2. Wybrane zagadnienia dydaktyki informatyki.

Transkrypt

1 2. Wybrane zagadnienia dydaktyki informatyki. 2.1 Podstawowe pojęcia pedagogiki. Tradycyjnie, organizację posiadającą osobowość prawną lub nie, w ramach której kształtowane są określone zespoły umiejętności nazywamy placówką kształcenia. UŜyteczne społecznie zespoły umiejętności, umoŝliwiające człowiekowi coś wiedzieć i dzięki temu rozumieć i potrafić robić, nazywamy wiedzą, a nabywanie wiedzy z udziałem placówki kształcenia transferem wiedzy. W placówkach kształcenia kształtowane są zespoły umiejętności, słuŝące uczestnictwu w szeroko rozumianej kulturze, zwane kompetencjami raz umiejętności wykorzystywania kompetencji w Ŝyciu gospodarczym zwane kwalifikacjami. MoŜna wyróŝnić trzy typy placówek kształcenia: szkoła - róŝne poziomy kształcenia (przedszkolny, podstawowy, gimnazjalny, średni, wyŝszy), kształtowane są tylko kompetencje, placówka kształcenia ustawicznego - kształtowane są kompetencje i kwalifikacje, placówka doskonalenia zawodowego - kształtowane są tylko kwalifikacje. Proces kształtowania umiejętności przez placówkę kształcenia prowadzący do transferu wiedzy nazywamy procesem dydaktycznym lub dydaktyką. Organizacja obejmująca grupę osób podlegających w danym procesie dydaktycznym to grupa dydaktyczną - klasa, oddział (w liceach), grupa wykładowa, grupa ćwiczeniowa, konwersatoryjna, kurs, itp. Organizację obejmującą proces dydaktyczny poza placówką kształcenia nazywany jest makrosystemem lub środowiskiem pozaszkolnym. Placówka kształcenia jest podmiotem prowadzącym działalność gospodarczą, w procesie której kształtują się (wytwarzane są) i wykorzystywane są (udostępniane są) umiejętności niezbędne człowiekowi w Ŝyciu dorosłym, tj. kształtowane są róŝnorakie kompetencje i kwalifikacje. Współcześnie oznacza to przygotowywanie człowieka do bycia przedsiębiorczym, tak aby potrafił działać w gospodarce rynkowej jako człowiek sprzedający swoje kwalifikacje, a nie jako człowiek pracy sprzedający jedynie swoją pracę na rynku pracy. Proces dydaktyczny jest więc działalnością gospodarczą wytwarzającą zasoby kwalifikacji niezbędne dla obecnej i przyszłej gospodarki rynkowej. Proces ten odbywa się w ramach systemu komunikacji pomiędzy nauczycielami a uczniami. W nauczaniu nauczyciel zarządza procesem dydaktycznym realizowanym przez uczniów. W celu sprawnego zarządzania, nauczyciel stosuje takie metody jak: planowanie, organizowanie, motywowanie i kontrolę - moŝe tu korzystać z całego dorobku teorii organizacji i zarządzania. Zespół umiejętności, do kształtowania którego dąŝy szkoła nazywamy celami szkoły, a zasady (prawidła), zgodnie z którymi działa - zasadami kształcenia. Cele realizowane są poprzez ustalanie kierunków działalności placówki kształcenia, a zasady poprzez wykonywanie jej zadań. Na proces dydaktyczny składają się: nauczanie - kierowany przez nauczyciela, zgodnie z celami i zasadami kształcenia, proces nabywania przez ucznia wiedzy rozumianej jako zespół umiejętności świadomego korzystania w określonym porządku zwanym informacja ze wcześniej nabytych umiejętności, uczenie się - uwarunkowana przez placówkę kształcenia aktywność ucznia prowadząca do kształtowania się określonych umiejętności, kształcenie - wpływ placówki kształcenia i zewnętrznego środowiska na kształtowanie się określonych umiejętności, wychowanie - kształtowanie przez placówkę kształcenia najbardziej wartościowych dla ucznia w przyszłości, w jego dorosłym Ŝyciu, umiejętności korzystania z dorobku kultury i udziału w procesach kulturotwórczych. Wymienionym składnikom procesu dydaktycznego odpowiadają pewne cele i zasady (np. cele nauczania, zasady nauczania), a te realizowane są poprzez ustalanie pewnych kierunków działalności i wykonywanie pewnych zadań placówki kształcenia.

2 W zaleŝności od realizacji któregoś z wymienionych składników procesu dydaktycznego nauczyciel pełni inną rolę. W procesie nauczania jest ekspertem, w procesie uczenia się mentorem, kształcenia trenerem oraz wychowania terapeutą. ROLA UCZNIA Ustalenie umiejętności wymaganych do rozpoczęcia przygotowania się do realizacji zadania szkoły ROLA TRENERA ewaluacja: kontrola ocena poprawa doskonalenie ROLA EKSPERTA Ustalenie treści programowych występujących przy wykonywaniu zadania ROLA MENTORA Ustalenie treści programowych wymaganych do wykonania zadania ROLA TERAPEUTY Ustalenie umiejętności nabytych przy wykonywaniu zadania określenie uzyskanych przez ucznia kompetencji Organizacja procesu dydaktycznego Dziedziny działalności edukacyjnej obejmujące proces dydaktyczny i odpowiadające wyróŝnionym w procesie rozwoju kultury ludzkiej dziedzinom wiedzy zwanym naukami nazywamy przedmiotami, a charakterystykę umiejętności kształtowanych w ramach przedmiotu - treścią

3 przedmiotu, natomiast opis zawierający krótką charakterystykę celów, zasad i treści przedmiotu oraz listę tematów składających się na treści przedmiotu z uwzględnieniem czasu przeznaczonego na ich realizację, nazywamy programem przedmiotu, a poszczególne tematy - wymaganiami programowymi. Nauczyciel przygotowuje rozkład materiału zawartego w treściach programowych, dzieląc go na jednostki treściowe realizowane w określonych normą odcinkach czasowych (współcześnie 45 min) zwanych zajęciami ( w szkołach: lekcjami). MoŜna wyróŝnić pięć typów zajęć (według W.Okonia): a) poświęcone opracowaniu nowego materiału, b) poświęcone utrwalaniu wiadomości, c) obejmujące ćwiczenia, d) poświęcone sprawdzaniu wiedzy (umiejętności, nawyków i wiadomości), e) obejmujące kilka momentów procesu nauczania. Dokładna typologia lekcji określona jest przez sposób organizowania procesu dydaktycznego. Realizacja programu danego przedmiotu wymaga: wybrania odpowiednich metod zarządzania procesem dydaktycznym dla poszczególnych tematów, uŝycia właściwych środków dydaktycznych, ustalenia najkorzystniejszych form organizacyjnych. Środki dydaktyczne są tym co kształtuje umiejętności ucznia w ramach procesu dydaktycznego: pomoce, narzędzia, techniki, środki audiowizualne, itd. Formy organizacyjne są jednostkami przestrzenno-czasowymi dzielącymi proces dydaktyczny na spójne tematycznie segmenty: lekcja, seminarium, wykład, ćwiczenia, pokaz, pogadanka, film, gra, symulacja, itd. PoniŜszy schemat przedstawia organizowanie procesu dydaktycznego: wytwarzanie METODA ŚRODEK FORMA wybór udostępnianie uŝycie organizowanie Organizowanie procesu dydaktycznego polega na tym, Ŝe nauczyciel ustala odpowiednią metodę jego realizacji. Metoda ta prowadzi do wyboru lub wytworzenia właściwych środków dydaktycznych, a środki te mogą być udostępnione lub uŝyte tylko dzięki zastosowaniu odpowiedniej formy organizacyjnej. Proces dydaktyczny dotyczący dowolnych treści przedmiotowych odbywa się na trzech etapach: poziom gotowości - ukształtowanie się umiejętności niezbędnych do realizacji treści programowych, poziom wiedzy - realizowanie treści programowych i korygowanie opanowania tych treści zgodnie z wymogami programowymi w procesie ewaluacji, tj. oceny i kontroli opanowania wiedzy, a takŝe porównania rezultatów nauczania ze wstępnymi zamierzeniami, poziom umiejętności - jeŝeli stopień opanowania wiedzy będzie wystarczający.

