Сетевой электронный научный журнал "СИСТЕМОТЕХНИКА", № 1, 2003 г.

Учебники по информатике и информационным технологиям для вузов и школ

 

Каймин В.А., Касаев Б.С.

(WDU/МИЭМ, ИНЭП)

 

Вопросы преподавания информатики и информационных технологий в школах и вузах в нашей стране является одной из актуальнейших проблем отечественной системы образования последние 20 лет.

Первый учебник по информатике был написан в 1985 году под руководством академика А.П.Ершова - ученого с мировым именем, разработчика одной самых из совершенных отечественных систем программирования.

В первом пробном учебнике по информатике упор был сделан на изучение основ алгоритмизации и элементов программирования на языке Бейсик для персональных ЭВМ [ 1 ].

Первым учебником информатики, направленном на изучение инфор­мационных техно­логий, был наш первый пробный учебник [ 2 ], победивший в конкурсе школьных учебников в 1987 году.

В первом нашем учебнике изучение информатики начиналось с освоения технологии персональных ЭВМ, а завершалось изучением основ алгоритмизации и элементов технологии программирования.

Программы курсов, соответствующие этим учебникам, составили основу программ курсов информатики [ 3 ], рекомендуемых Министерством образования России для старших  классов средних школ.

Приказом Министерства образования РФ в 1999 году утвержден минимум содержания образования по информатике, обязательный для всех обще­образо­вательных учреждений и включающий следующий перечень тем:

1.

Информационные процессы.

2.

Персональные компьютеры.

3.

Операционные системы.

4.

Текстовые редакторы.

5.

Электронные таблицы.

6.

Базы данных на ЭВМ.

7.

Компьютерные сети.

8.

Глобальная сеть Интернет.

9.

Электронная почта.

10.

Поиск информации

11.

Защита информации.

В школьных программах видно, что в курсе информатики последовательно расширяется изучение информационных технологий за счет новейших компьютерных технологий на базе локальных и глобальных сетей ЭВМ.

Эволюция развития курса на расширяющееся использование информа­ционных технологий в отечественном образовании наглядно видна по материалам Всероссийской конференции “Информационные технологии в образовании” [4].

Вузовский курс информатики был введен в России в начале 90-х годов как результат реформы образования и нового курса на использование информаци­онных технологий в отечественной системе образования.

Особенность вузовского курса - дифференциация программ обучения информатике в зависимости от будущей профессии, что явно прописано в государственных образовательных стандартах по специальностям.

В вузовских программах студенты-гуманитарии изучают только основ инфор­ма­ционных технологий, а для экономистов и инженерных специальностей добавлено изучение алгоритмизации и языков программирования.

Вузовские учебники по информатике появились после конкурса учебников для вузов 1995-99 годов. Одним из победителей конкурса был базовый учебник по информатике для студентов вузов, выпущенный издательством ИНФРА-М [ 5 ].

Особенность базового учебника по информатике для студентов - ориентация на технологию решения профессиональных задач с использованием система­тических методов составления алгоритмов и программ для ЭВМ.

Для студентов-гуманитариев в дополнение к базовому учебнику было подготовлено учебное пособие[ 6 ], ориентированное на  изучение самых современ­ных информационных технологий на базе последних моделей Windows.

Информатика: практикум на ЭВМ” [ 6 ] отвечает обязательному минимуму, утвержденному для общеобразо­вательных учреждений, и может быть рекомендовано для всех учащихся старших классов средних школ.

Отличие вузовского курса от школьного заключается в его ориентации на освоение техники решения профессиональных задач с помощью ЭВМ и самых современных информационных и телекоммуникационных технологий.

Опыт преподавания информатики показал, что основой техники решения задач на ЭВМ прежде всего являются навыки работы на персональных ЭВМ независимо от используемых языков программирования и пакетов программ.

Для отладки программ на ЭВМ обязательны умения описывать заложенные в них алгоритмы на родном языке. Тот, кто не может объяснить логику работы своей программы на родном языке, не  может довести ее отладку до конца.

Для освоения техники решения задач на ЭВМ необходимо изучение правил записи алгоритмов на родном языке независимо от используемых языков программирования.

В базовом учебнике по информатике, а также  во всех наших разработках в этих целях применяется псевдокод - язык описания алгоритмов с лексикой русского языка, легко адаптируемый к любому языку программирования.

Псевдокод  - это полуформализованный язык описания алгоритмов и  документирования программ для ЭВМ с структури­рованной формой записи. Главное от этого языка - простота чтения и понимания ( при чем - чтения вслух! ) .

Человек, не способный произнести вслух и пояснить составленные им алгоритмы или фрагменты программ для ЭВМ, не может соответственно объяснить их суть и причины неправильных вычислений.

Для успешного решения задач на ЭВМ необходимо освоение система­тических методов составления алгоритмов и программ для ЭВМ. В эти правила входят постановка задач и написание спецификаций программ для  ЭВМ.

