Курс «История информатики» Лекция

Главная страница
Контакты

    Главная страница


Курс «История информатики» Лекция



страница17/17
Дата04.11.2017
Размер2,09 Mb.


1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17

А.П. Ершов и школьная информатика


Благодаря уникальной способности научного предвидения, А.П. Ершов одним из первых в нашей стране осознал ключевую роль вычислительной техники в прогрессе науки и общества. А.П. Ершов начал эксперименты по преподаванию программирования в средней школе, которые привели к введению курса информатики и вычислительной техники в средние школы страны и обогатили общество тезисом “программирование – вторая грамотность”.

А.П. Ершов добился личной встречи по проблеме школьной информатики даже с Генеральным секретарем ЦК КПСС М.С. Горбачевым, и Академгородок по праву стал на много лет методическим центром школьного, а затем и высшего образования по информатике.



Обосновывая содержание курса такой направленности, А.П. Ершов исходил из того, что алгоритмические и программистские навыки являются фундаментальными компонентами человеческой деятельности в современном информационном обществе. В качестве развития этой мысли в Концепции школьной информатики (1988 г.) формулировалось содержание этих умений и навыков: умение планировать структуру действий, необходимых для достижения заданной цели при помощи фиксированного набора средств; строить информационные структуры для описания объектов и средств; организовывать поиск информации, необходимой для решения поставленной задачи; правильно, четко и однозначно формулировать мысль в понятной собеседнику форме и правильно понимать текстовое сообщение; привычка своевременно обращаться к ЭВМ при решении задач из любой области.

Принятые двадцать лет назад правительственные решения о включении в школьную программу новой дисциплины “информатика” подготовили молодежь нашей страны к радикальным изменениям в сфере применения вычислительной техники.

Андрей Петрович Ершов – главный идеолог реализации этих решений – к тому времени обладал высочайшим авторитетом как лидер отечественной школы программирования, а также как неутомимый организатор программистского сообщества и активный популяризатор программирования как науки.

Объем работы, выполненной за 1985–88 гг., потребовал от академика А.П. Ершова невероятно интенсивного ритма жизни. Работа шла почти без выходных, без передышек между очень частыми (чаще раза в неделю) командировок, без скидок на болезнь, на недостаточность кадровой и финансовой поддержки. Андрей Петрович называл себя тогда “генералом без армии”.

Становление предмета “информатика” в масштабе нашей страны проходило при очень сложных обстоятельствах. Документы этой интригующей истории можно увидеть в электронном архиве А.П. Ершова http://ershov.iis.nsk.su созданном сотрудниками ИСИ СО РАН при поддержке Microsoft Research.

В конце 1984 г. А.П. Ершов сконцентрировал свои силы и интересы на деятельности по компьютеризации средних учебных заведений в СССР. Были подготовлены и приняты на самом высоком уровне решения о введении новой школьной дисциплины “Основы информатики и вычислительной техники” (ОИВТ). Для ее внедрения было создано специальное Управление при Министерстве образования. Научно-конструкторские работы по программной поддержке курса ОИВТ были организованы как ВНТК “Школа1” с Московским и Новосибирским отделениями.

А.П. Ершов возглавил Всесоюзное общественное движение за информатизацию образовательной среды, осуществил интеграцию и координацию разрозненных усилий по постановке основ информатики как учебной дисциплины, потратил много творческих усилий и личного времени на достижение мирового признания лозунга “Программирование — вторая грамотность”. Новосибирск на многие годы стал местом паломничества педагогов-информатиков.

В кратчайшие сроки, одновременно с методическим пособием для школьного учителя по информатике, был разработан школьный учебник. Благодаря высокой научной достоверности, материал этих книг и теперь является основным источником, рекомендованным школьникам при подготовке ответов на экзаменационные вопросым по курсу “информатика”: (http://inf.1september.ru/eremin/emc/default.htm ).

А.П. Ершов стоял у истоков конференции “Школьная информатика и проблемы устойчивого развития”, которая проводилась в Ленинграде и проводится в Санкт-Петербурге вот уже более 20 лет. Эта конференция сыграла важную роль в распространении знаний по информатике, вычислительной технике и автоматизации различных видов человеческой деятельности и была инициатором государственного постановления 1985 года по широкому внедрению средств вычислительной техники и информатизации в образовании.

В 1985 году А.П. Ершов принимал участие в создании телевизионного варианта школьного курса “Основы информатики”. Ряд передач был отснят в новосибирском Академгородке.

Вклад академика А.П. Ершова в начальный этап информатизации среднего образования стал организующим звеном для мобилизации и объединения научного и педагогического потенциала в области применения компьютеров в образовательной сфере. Новые экономические и технические условия практически не повлияли на общие положения и не снизили актуальности стратегической составляющей Концепции, с учетом разработанных и опубликованных рекомендаций международных организаций ИФИП и ЮНЕСКО в области информатизации образования и преподавания информатики, а также решений Коллегии Министерства просвещения РФ.