4 Poziom gotowości Poziom wiedzy Poziom umiejętności umiejętności wymagane treści programowe wymagania programowe umiejętności nabyte ewaluacja: kontrola ocena poprawa doskonalenie Wymagania programowe, zgodnie z Zarządzeniem Ministerstwa Edukacji Narodowej, powinny uwzględniać następujące poziomy trudności: treści koniecznie, które musi uczeń opanować (K), treści podstawowe przedmiotu (P), treści rozszerzające podstawowe treści (R), treści dopełniające (D), treści przekraczające, konkursowe (Q).

5 Ogólna charakterystyka wymagań programowych Wymagania/ ocena Konieczne/ mierna, dopuszczająca Podstawowe/ Dostateczna Rozszerzające/ Dobra Dopełniające/ bardzo dobra Przekraczające/ Konkursowe, celująca Ogólne kryteria stopni a) uczeń ma braki w opanowaniu minimum programowego, ale braki nie przekreślają moŝliwości uzyskania przez danego ucznia podstawowej wiedzy z danego przedmiotu w ciągu dalszej nauki, b) uczeń rozwiązuje (wykonuje) zadania teoretyczne i praktyczne typowe o niewielkim stopniu trudności, a) uczeń opanował wiadomości określone programem nauczania w danej klasie na poziomie nie przekraczającym wymagań zawartych w minimum programowym, b) uczeń rozwiązuje (wykonuje) teoretyczne lub praktyczne o średnim stopniu trudności, a) uczeń nie opanował w pełni wiadomości określonych programem nauczania w danej klasie, ale opanował je na poziomie przekraczającym wymagania zawarte w minimum programowym, b) uczeń poprawnie stosuje wiadomości, rozwiązuje wykonuje) samodzielnie typowe zadania teoretyczne lub praktyczne, a) uczeń opanował zakres wiedzy i umiejętności określonych programem nauczania przedmiotu w danej klasie, b) sprawnie posługuje się zdobytymi wiadomościami, rozwiązuje samodzielnie problemy teoretyczne i praktyczne ujęte programem nauczania, potrafi zastosować posiadaną wiedzę do rozwiązywania zadań trudnych i problemów w nowych sytuacjach, a) uczeń posiadł wiedzę i umiejętności znacznie wykraczające poza program nauczania danej klasy, samodzielnie i twórczo rozwija własne uzdolnienia, b) biegle posługuje się zdobytymi wiadomościami w rozwiązywaniu problemów teoretycznych lub praktycznych z programu nauczania danej klasy, proponuje rozwiązania nietypowe, rozwiązuje takŝe zadania wykraczające poza program nauczania tej klasy lub c) osiąga sukcesy w konkursach i olimpiadach przedmiotowych, kwalifikując się do finału na szczeblu wojewódzkim (regionalnym) albo krajowym lub posiada inne porównywalne osiągnięcia.

6 Treści konieczne: Podział według poziomów treści informatyki jako przedmiotu ogólnokształcącego SYSTEM OPERACYJNY: podstawowe informacje o systemach operacyjnych, formatowanie dysku, zmiana bieŝącego napędu, operacja na katalogach, operacja na plikach, wyświetlanie i drukowanie zawartości plików, kopiowanie dyskietek, struktury katalogów i plików NORTON COMANDER: ogólne zasady obsługi programu, menu uŝytkownika, operacje na katalogach, operacje na plikach, operacje na tekstach (przeglądanie zawartości plików). EDYTOR TEKSTU: wprowadzenie tekstu, zapis i odczyt tekstu z dysku, formatowanie paragrafu, kopiowanie, przenoszenie i usuwanie bloków tekstu, tworzenie przypisów, tworzenie nagłówków i stopek, formatowanie strony dokumentu, wyszukiwanie i wymiana tekstu, makropolecenia, tabele, wzory matematyczne. ARKUSZ KALKULACYJNY: poruszanie się po arkuszu, wprowadzanie i edycja danych, wypełnianie komórek kolejnymi wartościami, kopiowanie, przesuwanie i usuwanie grupy komórek, zapis i odczyt tabeli z dysku, formatowanie zawartości komórek, formuły i funkcje, zmiana szerokości kolumn, adresowanie względne i bezwzględne, makropolecenia, tworzenie wykresów, arkusz jako baza danych. BAZY DANYCH: określenie trybu pracy w bazie, tworzenie struktury bazy danych, wprowadzenie i usuwanie danych, indeksowanie i sortowanie danych, tworzenie formatek ekranowych, selekcja danych, tworzenie raportów. SRODOWISKO WINDOWS: tryby pracy Windows, otwieranie i zamykanie okien, zmiana ich rozmiaru, tworzenie i usuwanie grup, zarządzanie katalogami i plikami, aplikacje środowiska Windows. Tresci podstawowe: ALGORYTMY: algorytmy w świecie (w przyrody oŝywionej i nieoŝywionej), techniki projektowania i przekazywania algorytmów, przykłady waŝnych algorytmów, podstawowe metody rozwiązywania problemów (np. wybór, iteracja, rekurencja). JEZYKI PROGRAMOWANIA: wprowadzenie do wybranego języka programowania, pojęcie ciągu instrukcji, instrukcji wyboru oraz instrukcji iteracyjnej, poziomy języków komputerowych. SYSTEMY OPERACYJNE I PROGRAMY USLUGOWE: języki poleceń i ich zastosowania, zarządzanie dyskami i plikami, telekomunikacja, lokalne i rozległe sieci komputerowe. ARCHITEKTURA KOMPUTERA: podstawowy model komputera (np. CPU, pamięć we/wy), reprezentacja podstawowych danych w komputerze (liczby, znaki, ASCI i inne symbole). ZAGADNIENIA SPOLECZNE ETYCZNE I ZAWODOWE: wpływ technologii na społeczeństwo, etyka społeczności komputerowej, zespołowe rozwiązywanie problemów. Treści rozszerzające:

7 ALGORYTMY: metody testowania algorytmów, podstawowe struktury danych, algebra Boole'a. JEZYKI PROGRAMOWANIA: posługiwanie się językiem programowania wysokiego poziomu, kompilatory i interpretatory, modularyzacja programu (np. funkcje, procedury), rozumienie i analizowanie istniejących programów. SYSTEMY OPERACYJNE I PROGRAMY USŁUGOWE: interakcyjna praca z komputerem, praca z duŝymi i złoŝonymi systemami. ARCHITEKTURA KOMPUTERA: bramki i układy logiczne, reprezentacja danych (bity, bajty, liczby dwójkowe, liczby rzeczywiste itp.), dokładność obliczeń numerycznych, model maszyny von Neumanna, kody optyczne, rejestry, zegar, cykl pobrania i wykonania. ZAGADNIENIA SPOłECZNE, ETYCZNE I ZAWODOWE: przyszłość technologii komputerowej, zagroŝenia i zabezpieczenia przed wirusami, komputerowe wsparcie niepełnosprawnych, oprogramowanie powszechnie dostępne i prywatne, ochrona prywatności, niezawodność i bezpieczeństwo danych, właściwe i niewłaściwe zastosowanie komputerów i ich ograniczenia, przestępczość komputerowa (szpiegostwo i kradzieŝe), własność intelektualna, karalność jej naruszenia. Treści uzupełniające ALGORYTMY: własności algorytmów (np. poprawność, skończoność), złoŝoność algorytmów, granice obliczalności. JEZYKI PROGRAMOWANIA: porównanie języków programowania (proceduralnych, funkcyjnych, obiektowych, współzbieŝnych, a linearnych z ikonicznymi), modyfikacja istniejących programów, weryfikacja programów (klauzule, niezmienniki pętli), maszyny teoretyczne i języki formalne. SYSTEMY OPERACYJNE I PROGRAMY USLUGOWE: zasady organizacji sieci (np. topologia, protokoły), zarządzanie pamięcią i pamięć wirtualna, funkcje systemu operacyjnego (np. przydzielenie zadań, buforowanie we/wy), proste i wielozadaniowe maszyny. ARCHITEKTURA KOMPUTERA: fizyczna organizacja dysku, przetwarzanie sekwencyjne i równoległe, reprezentacja danych specjalnych (np. grafiki, dźwięku), kompresja danych. ZAGADNIENIA SPOLECZNE, ETYCZNE I ZAWODOWE: zagadnienia prawne. Proponuje się, aby na kaŝdym poziomie trudności omawiane były następujące zagadnienia stosownie do wiedzy ucznia: ZASTOSOWANIA KOMPUTERA: projektowanie (wytwarzanie) wspomagane komputerowo, synteza mowy i muzyki, sztuka komputerowa, systemy baz danych, poczta elektroniczna i biuletyny informacyjne, multimedia, prezentacje graficzne, zastosowania naukowe (np. Mathematica, Mathlab), arkusze kalkulacyjne i analiza danych (rachunkowość i finanse firm), edytor tekstu i programy składu wydawniczego. ZAGADNIENIA DODATKOWE: sztuczna inteligencja (gry symulacyjne, systemy doradcze, robotyka, prezentacja wiedzy), obliczenia naukowe (n. modelowanie), grafika (np. generowanie obrazów, dwu- i trójwymiarowa animacja), symulacja i rzeczywistość wirtualna, inŝynieria oprogramowania (np. powstawanie systemów, cykl powstawania systemu, modelowanie systemów).

8 Literatura do rozdziału [1] R. W. Grifin, Podstawy zarządzania organizacjami, PWN, Warszawa [2] H. Bieniok i zespół, Metody sprawnego zarządzania..., AW "Placet", Warszawa [3] Z. Mikołajczyk, Techniki organizatorskie w rozwiązywaniu problemów zarządzania, PWN, Warszawa [4] C. Galloway, Psycholgia uczenia się i nauczania, Tom I i II,PWN, Warszawa [5] C. Kupisiewicz, Podstawy dydaktyki ogólnej, PWN, Warszawa [6] W. Okoń, Nauczanie problemowe we współczesnej szkole, WSziP, Warszawa [7] T. Lewowicki, Kształcenie uczniów zdolnych, WSziP, Warszawa [8] D. Nakoneczna, Kształcenie wielostronne stymulujące rozwoj uzdolnień, WSziP, Warszawa [9] Sztuka nauczania - czynności nauczyciela, red. K. Kruszewski, PWN, Warszawa [10] Encyklopedia pedagogiczna, red. W.Pomykało, Fumdacja Innowacja, Warszawa 1993.

9 3. Podstawy metodyczne dydaktyki informatyki Przypomnienie: podstawowe pojęcia Wykorzystywanie technologii informacyjnej w szkołach wymusza traktowanie współczesnej szkoły na równi z podmiotami prowadzącymi działalność gospodarczą. Tradycyjnie, organizacje posiadającą osobowość prawną lub nie, w ramach której kształtowane są określone zespoły umiejętności nazywamy placówką kształcenia. W placówkach kształcenia kształtowane są zespoły umiejętności, słuŝące uczestnictwu w szeroko rozumianej kulturze, zwane kompetencjami raz umiejętności wykorzystywania kompetencji w Ŝyciu gospodarczym zwane kwalifikacjami. MoŜna wyróŝnić trzy typy placówek kształcenia: szkoła - róŝne poziomy kształcenia (przedszkolny, podstawowy, gimnazjalny, średni, wyŝszy), kształtowane są tylko kompetencje, placówka kształcenia ustawicznego - kształtowane są kompetencje i kwalifikacje, placówka doskonalenia zawodowego - kształtowane są tylko kwalifikacje. Proces kształtowania umiejętności przez placówkę kształcenia nazywamy procesem dydaktycznym lub dydaktyką. Organizacja obejmująca grupę osób podlegających w danym procesie dydaktycznym to grupa dydaktyczna - klasa, oddział (w liceach), grupa wykładowa, grupa ćwiczeniowa, konwersatoryjna, kurs, itp. Organizację obejmującą proces dydaktyczny poza placówką kształcenia nazywany jest makrosystemem lub środowiskiem pozaszkolnym. Placówka kształcenia jest podmiotem prowadzącym działalność gospodarczą, w procesie której kształtują się (wytwarzane są) i wykorzystywane są (udostępniane są) umiejętności niezbędne człowiekowi w Ŝyciu dorosłym, tj. kształtowane są róŝnorakie kompetencje i kwalifikacje. Współcześnie oznacza to przygotowywanie człowieka do bycia przedsiębiorczym, tak aby potrafił działać w gospodarce rynkowej jako człowiek sprzedający swoje kwalifikacje, a nie jako człowiek pracy sprzedający jedynie swoją pracę na rynku pracy. Proces dydaktyczny jest więc działalnością gospodarczą wytwarzającą zasoby kwalifikacji niezbędne dla obecnej i przyszłej gospodarki rynkowej. Proces ten odbywa się w ramach systemu komunikacji pomiędzy nauczycielami a uczniami. W nauczaniu nauczyciel zarządza procesem dydaktycznym realizowanym przez uczniów. W celu sprawnego zarządzania, nauczyciel stosuje takie metody jak: planowanie, organizowanie, motywowanie i kontrolę - moŝe tu korzystać z całego dorobku teorii organizacji i zarządzania. Zespół umiejętności, do kształtowania którego dąŝy szkoła nazywamy celami szkoły, a zasady (prawidła), zgodnie z którymi działa - zasadami kształcenia. Cele realizowane są poprzez ustalanie kierunków działalności placówki kształcenia, a zasady poprzez wykonywanie jej zadań. Na proces dydaktyczny składają się: nauczanie - kierowany przez nauczyciela, zgodnie z celami i zasadami kształcenia, proces nabywania przez ucznia wiedzy rozumianej jako zespół umiejętności świadomego korzystania w określonym porządku zwanym informacja ze wcześniej nabytych umiejętności, uczenie się - uwarunkowana przez placówkę kształcenia aktywność ucznia prowadząca do kształtowania się określonych umiejętności, kształcenie - wpływ placówki kształcenia i zewnętrznego środowiska na kształtowanie się określonych umiejętności, wychowanie - kształtowanie przez placówkę kształcenia najbardziej wartościowych dla ucznia w przyszłości, w jego dorosłym Ŝyciu, umiejętności korzystania z dorobku kultury i udziału w procesach kulturotwórczych. Wymienionym składnikom procesu dydaktycznego odpowiadają pewne cele i zasady (np. cele nauczania, zasady nauczania), a te realizowane są poprzez ustalanie pewnych kierunków działalności i wykonywanie pewnych zadań placówki kształcenia.