Опыт преподавания информатики в вузах и школах с использованием систематических методов показал, что практически все учащиеся могут справиться с решением задач на ЭВМ при правильном подходе к обучению.

Базовые определения, используемые для анализа правильности результатов решения задач на ЭВМ:

Программа содержит ошибки, если ее выполнение приводит к отказам, сбоям или получению неправильных результатов.

Сбой  –  потеря части данных либо получение непредусмотренных данных.

Отказситуация, когда прекращается выполнение программы.

Программа - правильная, если она дает правильные результаты решения при любых допустимых исходных ситуациях.

Результат  - правильный, если он отвечает требованиям (задачи, задания, заказчика, начальника, преподавателя и т.п.).

Результат  - неправильный, если он противоречит требованиям (задачи, задания, заказчика, начальника, преподавателя и т.п.).

Постановка задачичеткое выделение требуемого и исходного в задаче.

Способ решения - действия, ведущие к получению результатов.

Способ решения - правильный, если он дает правильные результаты.

 

Алгоритм  –  совокупность действий со строго определенными правилами выполнения.

Алгоритм  содержит ошибки, если дает неправильные результаты, либо не дает никаких результатов вовсе.

Алгоритм - правильный, если он дает правильные результаты для любых допустимых данных и ситуаций.

Удивительный факт - студенты, школьники, программисты и разработчики начинают писать программы без ошибок только после усвоения данной системы определений.

Данная  система определений - основа основ техники доказа­тель­ного программирования - технологии разработок алгоритмов и программ с одно­вре­менным доказательством их правильности.

Неумение провести анализ правильности используемых методов и способов решения - основная причина неспособности довести решение профес­сиональных задач до требуемых результатов.

Идеи доказательного программирования впервые были сформулированы академиком А.П.Ершовым как базис теории и практики программирования, необходимой для разработки надежного программного обеспечения ЭВМ.

Создание надежного программного обеспечения и было основной целью систематических методов разработки алгоритмов и программ для ЭВМ с одновременным обоснованием их правильности.

Систематические методы разработки алгоритмов и программ были разработаны и последовательно излагались в наших учебниках и пособиях, в том числе и в базовых учебниках для учащихся средних школ и студентов вузов.

Опыт разработки надежного программного обеспечения использован для разработки пакетов программ для школьных ЭВМ и ряде отраслевых проектов разработки ГАП, САПР и космического проекта Буран” в начале 80-х годов.

Первое полное изложение систематических методов разработки алго­ритмов и программ для ЭВМ было основным содержанием первого нашего пробного учебника по информатике, изданного в конце 80-ых годов [ 2 ].

Полное изложение систематических методов разработки и программ с примерами доказательства их правильности приведено теперь в базовом учебнике по информатике для студентов вузов.

Опыт работы со студентами показал, что доказательное программирование доступно не только для студентов-математиков, но и для студентов-экономистов и студентов инженерных специ­альностей.

Опыт преподавания информатики в вузах и школах с использованием систематических методов показал, что практически все учащиеся справляются с решением задач на ЭВМ независимо от уровня их предварительной подготовки.

Внедрение технологии разработки надежного программного обеспечения требует надлежащей подготовки программистов и разработчиков программного обеспечения на основе созданных методик.

Опыт разработок по космическому проекту “Буран” показал, что люди с инженерным образованием осваивают данную технологию сразу после введения надлежащих приемо-сдаточных испытаний.

Внедрению этой технологии не является помехой даже отсутствие опыта разработок программного обеспечения при наличии опыта технических и инже­нерных разработок по стандартам ЕСКД.

Внедрению технологии противоречат стандарты докумен­тирования ЕСПД, созданные специально для внедрения крайне неудачной операционной системы ОС ЕС [ 7 ] морально устаревшей серии ЕС ЭВМ.

Cистематические методы разработок программного обеспечения близки к усовершенствованным методам программирования корпорации IBM, созданных в начале 70-ых годов и используемой на фирме IBM до сих пор.

 

Список литературы

 

  1. Ершов А.П. и др. "Основы информатики и вычислительной  техники". Учебник для 10-11-ых классов средних школ. -М.: Просвещение, 1985.
  2. Каймин В.А. и др. "Основы информатики и вычислительной техники". Учебник для 10-11-ых классов средних школ. -М.: Просвещение, 1989.
  3. Кузнецов А.А., Самовольнова Л.Е. "Программы общеобразовательных учреждений. Информатика”. -М.: Просвещение, 2001.
  4. Информационные технологии в образовании”. Труды конференции. Москва, 1991-2002г.
  5. Каймин В.А. “Информатика”. Учебник для студентов в вузов. -М.: ИНФРА-М, 1999-2003.
  6. Каймин В.А., Касаев Б.С. “Информатика: практикум на ЭВМ”. Учебник пособие. -М.: ИНФРА-М, 2001-2003.
  7. Брукс Дж. “Мифический человеко-месяц”. С-Пб. Символ-Плюс., 2001.

Сетевой электронный научный журнал "СИСТЕМОТЕХНИКА", № 1, 2003 г.