Archivní obsah
Tento materiál pochází ze staršího archivu rvp.cz a už není součástí aktuální nabídky. Uchováváme ho, aby na něj dál vedly původní odkazy.
Odborný článek
Archivní obsah
Tento materiál pochází ze staršího archivu rvp.cz a už není součástí aktuální nabídky. Uchováváme ho, aby na něj dál vedly původní odkazy.
V roce 1999 publikovali prof. RNDr. Ivan Kalaš, Ph.D. a RNDr. Andrej Blaho článek, který se zabýval návrhem nových osnov informatiky pro střední školy na Slovensku. I s odstupem let je text stále aktuální. O stručnou předmluvu k tomuto článku jsme požádali PaedDr. Jiřího Vaníčka, Ph.D.
Tento článek je příspěvkem k činnosti ICT panelu, který se zabývá didaktickou inovací národního kurikula oblasti ICT.
Informatika jako školní předmět v dnešní době stále ještě trpí především neurčitostí svého obsahu a cílů. Jako učitelé se dokážeme shodnout snad pouze na tom, že máme učit „počítače". Na různých školách je toto pojetí diametrálně odlišné, což nemusí být způsobeno pouze nekvalifikovaností učitele, nedůležitostí předmětu nebo „hravou povahou" práce s počítačem.
My, učitelé, máme sice k dispozici rámcové vzdělávací plány, které stanovují „mantinely" a cíle. Jejich řeč je však strohá a obecná, především ale neargumentují, nevysvětlují, a tudíž nepřesvědčí učitele o tom, jak informatiku učit a co do její výuky zahrnout.
Též nám chybí porovnání našich cílů, obsahu výuky a metod se sousedními státy, s nimiž sdílíme stejný kulturní prostor, máme stejnou historii vzdělávání a podobný školský systém. Máme ovšem štěstí: v některých okolních státech proběhla reforma informatických předmětů dříve než u nás, máme se tedy možnost podívat, jak svoji změnu připravovali i jak jsou úspěšní.
Z doby před bezmála 10 lety jsme vybrali článek, který je pro nás aktuální i dnes. Kromě návrhu kurikula autor především argumentuje, proč je výuka informatiky koncipována právě tímto způsobem. Vize, popsaná v tomto článku, se na Slovensku poté začala promítat do školských osnov, tvorby učebnic a do školské praxe (podle nás velmi úspěšně). Lze ji potom srovnat s doktrínami typu „učíme uživatelský přístup" nebo „žádná informatika, stačí počítače v ostatních předmětech".
Hlavním autorem článku je prof. Ivan Kalaš, vedoucí katedry základů a didaktiky informatiky na Fakultě matematiky, fyziky a informatiky Univerzity v Bratislavě, který je mj. vedoucím autorského kolektivu sady nových slovenských učebnic informatiky pro střední školy a spoluautorem několika didaktických programovacích prostředí pro děti (Karel 3D, Comenius Logo, Imagine). Jako první u nás ve svých odborných statích hovořil o tvořivé informatice, vychoval řadu kvalitních učitelů informatiky.
Jiří Vaníček
Prakticky v každej krajine sa dnes hovorí o rôznych vládnych koncepciách informatizácie školy, o zavádzaní informačných a komunikačných technológií (ďalej len IKT) do výuky rôznych predmetov, o používaní Internetu, o zmenách vo vzťahu učiteľ-žiak, o vyučovaní na diaľku a pod. V mnohých z týchto krajín vôbec nemajú samostatný predmet Informatika - buď ho zrušili, alebo nikdy neexistoval1. A tam, kde existuje (napr. v krajinách východnej a strednej Európy), pozorujeme určité vákuum či neistotu v jeho koncepcii. Vidí sa nám, že je veľká škoda nerozvíjať ďalej tento predmet, pretože si zaslúži prirodzené miesto vo vyššom všeobecnom vzdelaní2, a tiež vo všetkých vládnych projektoch o IKT v škole. V nasledujúcom príspevku chceme vyložiť koncepciu nových osnov informatiky, ako ich v rokoch 1998 a 99 vytvorila Predmetová komisia pri MŠ SR (ktorej sme členmi) v spolupráci s Katedrou vyučovania informatiky MFF UK. Zdôvodníme ciele tohto predmetu, štruktúru, kľúčové témy a proces ich napĺňania. Informatiku na gymnáziu pritom dôsledne chápeme ako všeobecno-vzdelávací predmet.