Более поздние отечественные варианты школьных курсов информатики не устояли перед соблазном мировоззренческих обобщений и общей тенденции к поверхностному применению информационных технологий. Начальный этап компьютеризации образования давал надежду на решение проблемы обеспечения прав ребенка на проявление его способностей к алгоритмическому мышлению, на признание достоинств его способа мышления и мастерства программирования и на поощрение его индивидуальности при самостоятельном решении учебно-игровых задач, связанных с организацией совместной деятельности по разработке учебных проектов. Эта надежда меркнет перед ярмаркой открывшихся технологических возможностей. Давлению ИТ противостоит лишь олимпиадное движение по программированию, значение которого растет в связи с ростом требований к уровню квалификации профессиональных информатиков. Реально изучение основ программирования как средств и методов решения задач сосредоточилось лишь в профильных школах и системе олимпиадной подготовки для наиболее заинтересованных и талантливых учащихся.

Журнал “Информатика и образование”, а также ряд регулярных молодежных и научно-технических изданий, выполнили огромную работу по массовому инструктажу российского населения в применении отечественных и зарубежных компьютеров.

А.П. Ершов был председателем программного комитета первой всесоюзной олимпиады по информатике среди школьников. Эта линия продолжена как Всесесибирская олимпиада им. И.В.Поттосина

Во многих городах начали работать летние и зимние компьютерные школы (Прибалтика, Переславль-Залесский, Дубна, Симферополь, Красноярск и т. д). Они успешно работают и в наши дни, и их организаторы признают, что именно Новосибирские летние школы наиболее удачно сочетают дух ФМШ с энтузиазмом программирования.

Предложенная А.П. Ершовым Концепция информатизации образования успешно выдержала проверку временем и определила рабочий план ее реализации более чем на два десятилетия. Работники региональных управлений образованием активно используют многие формулировки Концепции при обосновании программ информатизации образования. В настоящее время предприняты усилия по адаптации Концепции к современным условиям на федеральном уровне.

Еще на этапе становления программисткой специальности Андрей Петрович достаточно четко сформулировал проблему программистского образования как ключевую и наметил возможные пути ее решения в наших условиях.

Признавая, что нам еще в течение долгого времени предстоит использовать зарубежный опыт развития и применения вычислительной техники, Андрей Петрович настаивает на необходимости собственных критериев в проблематике программистского образования, призывает к учету потенциала обучения математическим основам в становлении методов разработки особо сложных и важных прикладных систем.

Главное дело профессионального программиста – это системное программирование.

В этой связи крайне важно наблюдение, что методика программирования, особенно методы компиляции, передаются как фольклор, т. е. на уровне личного опыта и неформального общения. Все это обосновывает четкий вывод, что проблема дальнейшего развития профессионального программирования упирается в недостаток или отсутствие надлежащих кадров – знающих, компетентных и теоретически подготовленных: “Нам нужно создать учебный план подготовки системных программистов, в котором курс основ программирования был бы стержнем получаемого ими высшего образования”.

Проблема систематической подготовки специалистов по информатике и системному программированию до сих пор далека от полного решения. Это сохраняет актуальность образовательных новаций, развернутых А.П. Ершовым, и показывает объективные трудности в решении проблем образовательной информатики.

Примечателен опыт 70-х годов использования учебных языков в системе раннего обучения программированию. В Новосибирске была разработана специальная методика и поддерживающая ее программная среда “Школьница”.

“Школьница” — это интегрированная программная среда учебно-производственного назначения, созданная для поддержки преподавания в средней школе новой учебной дисциплины “Основы информатики и вычислительной техники”, теперь называемой просто “Информатика”. Эта среда сочетала в себе возможности и свойства интегрированной многоязыковой системы программирования с управляемой структурой, комплекта пакетов прикладных программ учебного назначения, инструментальной системы для реализации таких пакетов и диалоговой архивно-сервисной системы. Система использовала русскую лексику языков программирования, разрабатывались национальные версии языков (эстонская, грузинская, молдавская, армянская).

Входными языками системы “Школьница” являлись языки Робик и Рапира, дополненные встроенным межъязыковым модулем — графической системой Шпага. Язык Робик был предназначен для обучения младших школьников (8–12 лет) основным понятиям и навыкам программирования. Специализированный учебно-производственный язык предпроизводственного программирования Рапира — основной входной язык ППП “Школьница”, достаточно близкий к алгоритмической нотации учебника для 9-го класса, кратко описанный в учебнике для 10-го класса.

Важной методической находкой оказалось доязыковое применение синтаксических диаграмм как средства строгого представления алгоритмов – это обеспечивало результативность первых шагов в программировании.