10 W zaleŝności od realizacji któregoś z wymienionych składników procesu dydaktycznego nauczyciel pełni inną rolę. W procesie nauczania jest ekspertem, w procesie uczenia się mentorem, kształcenia trenerem oraz wychowania terapeutą. 3.1 Edukacja a systemy uczące się Badania systemów uczących się, tak naturalnych jak sztucznych, umoŝliwiły określenie uniwersalnych typów edukacji i reguł uczenia. Typy uczenia się sieci neuronowych WyróŜniamy cztery typy uczenia się sieci neuronowych: Forsing (wymuszenie)- odpowiada kształceniu - z góry wiadome są układy wejście-wyjście, zadane przez nauczyciela lub środki dydaktyczne, w środowisku szkolnym lub pozaszkolnym, wymuszające uczenie się. Uczenie z nadzorem - odpowiada nauczaniu - zbiór przykładów wejście-wyjście jest dobrze określony, nauczyciel tak podaje przykłady, aby dokonywać korekty odstępstw wyników sieci od planowanych wartości na wyjściu w realizacji przykładów w kierunku minimalizacji błędów. Uczenie z pośrednim nadzorem - odpowiada wychowaniu - nauczyciel nie bierze bezpośredniego udziału w uczeniu, lecz rozstrzyga o jego wyniku (ustala główne cele, pryncypia). Uczenie bez nadzoru - odpowiada uczeniu się (samodzielnemu) - zadanie stojące przed systemem polega na takiej samoregulacji sieci, by potrafiła odkryć związki pomiędzy danymi wejściowymi: szukanie podobieństw, analiza głównych składowych, metoda grupowania i określenie reprezentantów grup (wektor wyjścia). Reguły uczenia sieci neuronowych Reguła Hebba [Hebb 1949] - zmiana wagi uczenia jest proporcjonalna do zamierzonych wyników (aktywacja) uczenia i od przypisanym tym wynikom stanów na wejściu (agregacja) - wytyczać sobie własne cele. Reguła Widrow-Hoffa [Widrow i Hoff 1960] - zmiana wagi uczenia jest proporcjonalna do róŝnicy wyniku uczenia i wyniku zamierzonego oraz do wyniku uczenia, wynik uczenia zaleŝy liniowo od zagregowanych stanów na wejściu i jest taki, aby odchylenie kwadratowe (odległość typu euklidesowego) od wyników zamierzonych było jak najmniejsze (minimalna wartość funkcji celu) - z jak najmniejszym wysiłkiem zmierzać do celu. Regula PERCEPRON-u [Minsky i Papert 1969] - tak samo jak w poprzedniej regule, z tym, Ŝe wyniki przyjmują prawie skokowo wartości największe lub najmniejsze, gdy kombinacje liniowe o współczynnikach waŝonych dla wejść zagregowanych przyjmują z góry zamierzone wartość (funkcja aktywacji) - jak najkrótszą drogą zmierzać do celu. Reguła LMS [Rumelhart 1986] - zmiana wag uczenia wyznaczona jest przez spadek gradientu funkcji celu (średniokwadratowego odchylenia) - jak najszybciej zmierzać do celu. 3.2 Cele informatyki jako przedmiotu nauczania Celem zajęć edukacyjnych moŝe być jedynie kształtowanie kompetencji lub kwalifikacji uczestnika zajęć, na co się składa kształtowanie stosownych umiejętności i sprawności. W edukacji informatycznej, cele zajęć określone są przez kształtowanie wszystkich umiejętności i sprawności w następujących zakresach: Cele nauczania (nauczyciel realizujący te cele pełni rolę eksperta):

11 znajomość podstawowych pojęć i metod informatyki pozwalających lepiej zrozumieć potencjalne moŝliwości i ograniczenia komputerów oraz skuteczniej wykorzystywać środki informatyczne, umiejętność znajdowania odpowiednich źródeł informacji oraz znajomość metod i narzędzi uporządkowanego gromadzenia, wyszukiwania, analizowania i prezentacji danych oraz związków pomiędzy nimi, znajomość podstawowych języków programowania i programów uŝytkowych, wiedza z zakresu prawa i ekonomii niezbędna przy prowadzeniu działalności informatycznej. Cele uczenia się (nauczyciel realizujący te cele pełni rolę mentora): umiejętność pracy interaktywnej z pomocą komputera, umiejętność precyzyjnego formułowania problemów w języku naturalnym lub ikonicznym (np. za pomocą schematów blokowych) i tłumaczenia tak sformułowanego problemu na język programowania (linearny - np. PSCAL, wizualny, ikoniczny - np. JAVA STUDIO), umiejętność myślenia interaktywnego (wspomaganego komputerowo), umiejętność myślenia logicznego i algorytmicznego, umiejętność stosowania środków informatycznych w sposób inteligentny i twórczy, umiejętność wykorzystania swojej wiedzy z róŝnych dziedzin do rozwiązywania problemów z pomocą środków informatycznych, zdolność do samokształcenia wykorzystującego technologię informacyjną. Cele kształcenia (nauczyciel realizujący te cele pełni rolę trenera): umoŝliwienie wykorzystywania środków informatycznych w zakresie co najmniej niezbędnym do opanowania podstawowej obsługi komputera i podstaw programowania, umoŝliwienie opanowania posługiwania się typowymi programami uŝytkowymi, Rozwiązywanie problemów z uŝyciem programów uŝytkowych, ogólna orientacja w technice komputerowej, kształcenie umiejętności programowania na poziomie aplikacji, opracowywanie projektów systemów informatycznych - umiejętność projektowania informatycznego. Cele wychowania (nauczyciel realizujący te cele pełni rolę terapeuty): umiejętność pracowania w zespole nad rozwiązywaniem problemów informatycznych, umiejętne stosowanie środków informatycznych w Ŝyciu codziennym i w pracy zawodowej, poszanowanie własności intelektualnej i poufności danych osobistych, dostrzeganie potrzeby samokształcenia oraz umiejętność jego planowania, przygotowanie do Ŝycia w społeczeństwie informatycznym, motywowanie do bycia przedsiębiorczym. 3.3 Zasady realizowania informatyki jako przedmiotu nauczania Proces dydaktyczny realizujący wyŝej wymienione cele jest uporządkowany przez reguły dydaktyczne zwane zasadami dydaktycznymi. Są to reguły postępowania nauczyciela w procesie dydaktycznym, zgodne (zazwyczaj) z następującymi zasadami: Zasady nauczania: zasada przystępności,