Situáciu vo výučbe informatiky negatívne ovplyvnil radikálny odklon od programovania k používaniu, namiesto k porozumeniu. Tento "mantinelový efekt" priveľmi zdôraznil používateľský prístup, a tak zamenil informatiku za obsluhu počítača a vybraných softvérových balíkov. Tento posun sa často obhajuje tým, že informatika sa rýchlo rozvíja a mení, stále prichádza nový hardvér a softvér, nové verzie známych balíkov, a teda jediné, čo môžeme robiť, je utekať za odchádzajúcim rýchlikom. Zdá sa nám však, že informatika už nie je taká mladá, aby sme nedokázali definovať jej nadčasové ciele, metódy a princípy, ktoré už nepoliehajú rýchlej erózii. Snažíme sa preto nachádzať veľmi voľné a pružné obrysy tohto predmetu, ktoré sa na školách môžu realizovať mnohými spôsobmi - a predsa splniť ciele, ktoré pre tento predmet považujeme za dôležité.
Skôr než predstavíme naše chápanie výchovno-vzdelávacích cieľov informatiky, priznajme, že si uvedomujeme zložitosť situácie na (stredných) školách. Vieme, že informatika dnes ešte stále musí nahrádzať rezistenciu iných predmetov voči používaniu IKT na svojich hodinách, voči neexistencii medzipredmetových projektov, voči nedostatku komunikácie a kooperácie vo výučbe. Prečo inak by sa neučili základy textového editora spolu s inými nástrojmi na písanie na hodinách písania, základy grafického editora popri iných nástrojoch na kreslenie na hodinách výtvarnej výchovy, základy princípov počítača na fyzike? Samozrejme, že určité prekrývanie cieľov s inými predmetmi je len vítané. Povedzme však otvorene: toto nie je prekrývanie cieľov, ale nedostatky v príprave učiteľov iných predmetov3.
Niekedy sa informatika chápe ako súhrn technického vybavenia (napr. firmy), inokedy sa dokonca stotožňuje s knihovedou. V školstve sa niekedy zužuje na kurz operačného systému DOS, programu Norton Commander a niektorého textového editora, inokedy zasa na kurz programovania. Považujeme preto za užitočné pripomenúť, že informatika je vedecká disciplína, ktorá:
Poslaním informatiky vo všeobecnom vzdelaní je pomáhať pri budovaní informatickej kultúry, čiže pri výchove k poznaniu a primeranému používaniu prostriedkov informačnej spoločnosti, k rešpektovaniu právnych a etických zásad používania informačných technológií a produktov4. Toto poslanie by mala informatika napĺňať spolu s aplikovaním IKT vo výučbe iných predmetov a v organizovaní a riadení školy (i školskej knižnice). Ako analógiu si predstavme napr. predmet Slovenský jazyk, ktorý sa vyučuje ako vedecká disciplína s presnými gramatickými, štylistickými a ďalšími pravidlami, a tiež ako výchovný predmet, ktorý vytvára vzťah k národnej a svetovej kultúre a učí tvoriť a vnímať literárne diela.
Predmet informatika si na strednej škole kladie za cieľ zovšeobecniť, prehĺbiť a rozšíriť predchádzajúce skúsenosti študentov z používania IT v škole i mimo nej, napr. v rodine. Chce žiakom predstaviť základné pojmy a techniky používané pri práci s údajmi a pri štúdiu algoritmov a výpočtových procesov. Podobne ako matematika, aj informatika vytvára platformu pre všetky ďalšie predmety. Ak chceme definovať relatívne stabilné osnovy tohto predmetu, musíme sa zamerať na štúdium základných univerzálnych pojmov, ktoré prekračujú technológie dneška. Dostupné technológie majú poskytnúť štúdiu informatiky široký priestor na motiváciu a ilustráciu, na praktické predmety.
