаються вивчати в початковій школі? Тому що вона дає змогу легко пояснити поняття біт і байт.

Обсяг інформації

Біт - це одиниця вимірювання кількості інформації. 1 біт - найменша кількість інформації.

✵ Можна сказати, що кожний циліндр фокусника містить 1 біт інформації про наявність кролика. Що більше циліндрів у фокусника, то більше чисел він зможе закодувати двійковим кодом. 3 циліндри містять 3 біти інформації, які дають змогу закодувати 8 чисел (від 0 до 7). 8 циліндрів міститимуть 8 бітів інформації, або 1 байт, а це вже можливість закодувати 256 чисел.

Байт - одиниця вимірювання кількості інформації, яка зберігається в пам’яті комп’ютера та містить 8 бітів.

1000 байтів = 1 кілобайт.

1000 кілобайтів = 1 мегабайт.

1000 мегабайтів = 1 гігабайт.

Часто в літературі вказують, що 1 кілобайт дорівнює 1024 байти. Але у стандарті Міжнародної системи одиниць (СІ), опублікованому у 2008 р., згідно з рішенням Міжнародної електротехнічної комісії вказується, що 1 кБ = 1000 байтів. Хоча в деяких випадках для обчислення обсягів інформації на носіях 1 кілобайт прирівнюється до 1024 байтів. Загалом різні підходи до визначення обсягу інформації внесли певну плутанину в це питання.

Учні в початковій школі вже оперують поняттями обсягу інформації. Вони порівнюють обсяг пам’яті смартфонів, цікавляться швидкістю передачі інформації в інтернеті, стежать за обмеженнями трафіку в тарифах на мобільний інтернет. Тому, вивчаючи поняття кілобайт, мегабайт, гігабайт, доцільно використовувати завдання, пов’язані саме із цим. Але для них потрібні чіткі співвідношення між обсягом інформації і кількістю певних даних.

Наприклад, 1 фото - 5 мегабайт; 1 хвилина відео в YouTube - 10 мегабайт.

Звісно, ці орієнтири приблизні та суттєво залежать від умов та якості відео або фото. Однак діти можуть на них орієнтуватися, щоб контролювати обсяг збереження та передачі даних.

Файли і папки

Логічно поєднуються з темою «Кодування інформації» теми «Носії інформації» та «Файли і папки».

Розуміючи, що учням початкових класів важко працювати з файлами та папками і щоб не заплутатися в структурі папок, цю тему починали вивчати у 3-му класі. Тому у 2-му класі під час виконання практичних робіт намагалися уникнути збереження файлів і розміщення їх у папках. Іноді збереження могло відбуватися в певну стандартну папку, наприклад на Робочий стіл. У графічному редакторі TuxPaint, зберігаючи малюнки, користувач не вказує ім’я файлу та папку. Запис відбувається в стандартну, визначену в прихованих налаштуваннях папку. А орієнтуватися серед збережених малюнків допомагають мініатюри зображень. Це було однією з причин, хоча й не єдиною, зростання популярності цього графічного редактора в початковій школі.

Але зараз дедалі помітніша потреба пояснювати учням поняття файлу і папки вже у 2-му класі, оскільки їм доводиться зберігати результати своєї роботи. У 2-му класі не потрібно вводити повноцінні означення цих понять, хоча й учні вже можуть оперувати ними. Розуміння необхідності структурування і впорядкування даних має формуватися раніше від вивчення файлів і папок.

Далі можна вводити спрощене означення поняття файл. Їх існує кілька. Запропонуємо таке:

Файл — сукупність даних, записаних на носій інформації за певними правилами та з власним іменем.

Файл можна порівняти з контейнером, у якому можуть зберігатися дані: малюнки, тексти, програми, відео тощо. Ім’я файлу складається з назви та розширення.

Розширення файлу - це кілька символів у кінці імені файлу, відділених від назви крапкою, що вказують на його тип.

Пояснення поняття розширення файлу має в собі певні труднощі. В операційній системі Windows були зняті обмеження в 3 символи на довжину розширення. Якщо раніше розширення файлу виконувало лише певну інформаційну функцію та вказувало на тип даних, які зберігаються у файлі, то нині розширення вказує, яку саме програму потрібно використати, щоб відкрити цей файл. Переважно користувач не бачить розширення, а орієнтується по піктограмі, яка призначена в операційній системі для цього розширення.