12 zasada poglądowości, Zasady uczenia się: zasada świadomości i aktywności, zasada trwałości, Zasady kształcenia: zasada systematyczności, zasada interaktywnego wykorzystania środków informatycznych w zakresie planowania, organizowania, motywowania i kontroli procesu kształcenia ucznia. Zasady wychowania: zasada zgodności treści przedmiotu informatyki z potrzebami społecznymi i priorytetami kulturowymi, zasada wspierania przedsiębiorczości i innowacyjności w działaniach ucznia, zasada przygotowania do Ŝycia w społeczeństwie informatycznym. Zasady wykorzystania środków informatycznych (systemów multimedialnych) w procesie dydaktycznym Wykorzystując w procesie dydaktycznym środki informatyczne, w szczególności systemy multimedialne), nauczyciel powinien mieć na uwadze następujące zasady: Zasada uniwersalności kaŝdy środek informatyczny (system multimedialny) jest zarazem w pewnych sytuacjach środkiem dydaktycznym. Zasada adekwatności środek informatyczny (multymedialny system) powinien symulować rzeczywiste warunki rozwiązywania zadania Zasada interaktywności środek informatyczny (multymedialny system) powinien pobudzać do aktywnego uczestniczenia w przetwarzaniu informacji oraz w tworzeniu i uaktywnianiu wytworów multimedialnych, a takŝe z korzystaniu z nich. Zasada operatywności (forsingu) środek informatyczny (multymedialny system) powinien wymuszać wykonywanie przez uŝytkownika, opanowanych przez niego wcześniej standardowych operacji, sprzyjających adekwatnemu przekazaniu mu wiedzy i kształtowaniu umiejętności oraz tworzenie na ich podstawienie w moŝliwie najprostszy sposób nowych uŝytecznych operacji pozwalających zdobyć nowe lub doskonalić stare kompetencje/ kwalifikacje.

13 Zasada efektywności ze środków informatycznych (multymedialnych systemów) naleŝy korzystać w sposób najprostszy, bowiem im większa złoŝoność czynnościowa procesu uczenia się korzystania i samego korzystania ze środka informatycznego (multymedialnego systemu), tym mniejsza efektywność komunikacji uŝytkownika z tym środkiem (systemem), tworząca bariery w kształtowaniu kompetencji/kwalifikacji. 3.4 Metody nauczania informatyki Metoda nauczania określa sposób pracy nauczyciela z uczniem. Według Czesława Kupisiewicza metoda nauczania jest to: celowo i systematycznie stosowany sposób pracy nauczyciela z uczniami, umoŝliwiający uczniom opanowanie wiedzy wraz z umiejętnościami posługiwania się nią w praktyce, a takŝe rozwijanie zdolności i zainteresowań poznawczych. Natomiast wg F. Szlosaka Metoda nauczania jest sposobem postępowania nauczyciela z uczniami umoŝliwiającym uczącym się realizację operacyjnych celów kształcenia. MoŜna powiedzieć, Ŝe dobór metod nauczania zaleŝy między innymi od: - specyfiki danego przedmiotu lub specyfiki konkretnych jednostek lekcyjnych - poziomu wiedzy uczniów i ich wiekiem - wyposaŝenia klasopracowni w środki dydaktyczne - stworzenia uczniom warunków kształcenia - indywidualnych predyspozycji nauczyciela Korzystając ze znanej juŝ od czasów J.F. Herberta formuły: Od Ŝywego postrzegania do abstrakcyjnego myślenia i od niego do praktyki moŝemy wyróŝnić następujące metody: - metody oparte na obserwacji i pomiarze - metody oparte na słowie - metody oparte na czynnościach praktycznych Wg W. Okonia, który opierał się na koncepcji wielostronnego nauczania uczenia się moŝna dokonać podziału: - metody podające czyli uczenie się gotowych treści przez stosowanie opowiadania, wykładu, odczytu, pogadanki, dyskusji, pracy z ksiąŝką - metody problemowe rozwiązywanie zagadnień przez stosowanie wykładu problemowego, wykładu konwersatoryjnego, klasycznej metody problemowej i metod aktywizujących, wśród których coraz większą popularnością cieszą się gry dydaktyczne - metody eksponujące przeŝywanie określonych wartości poprzez wykorzystanie: pokazu, filmu, foliogramów, prezentacji multimedialnych - metody praktyczne wykonywanie czynności praktycznych Tę klasyfikację warto, uzupełnić o metodę opartą na nauczaniu programowym, które dotyczy zwiększenia trudności pracy ucznia przez racjonalne zmniejszanie liczby wskazówek naprowadzających. W metodzie tej obowiązują następujące zasady: - zasada małych kroków (silne akcentowanie związków logicznych zachodzących pomiędzy poszczególnymi korkami na drodze wiodącej od niewiedzy do wiedzy) - zasada aktywizowania ucznia - zasada natychmiastowej oceny odpowiedzi uczniów i korekty popełnianych błędów - zasada indywidualizowania tempa i treści nauczania - zasada empirycznej weryfikacji tekstów programowych K. Kruszelnicki dokonał klasyfikacji metod nauczania i wyróŝnił w nich dwa etapy: - przygotowanie materiału nauczania - praca z uczniem

14 Klasyfikacja metod nauczania wg Kruszelnickiego 1. Prowadzenie pogadanki materiał nauczania w danej jednostce lekcyjnej stanowi logicznie powiązany ciąg pytań nauczyciela i odpowiedzi ucznia. Podczas tej metody duŝą zaletą jest utrzymywanie stałego kontaktu nauczyciela z klasą Przygotowanie materiału nauczania: - ustanowienie metodycznego celu pogadanki - analiza merytoryczno logiczna wiedzy - rozłoŝenie wydobytych elementów między poszczególne pytania i ustalenie kolejności pytań - zaprojektowanie zadań Praca z uczniami: - połączenie tematu lekcji z doświadczeniami uczniów - dopasowanie pytań i odpowiedzi - zebranie i wykorzystanie wiadomości zgromadzonych podczas pogadanki (np. podczas realizacji tematów Współczesne zastosowania komputerów, prawne, etyczne i społeczne aspekty informatyki ) 2. Prowadzenie wykładu cechą tej metody nauczania jest utrzymywanie uwagi ucznia na treści wykładu Przygotowanie materiału nauczania: - zaprowadzenie logicznego porządku w treści wykładu - ustalenie celów minimalnego wykładu - zaplanowanie treści wypoczynkowych i ich miejsce w strukturze wykładu - atrakcyjne ujęcie treści - problemowy tok wykładu - wybór i dokonanie układu treści - włączenie wykładu do lekcji Praca z uczniami: - zaangaŝowanie emocjonalne nauczyciela - środki wzrokowo -słuchowe - urozmaicenie roli uczniów - notowanie wykładu (na informatyce naleŝy wystrzegać się tej metody na rzecz praktycznej pracy) 3. Kierowanie dyskusją słuŝy realizacji dwóch celów: (metodzie opanowania materiału nauczania i dyskusja jest sposobem zdobywania autorytetu) Przygotowanie materiału nauczania: - ustalenie celów dyskusji - wybór tematu i ustalonej jej rezultatów - przewidywanie stanowisk w dyskusji - opracowanie roboczego scenariusza dyskusji - umiejscowienie materiału dyskusji w obrębie większej całości Praca z uczniami: - wprowadzenie do dyskusji, ustalenie jej przedmiotu - wzbudzenie dyskusji - utrzymywanie kierunku dyskusji - kontrolowanie wychowawczych konsekwencji dyskusji - nadzór nad formalna stroną dyskusji - zebranie rezultatów dyskusji (Uczestnicy muszą mieć dostateczny poziom wiedzy) 4. Kierowanie obserwacją metoda oparta na przeŝywaniu Przygotowanie materiału nauczania: - wybór wiadomości i środki ekspozycji - włączenie obserwacji w tok lekcji Praca z uczniami:

15 - przygotowanie do obserwacji - doprowadzenie do spostrzeŝenia cech istotnych dla obserwowanego obiektu i celu obserwacji - instruowanie słowne, komentowanie - podsumowanie obserwacji, wykorzystanie wiedzy zgromadzonej w czasie obserwacji (np. wycieczka na wystawę komputerową lub podczas demonstrowania moŝliwości programów komputerowych) 5. Kierowanie korzystaniem z materiałów źródłowych - ta ciągle niedoceniana metoda zawiera etapy wyszukiwania źródeł, wyszukiwanie informacji, sprawdzenie informacji, łączenie informacji. Przy tej metodzie nauczyciel musi: - jasno i precyzyjnie zdefiniować problem lub zadanie - określić niezbędne pojęcia i metody potrzebne do rozwiązania tego problemu - zainteresować ucznia tematem - nagrodzić uczniów za osiągnięte wyniki (np. zlecanie uczniom referatów) 6. Kierowanie kształtowaniem się wartości waŝną umiejętnością nauczyciela jest takie wykorzystanie materiału nauczania, aby moŝliwe było kształtowanie w umyśle ucznia wartości etycznych, estetycznych, zmienianie ich i organizowanie w określony sposób wychowawczy. W przypadku informatyki waŝnym zagadnieniem jest prawo autorskie i współpraca z zespołem klasowym podczas rozwiązywania problemu informatycznego. 7. Kierowanie nabywaniem umiejętności praktycznych, gdzie naleŝy nauczyć ucznia łączyć sprzęt komputerowy, wymieniać tusz w drukarce, czyścić myszkę, wykrywać podstawowe nieprawidłowości w działaniu komputera Literatura: - Zdzisław Nowakowski Dydaktyka informatyki - Czesław Kupisiewicz Podstawy dydaktyki ogólnej - Franciszek Szlosek Wstęp do dydaktyki przedmiotów zawodowych - Krzysztof Kruszelnicki - :Sztuka nauczania czynności nauczyciela 4. Innowacyjne nauczanie ekspertowe WSTĘP Burzliwy rozwój badań teoretycznych nad systemami ekspertowymi, który miał miejsce w ostatnim dwudziestoleciu i XX wieku, a przede wszystkim efektywne stosowanie tych systemów w rozwiązywaniu problemów informatycznych ii, zwróciły uwagę pedagogów na potrzebę tworzenia systemów ekspertowych na uŝytek ucznia w celu wdraŝania go do nauki korzystania z metod i technik wspomaganego komputerowo rozwiązywania róŝnorakich zadań iii. Nazwę systemy ekspertowe (doradcze) wprowadzono w latach 60-tych XX w. w ramach badań nad sztuczną inteligencją iv (AI) w rozumieniu systemów komputerowych (współcześnie: systemów technologii informacyjnej, systemów informatycznych, czy multimedialnych), które miały odtwarzać działanie naturalnych systemów ekspertowych wykorzystujących wiedzę do samodzielnego rozwiązywania problemów, stawiania diagnoz i formułowania porad v. Nauczanie problemowe uzyskało w ten sposób środek znacznie wzbogacający dotychczasowe metody kształcenia. Pozwala on bowiem motywować ucznia do wykonywania zadań i do poszukiwania odpowiedzi na pytania nie tylko po to, aby uzyskać wysoką ocenę, ale głównie po to, by stać się ekspertem w danej dziedzinie wiedzy. ZauwaŜmy, Ŝe współczesna szkoła jest naturalnym systemem ekspertowym, w którym rolę ekspertów pełnią nauczyciele, rolę decydentów pobierających i podejmujących decyzje w procesie dydaktycznym uczniowie, a rolę sytemu przedmiotowego proces dydaktyczny kształtujący umiejętności ucznia oraz wzbogacający doświadczenie nauczyciela (rys. 1).

16 Niestety, współczesne szkoły najczęściej przegrywają w konfrontacji z wymogami nowoczesnej gospodarki rynkowej, w której kaŝdy człowiek wykonujący zadania na swoim stanowisku pracy musi być ekspertem w zakresie wykonywanych zadań. Szkoły nie kształtują umiejętności potrzebnych do stawania się ekspertem i korzystania z systemów ekspertowych, a jedynie wiedzę o tym jak być ekspertem (świadczą o tym współczesne wymagania programowe szkół ponadgimnazjalnych i wyŝszych). System ekspertowy Szkoła System przedmiotowy Proces dydaktyczny Rys. 1 Szkoła jako system ekspertowy Źródło: Opracowanie własne na podstawie E. Radosiński, Systemy informatyczne w dynamicznej analizie decyzyjnej, PWN, Warszawa-Wrocław 2001, s Wykorzystywanie zaawansowanej technologii informacyjnej w szkołach wymusza traktowanie współczesnej szkoły na równi z podmiotami prowadzącymi działalność gospodarczą. Tradycyjnie, szkołą nazywamy organizacje posiadającą osobowość prawną lub nie, w ramach której kształtowane są określone zespoły umiejętności, natomiast proces kształtowania umiejętności - procesem dydaktycznym lub dydaktyką. Organizacja obejmująca grupę osób podlegających w danym procesie dydaktycznym nazywamy klasą (współcześnie w liceach oddziałem), a organizację obejmującą proces dydaktyczny poza szkołą makrosystemem lub środowiskiem pozaszkolnym. Szkoła jest podmiotem prowadzącym działalność gospodarczą, w procesie której kształtują się (wytwarzane są) i wykorzystywane są (udostępniane są) umiejętności niezbędne człowiekowi w Ŝyciu dorosłym, tj. kształtowane są róŝnorakie kwalifikacje. Współcześnie oznacza to przygotowywanie człowieka do bycia przedsiębiorczym, tak aby potrafił działać w gospodarce rynkowej jako człowiek sprzedający swoje kwalifikacje, a nie jako człowiek pracy sprzedający jedynie swoją pracę na rynku pracy. Proces dydaktyczny jest więc działalnością gospodarczą wytwarzającą zasoby kwalifikacji niezbędne dla obecnej i przyszłej gospodarki rynkowej. Proces ten odbywa się w ramach systemu komunikacji pomiędzy nauczycielami a uczniami. Proces komunikacji bezpośredniej nazywamy nauczaniem bezpośrednim, a pośredni, wspomagany technologią informacyjną nauczaniem na odległość vi. We współczesnej szkole, wspomagającej proces dydaktyczny technologią informacyjną, w nauczaniu bezpośrednim lub na odległość, nauczyciel zarządza procesem dydaktycznym realizowanym przez uczniów.