Ciele informatiky vo výchovno-vzdelávacom procese špecifikujeme v dvoch rovinách. V rovine všeobecnej si informatika (spolu s ďalšími predmetmi) kladie za cieľ:
Za špecifické ciele predmetu informatika považujeme:
V súčasnosti je informatika povinný predmet v prvom ročníku gymnázia, a to v rozsahu 2 hodiny týždenne. Okrem toho existuje pomerne neprehľadná zmes rôznych voliteľných a nepovinných predmetov vo vyšších ročníkoch s názvami ako programovanie, informatika, seminár z informatiky alebo výpočtová technika. Niektoré gymnáziá ponúkajú možnosť maturovať z výpočtovej techniky, ak študent absolvoval aspoň 6 hodín výpočtovej techniky alebo programovania a pod. za týždeň5. Rozhodli sme sa preto sprehľadniť a zjednodušiť túto nejasnú situáciu tak, že žiadne predmety ako programovanie alebo výpočtová technika (a ani maturita z výpočtovej techniky) už nebudú na gymnáziu existovať. Namiesto toho zostane jednoročný povinný kurz informatiky a možnosť ďalšieho jedného, dvoch alebo troch ročníkov voliteľného predmetu informatika, spolu s možnosťou nepovinného seminára z informatiky, a tiež s možnosťou maturity z informatiky.
Pre voliteľné rozšírenie informatiky (na 1 až 3 školské roky) sme definovali sériu šiestich tém (pozri ďalej), z nich prvé dve nie sú veľmi náročné a zaujmú aj mnohých študentov, pre ktorých informatika nebude v žiadnej forme predmetom ďalšieho štúdia na univerzite6. Každá zo šiestich tém tvorí osnovu buď polročného alebo celoročného voliteľného predmetu v rozsahu 2 hodiny týždenne7. Náročnosť ďalších tém rastie, podmienkou pripustenia k maturitnej skúške je opäť absolvovanie aspoň troch rokov informatiky po 2 hodiny týždenne, a tiež absolvovanie témy D. Programovanie pre pokročilých8. Cieľom voliteľnej informatiky je ďalej rozvinúť, rozšíriť a prehĺbiť ciele povinnej informatiky z prvého ročníka, konkrétne:
Voliteľné rozšírenie informatiky má tiež pomôcť talentovaným študentom pri stredoškolskej odbornej činnosti, v príprave na súťaže a v príprave na univerzitné štúdium informatiky.
Pre 1. ročník definujeme päť základných tém, ktoré však neodporúčame preberať ako oddelené "kapitoly" v predpísanom poradí. Je to skôr päť pohľadov na základy informatiky a je možné ich sprostredkovať študentom rôznym spôsobom - s dôrazom na tie podtémy, ktoré sú učiteľovi blízke9, ktoré vychádzajú z možností školy, a tiež z doterajších znalostí a záujmu študentov. Vhodnou formou je napr. séria menších či väčších projektov. Pri každej téme by si mal učiteľ jasne uvedomiť, ktoré ciele informatiky ňou napĺňa. Zdôrazňujeme, že aplikačný softvér v žiadnom prípade nie je cieľom výučby. Naopak - textový alebo grafický editor je len ukážkou práce s údajmi, iba ilustruje nástroj na riešenie jednej triedy problémov.
A. Informácie okolo nás - aplikácie na zber, jednoduchú manipuláciu a prezentáciu údajov. Cieľom je pochopiť, že pomocou IT sa dajú spracovávať údaje najrôznejších typov (textové, grafické, numerické, zvukové, video a pod.). Podtémami sú: n zoznámenie sa s jednoduchými aplikáciami (napr. textový a grafický editor) n zoznámenie sa s encyklopedickou alebo hypertextovou aplikáciou (napr. encyklopédia na CD-ROM), vyhľadávanie, navigovanie v priestore informácií, spôsob komunikácie n multimediálne aplikácie n aplikácie na prácu s číslami (napr. študijný program pre matematiku alebo fyziku, resp. úlohy riešiteľné tabuľkovým kalkulátorom) n kódy a šifry, rôzne reprezentácie údajov a prechody medzi nimi.
