ИТО-2002 / Секция I / Подсекция 2 : устное выступление и публикация 

МОДУЛЬ «СИСТЕМОЛОГИЯ» В НАЧАЛЬНОМ КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ

Плаксин Михаил Александрович

Пермский государственный университет (ПГУ), Компьютерная школа ПГУ, г. Пермь

Модуль «Системология» предлагается Пермской версией начального курса информатики для 3-4-го классов. В результате изучения модуля учащиеся должны освоить: понятие системы и системного эффекта, исчезновение системного эффекта при разрушении системы; трехэтапный порядок научного исследования (сбор фактов – гипотеза – проверка); всеобщую системность мира, необходимость системного подхода.

«Пермская версия» курса информатики включает основы системного анализа и Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ).

Модуль «Системология» предлагается к изучению в 3-4-м классах начальной школы после модулей «ТРИЗ», «Словари», «Таблицы».

В результате изучения модуля учащиеся должны освоить:

  1. понятие системы и системного эффекта; исчезновение системного эффекта при разрушении системы;
  2. трехэтапный порядок научного исследования: сбор фактов – гипотеза – проверка;
  3. идею всеобщей системности мира; необходимость системного подхода.

Модуль рассчитан на 10 час. занятий и не требует машинной поддержки.

По модулю подготовлены пособие для учителя и рабочая тетрадь для ученика.

План модуля:

  1. Понятие системы. Системный эффект. Примеры систем. Возникновение и исчезновение системного эффекта. (1 час)
  2. Среда системы. Вход-выход системы. Понятие «черный ящик». Выделение среды конкретных систем. Описание входов-выходов конкретных систем. Игра в «черный ящик» (по входу-выходу угадать алгоритм преобразования информации). Описание в виде «черного ящика» известных систем. (1 час)
  3. .Трехэтапный порядок научного исследования: сбор фактов – гипотеза – проверка. (2 час)

Отсутствие понятий «правильно/неправильно» при изучении природы. Исследование падения тел: поиск причин разной скорости падения разных тел. Гипотеза о зависимости скорости от веса тела. Протоколирование экспериментов с предсказанием результата. Поиск иной гипотезы. Использование ее как теории, т.е. для предсказания будущего (парашют, планер, дельтаплан).

Экспериментальные исследования. Поиск связи:

Протоколирование опытов: начальных – без предсказания результата, проверочных – с предсказанием результата.

  1. Компоненты системы. Элементы. Подсистемы. Надсистемы. Состав системы. Описание состава конкретных систем. Выделение подсистем и элементов. Несколько описаний одной и той же системы (фонтан – с точки зрения мальчишек, водопроводчика, электрика, архитектора). Перечисление надсистем конкретной системы. (1 час.)
  2. Структура системы. Структурирование конкретных систем. Различное структурирование одной и той же системы. Фантастические существа. Конструкторы. (1 час.)
  3. Систематизация. Классификация (классы, основание классификации). Структурирование. Обозримость (познаваемость) как системный эффект при структурировании большого набора фактов. Ускорение поиска в упорядоченном наборе. Научная систематизация (Аристотель, Евклид, Линней, Менделеев). Задачи на классификацию научных фактов, растений, животных, людей, предметов и пр. Поиск основания классификации. (1 час)
  4. Системность как всеобщее свойство мира. Связи внутри системы (роли подсистем в естественной системе, цель искусственной системы). Системный подход. (3 час.)

Системность любого объекта. Относительность элементов и подсистем.

Взаимосвязанность компонент системы. Наличие у любой подсистемы нескольких ролей с точки зрения объемлющей системы. Для искусственных систем – выделение «главной» роли – цели. Наличие побочных эффектов. Невозможность «идеальной» искусственной системы (не имеющей иных выходов, коме цели). Необходимость «платить за удовольствия».

Примеры сложных взаимосвязей: уничтожение воробьев в Китае; борьба с малярией в Индонезии; численность травоядных и хищников; «принцип домино» в экономике; распространение знаний из одних стран в другие (колесо, бумага, арабская, римская и буквенная запись чисел). Задачи на поиск взаимосвязей.

Модуль рассматривается как средство введения в мышление ребенка ряда базовых понятий системного анализа. Их использование призвано упростить детям процесс дальнейшей учебы.