17 4.1 Od nauczania problemowego do nauczania ekspertowego Pierwszą próbą kształtowania w szkole takŝe umiejętności potrzebnych w tym, aby być ekspertem było nauczanie poprzez wdraŝanie ucznia do formułowania i rozwiązywania problemów. Ta metoda nauczania została zauwaŝona i sformułowana przez polskiego pedagoga Wincentego Okonia vii juŝ w latach pięćdziesiątych XX w. W literaturze polskiej przyjęła się zaproponowana przez W. Okonia nazwa nauczania problemowego. Przez nauczanie problemowe rozumiał on zespół takich czynności, jak organizowanie sytuacji problemowych, formułowanie problemów (stopniowo wdraŝają się do tego sami uczniowie), udzielanie uczniom niezbędnej pomocy w rozwiązywaniu problemów i sprawdzaniu tych rozwiązań, wreszcie kierowanie procesem systematyzowania i utrwalania tak uzyskanej wiedzy. W organizowaniu sytuacji problemowych ujawniało się mistrzostwo nauczycieli. Przez sytuację problemową W. Okoń rozumiał za A. M. Matiuszkinem szczególny rodzaj współdziałania podmiotu i przedmiotu, charakteryzujący się takim stanem psychicznym podmiotu (ucznia) przy wykonywaniu przezeń zadania, jaki wymaga znalezienia (odkrycia lub przyswojenia) nowych, wcześniej subiektowi nieznanych wiadomości lub sposobów działania viii. W tym sensie, jak słusznie zauwaŝa Z. Pietrasiński, problemów nie moŝna mylić ze zwykłymi trudnościami, gdyŝ właśnie ten kto nie rozwiązuje problemów, bo udaje, Ŝe ich nie ma lub odkłada je na później, niezawodnie będzie miał trudności ix. Nie tylko w Polsce propagowano nauczanie problemowe. Na świecie waŝne były w tym zakresie przede wszystkim prace R. M. Gagnégo x, który uczenie się rozwiązywania problemów utoŝsamiał z uczeniem się reguł nadrzędnych, czyli łańcuchów lub połączeń reguł prostych dotyczących danej sytuacji problemowej. Silny wpływ na tego typu koncepcje pedagogiczne miały badania roli aktu twórczego w procesie dydaktycznym, prowadzone przez J. S. Brunera xi. Podstawowe znaczenie dla pochodzącego od Piageta czynnościowego ujęcia procesu dydaktycznego, ma połączenie dwóch teorii nauczania teorii reprezentacji wiedzy Brunera z teorią Gagnégo twórczego kształtowania pojęć. Powiązania pomiędzy kluczowymi pojęciami obu teorii wyjaśniają proces kształtowania pojęć i reprezentacji wiedzy (przedstawia go rys.2). Reprezentacja ikoniczna jest obrazem wykonania zadania, np. rysunkiem ilustrującym treść zadania, diagramem czy schematem blokowym. Niejasność, nieścisłość, luka w obrazie wykonywania zadania jest problemem w sensie informatycznym i prowadzi do jego rozwiązania poprzez ścisłe, symboliczne określenie warunków zadania i wykonywanych operacji tj. sformułowanie reprezentacji symbolicznej (np. napisanie programu komputerowego). Rys. 2 Reprezentacja wiedzy proces pojęciowania Źródło: Opracowanie własne na podstawie: W. Nowak, Konwersatorium z dydaktyki matematyki, PWN, Warszawa 1989, s Teraz juŝ moŝna określić reguły decyzyjne wykonywania przy spełnionych warunkach danych operacji, a całościowe powiązanie warunków reguł i operacji prowadzących do wykonania zadania da reprezentację enaktywną (np. symulację czy tablicę decyzyjną). Dopiero proces prowadzący od reprezentacji ikonicznej do enaktywnej kształtuje pojęcia dotyczące wykonania danego zadania. Zastosowanie jednocześnie obu prezentowanych w tych teoriach metod nauczania umoŝliwia kształtowanie u ucznia umiejętności tworzeni systemów reprezentacji wiedzy i korzystania z nich. Obecnie, nauczanie problemowe okazuje się niewystarczające do połączenia

18 tych metod, bowiem nie kształtuje umiejętności niezbędnych do uczestniczenia w społeczeństwie informatycznym i bycia człowiekiem przedsiębiorczym, co oznacza, Ŝe nie pozwala w pełni przygotować ucznia do zadań, które będzie wykonywał lub musi wykonywać w Ŝyciu dorosłym. Taką rolę moŝe spełnić taki system nauczania, w którym uczeń będzie stopniowo wdraŝany do realizacji podstawowych funkcji systemu ekspertowego wspomaganego multimedialnie (obecnie najczęściej komputerowo), słuŝącego wykonywaniu wybranych zadań w procesie dydaktycznym, a takŝe będzie mógł brać czynny udział w tworzeniu systemów ekspertowych. Tak rozumiany system nauczania nazywamy nauczaniem ekspertowym. 4.2 Multimedialne projektowanie systemów ekspertowych W projektowaniu systemów ekspertowy wspomagających proces dydaktyczny wykorzystywane jest programowanie multimedialne. Przykładem programowania multimedialnego jest programowanie w języku LOGO mające na celu tworzenie przez ucznia na ekranie monitora indywidualnych geometrycznych światów, kierując tzw. Ŝółwiem, który te światy przędzie w formie geometrycznych rysunków. śółwie geometryczne, uwidocznione na ekranie, są ikonicznymi znakami Ŝółwi programistycznych, którymi ma kierować uczeń. Nie są więc abstrakcyjnymi tworami, ale fizycznymi, a ich ruch jest adekwatny do fizycznego ruchu. Warto przytoczyć tu słowa S. Paperta xii - Tak jak w przypadku Ŝółwia geometrycznego, Ŝółw fizyczny jest tworem interaktywnym, którym uczący się moŝe manipulować, tworząc środowisko do aktywnego uczenia się. Ale uczenie się jest aktywne nie tylko w sensie interakcji. W mikroświecie fizyki [fizyki Ŝółwia autor] uczniowie mogą utworzyć swój własny zestaw załoŝeń o mikroświecie i jego prawach i mogą sprawić by były one prawdziwe. Mogą kształtować codziennie rzeczywistość, mogą ją modyfikować i budować rzeczywistości alternatywne. Rzeczywistości alternatywne są zarazem wirtualnymi i mają formę programów pisanych w języku LOGO. Programy te zapisywane są w czytelnej, wizualnej postaci. Nie tworzą więc zwykłych ciągów instrukcji zapisanych w sposób linearny. Zapisywanie w kolejnych wierszach (czasami grupach wierszy) na ekranie monitora, instrukcji opisujących ruch Ŝółwia, pozwala uczniowi skutecznie monitorować, odpowiadający tym instrukcjom na ekranie, ruch Ŝółwia geometrycznego lub wyobraŝenie tegoŝ ruchu (patrz Rys.3), ustalając tym samym, w formie programu, dokładny scenariusz ruchu Ŝółwia. Rzeczywistością poznawczą dla ucznia w tym systemie multimedialnym jest rzeczywistość ruchu geometrycznego Ŝółwia, uwidoczniona na ekranie monitora. Ta rzeczywistość jest zarazem rzeczywistością wirtualną w systemie, w którym monitorowany jest fizyczny ruch ołówka podczas rysowania figur geometrycznych, ale takŝe monitorowany jest ruch dowolnych ciał fizycznych. Uniwersalistyczne działanie zasady adekwatności gwarantuje, Ŝe uczniowie, uczestnicząc w operacjach kierowania "Ŝółwiem, w stworzonych przez siebie wirtualnych rzeczywistościach, będą kształtować umiejętności poprawnego myślenia. Początkowo będą odkrywać swoją własną, róŝniącą się istotnie od przyjętej w nauce, logikę, matematykę i informatykę, ale dzięki uniwersalizmowi swych odkryć, z czasem dokonają generalizacji, która umoŝliwi im ostatecznie opanować fundamentalne pojęcia i prawa tych nauk. Rzeczywistość wirtualna Rzeczywistość poznawcza (program rysowania kwadratu (opis ruchu Ŝółwia po kwadracie) napisany w języku LOGO) OTO KWADRAT NAPRZÓD 100 PRAWO 90 NAPRZÓD 100 PRAWO 90 NAPRZÓD 100 PRAWO 90 NAPRZÓD 100 Oto ruch Ŝółwia po kwadracie śółw robi do przodu 100 kroków, Ŝółw skręca w prawo o 90 stopni, Ŝółw robi do przodu 100 kroków, Ŝółw skręca w prawo o 90 stopni, Ŝółw robi do przodu 100 kroków, Ŝółw skręca w prawo o 90 stopni, Ŝółw robi do przodu 100 kroków.