B. Počítačové systémy - počítač ako univerzálny prostriedok na spracovanie údajov. Spôsoby a zariadenia na zber, uchovávanie a prezentáciu údajov. Cieľom je zoznámiť sa so základnou terminológiou IT, poznať limity technického vybavenia, zvládnuť obsluhu počítača a jeho prídavných zariadení. Podtémy: n počítač, procesor, pamäť (kapacita, limity) n vonkajšie pamäte (disky, CD-ROM, ...) n vstupno-výstupné zariadenia n zaujímavé príhody a bájky z histórie a súčasnosti výpočtov, počítačov, robotov a informatiky.
C. Algoritmy a algoritmizácia - formálny popis automatizovanej manipulácie s údajmi, vlastnosti, spôsob zápisu, analýza, súvislosť s matematikou, programovacie jazyky. Cieľom je zvládnuť algoritmické riešenie jednoduchých úloh pomocou počítača. Podtémy: n úvod do algoritmizácie (postupnosť krokov napr. pri geometrickej konštrukcii), hľadanie algoritmov v každodennom živote (napr. bankomat) n malé programovacie jazyky n makrá nad textom n formálny zápis algoritmov n tvorba a analýza jednoduchých algoritmov (grafika, práca s textom) n výpočtový proces, efektívnosť, neriešiteľné úlohy.
D. Oblasti využitia informatiky - oblasti, v ktorých sa využíva informatika. Cieľom je vedieť pre daný problém posúdiť, ktoré prvky IT môžu pomôcť pri jeho riešení (klasifikácia problému), poznať niektoré bežné typy aplikácií na základnej používateľskej úrovni. Zoznámiť sa s niektorými z nasledujúcich okruhov: n spracovanie textov, DTP n grafika, virtuálna realita n CAD, projektovanie, animácia, GIS n multimédiá, umenie, prirodzený jazyk a reč n základy telematiky, e-mail, Internet n databázy, informačné systémy, ekonomika n umelá inteligencia (robotika, expertné systémy) n informatické profesie, softvérové inžinierstvo, údržba softvéru n IT vo výučbe, v riadení školy.
E. Informačná spoločnosť - kultúrne a sociálne aspekty, právna kultúra. Cieľom je pochopiť právnu ochranu softvéru, dôsledky nedodržania licencií, vnímať vplyv IT na spoločnosť. Podtémy: n informačná spoločnosť n licencie programov n počítačová kriminalita n vírusy, etika, ochrana, hygiena n IT vo výučbe handicapovaných.
Sme si vedomí toho, že len veľmi ťažko sa dokáže učiteľ vzdať niektorých "tradičných tém". Nie je ľahké si uvedomiť, že niektoré z námetov, ktoré sme roky pravidelne učili, iba zakrývali ťažkopádnosť operačného systému, technického vybavenia alebo nedostatok dobrých námetov a pod., a že sú už dnes zbytočné a málo motivujúce. Nie je napr. správne oboznamovať študentov so špecializovanými programami na organizovanie hierarchickej štruktúry adresárov a súborov10, pokým nemajú vlastné reálne skúsenosti s prácou s veľkým počtom súborov. Zdôrazňovanie technických detailov, ktoré vyplývajú z dnešných (alebo skôr včerajších) obmedzení, a ich povyšovanie na informatické znalost11 je zavádzajúce.
