Методическая идея учебной модели компьютера

Проанализируем теперь каковы связи между известной методической идеей об учебной модели компьютера и материалом содержательной линии «Компьютер». Для этого вернемся к последней строке табл. 5, в которую занесена учебная модель и указаны темы курса информатики, которые на ее базе можно изучать (на рис. 2 они выделены серым цветом).

Идея об изучении базовых принципов работы ЭВМ на основе учебной модели, гораздо более простой и свободной от второстепенных технических деталей, в отечественной методике преподавания информатики и зарубежной учебной литературе известна давно (со многочисленными примерами можно познакомится в обзоре, имеющемся в главе 8 книги [22] и на сайте автора [23]). По моему мнению, она была бы распространена еще шире, если бы многие программы курсов не ограничивались уровнем A табл. 5. При наличии в новых Стандартах «Моделирования и формализации» в качестве одной из центральных содержательных линий, изучение некоторой учебной модели самого компьютера, по-видимому, становится еще более актуальным.

Как показывает знакомство с зарубежными педагогическими публикациями (см., например, обзорную статью М. Бен-Ари [24]), формирование у учеников представлений о работе компьютера в виде некоторой модели является обязательным условием успешности любой нетривиальной компьютерной деятельности. Причем добиваться формирования модели необходимо в начале курса до освоения каких-либо более сложных видов деятельности, в том числе пользовательских (М. Бен-Ари в своей статье неоднократно рассматривает примеры работы с текстовым процессором). По сравнению с естественными науками, например с физикой, где модели действительности формируются интуитивно из жизненного опыта, в компьютерных дисциплинах это не так. Ссылаясь на результаты экспериментальных исследований, М. Бен-Ари утверждает, что «интуитивные модели компьютера обречены быть нежизнеспособными. В лучшем случае такие модели ограничены образом грубого гигантского антропоморфного мозга, что едва ли является полезным при изучении computer science». Отсюда следует важный вывод: «это означает, что модель компьютера – центральный процессор, память, периферийные устройства ввода/вывода – явно должна изучаться и обсуждаться, а не оставляться на случайное истолкование и не комментироваться с помощью поверхностных аналогий».

Если вернуться к рис. 2, то из него отчетливо видно, что использование учебной модели позволяет объяснить ученикам почти все темы уровня B и даже многие темы смежных уровней. Справедливости ради следует сказать, что единственный «незакрашенный» блок 10, символизирующий ОС и файловую систему, в принципе также может быть отражен в модели, но это потребует весьма значительных усилий. В частности на Web-странице [25], посвященной своей новой модели современного компьютера MMIX, известный американский ученый Д. Кнут отмечал, что хотя он сам и не будет писать ОС для MMIX из-за ограниченности времени, но для целей обучения она бы была весьма полезна. Что касается не совсем очевидной связи учебных моделей с программным обеспечением (блок 1 на рис. 2), то ее реализация и некоторые другие аспекты применения учебных моделей компьютера в качестве основы курса информатики подробно обсуждаются в работе автора [26].