Піктограми можуть виглядати по-різному. Це залежить від теми оформлення операційної системи. Щоб учні розуміли, що ці зображення можуть бути різними, можна запропонувати їм самостійно вигадати піктограми для різних типів фалів.

В інших операційних системах роль розширення файлу менш важлива. Тому в початковій школі краще більше уваги звертати на тип файлу, а не на поняття розширення файлу. І тип файлу пов’язувати з комп’ютерною програмою, яка може обробляти відповідні дані та відкривати чи запускати файл.

Пояснення теми «Файли і папки» можна розпочати з аналогії з канцелярським приладдям. Перекладаючи файлики і вставляючи їх у папки, а папки - в інші папки, можна наочно показати, як відбувається структурування інформації.

У 2-му класі за ТОП О. Савченко передбачено збереження малюнків у графічному редакторі. Але пояснення поняття файл тут можна уникнути. Наприклад, використовуючи вбудований графічний редактор у Scratch або графічний редактор TuxPaint. У 3-му класі у змісті навчання передбачено вивчення теми «Структурування інформації», де в результатах навчання зазначено, що учень має вміти створювати папку та документи в ній. Також у 3-му та 4-му класах за цією Типовою освітньою програмою передбачено вивчення носіїв інформації, де потрібно буде також працювати з файлами і папками.

У ТОП Р. Шияна тема «Файли і папки» не конкретизована. Вона розкривається під час вивчення інших комп’ютерних програм (графічний редактор, електронні тексти, презентації тощо) або під час теми «Збереження інформації». У 2-му класі в змістовій лінії «Я у світі інформації» пропонується вивчення теми «Збереження даних та інформації на носіях». Серед очікуваних результатів навчання в змістовій лінії «Я у світі інформації (Дані. Інформація. Моделі)» зазначено, що учень: зберігає, змінює та видаляє дані на одному з відомих носіїв; розрізняє носії за їхнім призначенням. Також розглядаються об’єкти та їхнє групування за певними ознаками, у межах чого можна розглянути файли. У змістовій лінії «Моя цифрова творчість» є тема «Збереження інформаційних продуктів на пристроях». У 3-4-му класах у змістовій лінії «Я у світі інформації» пропонується вивчення: «Групи об’єктів за кількома спільними ознаками. Структурування елементів за категоріями (зокрема створення/заповнення структури папок)».

Виходячи з Типових освітніх програм і логіки побудови змісту, можна запропонувати перелік умінь, які потрібно сформувати в учнів за цією темою:

- відкривати файли;

- видаляти файли;

- відновлювати файли;

- змінювати ім’я файлу;

- створювати папки;

- орієнтуватися в структурі папок і працювати із цією структурою;

- видаляти папку (розуміти, що видаляється папка разом з її вмістом);

- змінювати ім’я папки;

- копіювати файл (за допомогою мишки та/або меню);

- вставляти файл;

- переміщувати файл (за допомогою мишки та/або меню).

Копіювання, вставлення і переміщення об’єктів вивчались у 2-му класі в графічному редакторі. Саме на основі цих знань і формуються навички копіювання та перенесення файлів.

Орієнтовний розподіл за класами може бути таким:

2 клас. Відкривати і закривати файли; записувати інформацію у файл (можна перенести вивчення у 3 клас); що таке папка; як відкривати папку.

3 клас. Орієнтуватися у структурі папок. Створювати папки, копіювати, переміщувати, вставляти, видаляти папки та файли.

4 клас. Активно застосовувати ці вміння під час використання різних комп’ютерних програм.

Практичні завдання на уроці першочергово мають бути спрямовані на прикладний аспект. Тобто більшість умінь мають формуватися під час практичних робіт з графічним редактором, текстовим редактором, збереженням файлів з інтернету. Створення папок і копіювання та переміщення файлів учні можуть вивчати на окремих практичних роботах, під час яких вони виконують запропоновані в інструкції окремі кроки та створюють за наведеним зразком структуру папок і розміщують там файли.