Zo šiestich tém, ktoré popisujeme nižšie, si škola vyberá náplň pre jedno, dvoj alebo trojročný voliteľný predmet podľa nasledujúcich zásad: Každá z tém musí svojím obsahom a rozsahom podstatne presahovať učivo základného kurzu v prvom ročníku, musí byť námetom pre polročný alebo celoročný kurz. Do jednoročného kurzu možno skombinovať témy AB, AC, AF, BC, BF, CF, DE a DF, žiadnu tému však nemožno zaradiť do viac než jedného školského roka. Ako sme už uviedli vyššie, maturant z informatiky musí absolvovať tému D (ktorej znalosť sa napr. vyžaduje pri prijímacom pohovore na odbor informatika na MFF UK). Všetky témy môže škola rozšíriť o nepovinný seminár z informatiky, ktorý má poskytnúť ďalšie praktické skúsenosti, napr. s používaním programových balíkov, ktoré presahujú ciele predmetu informatika.
A. IT v kancelárskom prostredí - popri praktických skúsenostiach majú študenti hlbšie spoznať výpočtové procesy, toky a formy údajov, a tiež typy problémov, ktoré sa v takomto prostredí bežne riešia. Téma je vhodná aj pre študentov, ktorí sa nebudú štúdiu informatiky ďalej venovať. Nemá však redukovať informatiku na povrchné používanie kancelárskeho softvéru. Tému má učiteľ prezentovať z pohľadu procesov, kooperácie viacerých aplikácií (dynamické väzby medzi súbormi, napr. medzi textom a obrázkami alebo grafmi), definovať a používať makrá pre opakovanie určitej postupnosti krokov, diskutovať o zásadách tvorby štruktúrovaných dokumentov, organizovania údajov a pod. Študenti majú: n ovládať základy spracovania textov, tabuliek, práce s databázou, s prezentačným a plánovacím softvérom n diskutovať o programovom vybavení kancelárie n poznať základy bezpečnosti informačných systémov, ochrany údajov n pre daný problém zvoliť vhodný komponent kancelárskeho balíka.
Z obsahu: n práca s textom, vkladanie tabuliek, obrázkov a grafov, hromadná korešpondencia, slovníky, makrá n práca s obrázkami a grafikou n práca s databázou, vyhľadávanie, vytváranie jednoduchých dotazov n prezentačný softvér n plánovací softvér.
B. IKT v prostredí Internetu - študenti sa majú oboznámiť s Internetom a jeho službami ako prostriedkom na komunikáciu a vyhľadávanie, výmenu a prezentovanie odborných a záujmových informácií. Presnejšie, majú spoznať: n základy práce IKT n sociálne, etické a právne aspekty komunikácie na Internete n elektronickú poštu n základy práce s www n základné služby Internetu n vedieť zvoliť správnu službu pre daný problém n rozumieť základom bezpečnosti a ochrany údajov pri prenose.
Z obsahu: n neinteraktívna komunikácia, e-mail, diskusné kluby n interaktívna komunikácia, Talk, IRC, ICQ n videokonferencie n získavanie informácií na WWW, práca s multimédiami n vyhľadávanie informácií a súborov, ftp n práca na vzdialenom počítači, telnet n virtuálny svet, virtuálne pošty, nakupovanie, home banking, diskusné kluby n teleprojekty n publikovanie na Internete, Web editor n programovanie pre Web, príklady s Java scriptom a Javou n bezpečnosť, sociálne aspekty.
C. Základy programovania a algoritmizácie - študenti získavajú vedomosti potrebné pre tvorbu algoritmov, učia sa ich formálne zapisovať, ladiť a dokumentovať programy. Spoznávajú základné metódy analýzy problémov a návrhu jednoduchých programov. Používajú základné riadiace príkazy, bloky príkazov, opakovanie bloku, vetvenie výpočtu, a tiež jednoduché a niektoré zložené údajové typy (na reprezentáciu čísel, znakov, textu, obrázkov, oblastí... ). Modelujú jednoduché systémy pomocou dekompozície problému.
Z obsahu: n analýza problému, neformálny a formálny popis jeho riešenia n algoritmus, program, programovací jazyk n základné a zložené údajové štruktúry n riadiace štruktúry n výrazy, príkazy, premenné n knižnica príkazov n príkazy so vstupmi n ako motivačné prostredie možno využiť napr. kreslenie obrázkov (korytnačia geometria) a pod.