19 Rys. 3 Przykładowe programowanie multimedialne w języku LOGO Źródło: E. Bryniarski, M. Chuchro, Rola adekwatności wytworów systemów multimedialnych w kształtowaniu umiejętności myślenia ucznia, Konferencja Naukowa Pedagogika i Informatyka Cieszyn 4-5 czerwca 2001 r, red. A.W.Mitas, Cieszym Zasady nauczania ekspertowego Na rys. 4 przedstawiony został, popularny wśród nauczycieli matematyki, rysunek, słuŝący jako środek dydaktyczny do wizualizacji dowodu (tj. poglądowego uzasadnienia dowodu) twierdzenia Pitagorasa. Wykorzystanie tego rysunku jest szczególnym przypadkiem systemu multimedialnego. Rzeczywistością poznawczą jest w nim system geometrii Euklidesa ze znanym sformułowaniem twierdzenia Pitagorasa zawierającym formułę a 2 + b 2 = c 2, ustalającą relację pomiędzy długościami boków trójkąta prostokątnego. Rzeczywistością wirtualną są natomiast puzzle, składające się z siedmiu płaskich przedmiotów, ilustrujących przedstawione na Rys. 4 trójkąty i kwadraty (komponenty), lub ich odpowiedniki wywoływane i przesuwane myszką na ekranie monitora komputera. Kontekst sytuacyjny jest tak ustalony, Ŝe elementy układanki monitorują pola powierzchni odpowiadających im figur geometrycznych, a przystawanie do siebie przedmiotów zbudowanych z tych elementów monitoruje równość pól powierzchni przystających figur geometrycznych. Rzeczywistość wirtualna Rzeczywistość poznawcza (Układanka z 7 figur) (Twierdzenie Pitagorasa) I b 2 II a 2 III IV kontekst sytuacyjny a 2 + b 2 = c 2 I IV c 2 II III Rys. 4 System multimedialny na przykładzie wizualizacji dowodu twierdzenia Pitagorasa.

20 Źródło: E. Bryniarski, M. Chuchro, Rola adekwatności wytworów systemów multimedialnych w kształtowaniu umiejętności myślenia ucznia, Konferencja Naukowa Pedagogika i Informatyka Cieszyn 4-5 czerwca 2001 r, red. A.W.Mitas, Cieszym Zbudowanie, według scenariusza-układanki zgodnego z powyŝszym rysunkiem, dwóch przedmiotów (kompozycji) o kształtach przystających kwadratów, pozwala uczniowi, przy przyjętym kontekście sytuacyjnym, za pomocą jednego spojrzenia zrozumieć wyprowadzenie (dowód) twierdzenia Pitagorasa i uznać tym samym to twierdzenie za, w sposób oczywisty, prawdziwe. Mamy tu do czynienia z wyraźnym astosowaniem zasady adekwatności xiii w wykorzystywaniu środka informatycznego do reprezentowaniu wiedzy. Biorąc pod uwagę przyjęte pojęcia, zasadę tę moŝemy stosownie rozszerzyć tak, aby stosowała się do korzystania z dowolnych systemów multimedialnych i sformułować następująco: wytwory systemu multimedialnego są adekwatne do rzeczywistości poznawczej, przy zadanym kontekście sytuacyjnym, gdy budowa tych wytworów jest monitorowana w tym kontekście jako taka sama (izomorficzna do...), jak budowa pewnych przedmiotów w rzeczywistości poznawczej, a ponadto walory oraz wirtualne powiązania składników tych wytworów są monitorowane jako izomorficzne do odpowiednich cech oraz własności relacji, określających te przedmioty w rzeczywistości poznawczej. NaleŜy teŝ stosownie rozszerzyć treść pozostałych zasad korzystania ze środków informatycznych, tak aby dotyczyły korzystania z dowolnych systemów multimedialnych. Zasady te sformułujemy następująco: Zasada interaktywności system multimedialny powinien pobudzać do aktywnego uczestniczenia w tworzeniu i uaktywnianiu wytworów multimedialnych oraz korzystaniu z nich. Zasada operatywności (forsingu) system multimedialny powinien wymuszać wykonywanie przez uŝytkownika, opanowanych przez niego wcześniej standardowych operacji, sprzyjających adekwatnemu przekazaniu mu wiedzy i kształtowaniu umiejętności oraz tworzenie na ich podstawienie w moŝliwie najprostszy sposób nowych uŝytecznych operacji. Zasada efektywności im większa złoŝoność czynnościowa procesu uczenia się korzystania i samego korzystania z systemu multimedialnego, tym mniejsza efektywność komunikacji uŝytkownika z tym systemem, Stosowanie wymienionych zasad w procesie dydaktycznym nie moŝe być prawidłowe, jeśli nie będzie odpowiadało cechom psychofizycznym ucznia. Ten wymóg oznacza indywidualizację kształcenia, a więc uwzględnianie, w organizowaniu procesu dydaktycznego, stylu uczenia, talentu czy rodzaju inteligencji ucznia. W latach dziewięćdziesiątych XX w. Howard Gardner, profesor pedagogiki z Harvardu (USA) swoimi badaniami zakwestionował pogląd o jednej ogólnej inteligencji człowieka mierzonej wskaźnikiem IQ i utoŝsamianej z myśleniem logicznym, dobrze uzasadniając tezę, Ŝe kaŝdy człowiek jest potencjalnie uzdolniony, lecz na wiele sposobów. Inteligencja człowieka jest jego zdolnością do tworzenia i rozpoznawania wartości ogólnoludzkich oraz korzystania z nich. Zgodnie z takim rozumieniem inteligencji Gardner wyróŝnia następujące rodzaje inteligencji xiv : Językową obejmująca wartości kultury języka, Logiko-matematyczną obejmująca wartości logiczne oraz formalizację, Wizualno-przestrzenną obejmująca szeroko rozumiane wartości estetyczne kultury plastycznej (malarstwo, rzeźba), Kinestetyczną (motoryczną) wartości związane z opanowaniem ruchu ciała, Muzyczną (fonetyczną) wartości związane z posługiwaniem się dźwiękiem, Interpersonalną dotycząca komunikacji człowieka z człowiekiem, człowieka z maszyną, człowieka z przyrodą, Intrapersonalną dotycząca komunikacji człowieka z samym sobą. Wymienione rodzaje inteligencji w róŝnym stopniu występują u ucznia i składają się na talenty ucznia i styl uczenia określony przez takie czynniki jak xv : Sposób najłatwiejszego przyswajania doświadczeń (informacji) oraz korzystania z przyswojonych doświadczeń (informacji), Sposób porządkowania i przetwarzania doświadczeń (informacji),