D. Náročnejšie programovanie - prehĺbenie predchádzajúcej témy. Študenti majú spoznať ďalšie zložené údajové a riadiace štruktúry. Riešia zaujímavé aplikačné úlohy s dôrazom na ich interaktívnosť a na vizualizáciu výpočtu, údajov, výsledkov... Pracujú s textovou informáciou, obrázkami, zvukmi, analyzujú a navrhujú vhodné spôsoby GUI pre svoje programy. Dôležitou súčasťou témy je súhrnná kapitola o programovacích jazykoch s prehľadom programovacích paradigiem a bežných štruktúr.
Z obsahu: n ďalšie údajové a riadiace štruktúry, procedúry a funkcie n programovanie úloh numerickej matematiky a štatistiky, reálna aritmetika, riešenie rovníc n počítačová grafika, transformácie v rovine, kódovanie grafickej informácie n 3D priestor n multimédiá, analýza komerčných multimediálnych produktov s dôrazom na prezentáciu informácie n programovacie jazyky n základné princípy tvorby softvéru, tímová práca, údržba softvéru, bezpečnosť.
E. Počítačové systémy - študent sa má oboznámiť so spôsobmi reprezentácie čísel, so základmi logických obvodov a základmi architektúry počítača (PC), so základnými funkciami OS (zrejme Windows 9X alebo NT) a so základmi architektúry LAN a WAN.
Z obsahu: n história počítania, počítačov a robotov n dvojková sústava a iné, logické obvody, základy reálnej aritmetiky n architektúra PC n periférne zariadenia n operačné systémy n základná architektúra počítačových sietí.
F. Alternatívne vybrané témy - napr. systémy virtuálnej reality a jazyk VRML, robotika, objektová analýza a objektové programovanie, logické programovanie, funkcionálne programovanie, umelá inteligencia a pod. Táto téma dovoľuje zaradiť aktuálnu oblasť informatiky a IKT podľa znalostí a záujmov učiteľa a študentov. Zvolená oblasť musí mať rozsah aspoň polovice školského roka a prispieť k dosiahnutiu cieľov informatiky. Podrobnú osnovu schvaľuje metodik a má právo ju zverejniť aj pre použitie na ďalších gymnáziách.
1 Aj keď je to podľa mnohých tamojších odborníkov veľká škoda.
2 V našom príspevku sa zameriavame výlučne na osnovy informatiky pre 4-ročné gymnázium, teda na študentov vo veku 14 až 18 rokov.
3 Obávame sa, že tieto nedostatky v príprave učiteľov iných predmetov (napr. výtvarnej výchovy, materinského a cudzieho jazyka alebo... matematiky) nie sú o veľa menšie ako pred desiatimi rokmi. V projektoch zavádzania IKT teda budeme okamžite doškoľovať aj učiteľov, ktorých sme na univerzitách pripravili iba minulý rok!
4 Informatické diela sú chránené tým istým autorským zákonom ako diela literárne.
5 V praxi sa teda k maturite vyžadujú aspoň 3 roky výpočtovej techniky po 2 hodiny za týždeň. Je kuriózne, že do tohto objemu sa povinná informatika z prvého ročníka môže započítavať iba vďaka písomnej výnimke.
6 Napríklad pre humanitne orientovaných študentov.
7 Tento voliteľný predmet možno v odôvodnených prípadoch rozšíriť o nepovinný seminár.
8 A to buď v polročnom prevedení, alebo v rozsahu celého školského roka.
9 Nie je ani nutné, a zrejme z časových dôvodov ani možné, prebrať všetky podtémy každej témy.
10 Máme, samozrejme, na mysli programy typu Norton Commander, ktorý - okrem iného - býva na školách skoro vždy ilegálne.
11 Napr. to, že meno súboru môže mať maximálne osem znakov, že musí mať trojznakovú príponu a pod.
Tento materiál je publikován pod licencí Creative Commons – Uveďte původ – Neužívejte komerčně – Nezpracovávejte 3.0 ČR.