Основу экспериментальной системы МО учебного процесса составлял язык начального обучения Робик и адаптированное подмножество универсального языка высокого уровня Сетл8. Язык Робик был разработан на основе учебных языков Лого и Школьник с учетом отдельных черт языков Кобол, Бейсик и Паскаль. Первый интерпретатор для языка Робик был написан на языке Сетл. Основные блоки интерпретатора были разработаны и отлажены учащимися Новосибирской школы юных программистов (ШЮП), работавшей при ВЦ СО АН СССР. Сложные структуры данных (множества, кортежи, файлы, записи и т.д.) не были предусмотрены в Робике, но при необходимости их можно было использовать на уровне Сетла. В отличие от Рапиры большинство предписаний Робика имело несколько синтаксических форм, развернутых и кратких, которые можно было использовать при освоении семантики основных конструкций.

Основной особенностью Робика, связанной с его педагогической направленностью, был механизм исполнителей. Исполнитель – это встроенный пакет прикладных программ со своим входным языком. Каждый исполнитель характеризовался множеством допустимых предписаний с самостоятельным синтаксисом и семантикой и определял расширение базового Робика. В программах для исполнителей можно было использовать все управляющие конструкции Робика, включая циклы, ветвления и процедуры.

Большую роль в массовом изучении азов программирования сыграла система Шпага, открывшая детям мир компьютерной графики. Ради прорисовки своей любимой картинки преодолевалась трудоемкость отладки, и обретались навыки доведения этого кропотливого процесса до внешнего результата – демонстрации на выставке детского рисунка.

Кроме того, в языке Робик была предусмотрена возможность генерации нескольких однотипных исполнителей с различными именами, что позволяло обучать простейшим методам синхронизации параллельных процессов, что трудно переоценить в наши дни ожидания перехода к многоядерным архитектурам.

Следует отметить еще одну ценную находку в методике предпроизводственного обучения программированию: форсированное изучение целого спектра учебных подмножеств весьма различных языков и систем программирования. Это гарантировало языково-независимое понимание основ программирования, обеспечившее в дальнейшем высокий уровень профессионализации юных программистов.

Главным звеном обучения был обширный, тематически разнообразный, выполняемый с привлечением специалистов-энтузиастов, тщательно продуманный в социально-психологическом плане, практикум. Именно для его нужд был разработан еще один специализированный учебно-производственный язык Рапира. Его роль — обучение основным способам и приемам решения задач на ЭВМ учащихся, уже знакомых с важнейшими понятиями и конструкциями программирования на примере языка начального обучения. В структуре этого языка была сохранена определенная преемственность с языком Робик: форма записи большинства операторов рассматривалась как сокращенная запись соответствующих операторов Робика, диалог с оператором и взаимодействие с внешней памятью было организовано так же, как в Робике. Существовала и некоторая преемственность в общей структуре системы: в Рапире выделен сравнительно небольшой набор базовых средств, к которым могли подключаться те или иные пакеты программ и процедур для расширения возможностей языка.

Экспериментальная реализация Рапиры была осуществлена при помощи макросредств языка Поплан в 1979 г. Основные блоки соответствующего процессора разработали учащиеся ШЮП. Ко всем перечисленным учебно-производственным языкам была подключена система машинной графики Шпага. Система позволяла школьникам любого возраста использовать в своих программах разнообразные средства графического вывода информации: графо - и фотопостроители, устройства микрофильмирования и т.д.

В середине 70-х годов А.П. Ершов приступил к систематическому исследованию проблем обучения программированию и, более конкретно, информатики в школе. В его лаборатории появились Н.А. Садовская, Ю.А. Первин, Г.А. Звенигородский, Н.А. Юнерман, стажеры и аспиранты, занимавшиеся этими проблемами и создавшие систему Школ юных программистов (ШЮП). Ежегодные Летние ШЮП, имели статус “Всесоюзные с международным участием”.

ШЮП, ЛШ, ЗШ, ШИ – этими аббревиатурами Андрей Петрович Ершов обозначал части механизма, продвигавшего информатику и компьютеры в советские школы: с 1975 года ЛШЮП или ЛШ (летняя школа юных программистов), с 1977 года ШЮП (школа юных программистов), с 1978 года ЗШ (заочная школа юных программистов), с 1982 года ШИ (школьная информатика). ЛШ были одним из самых эффективных звеньев запущенного А.П. Ершовым механизма распространения и популяризации информатики. На ЛШ съезжались школьники, чтобы впервые увидеть ЭВМ и поработать на ней; педагоги, чтобы нащупать методику учебного применения ЭВМ, программисты, чтобы вместе со школьниками опробовать свои замыслы; конструкторы, чтобы испытать новую технику; учёные, чтобы популярно изложить свои идеи благодарной аудитории. Каждой ЛШ её научный руководитель А.П. Ершов посвящал хотя бы один день, а в 1987 году в работе ЛШ принял участие Дж. Маккарти. Бывали и другие знаменитости. Всё это создавало атмосферу энтузиазма, творческого накала, жажды знаний и доброжелательной инициативы. ЗШ занималась поиском наиболее способных и заинтересованных учеников для ЛШ (почти без возрастных ограничений, включая отдельных школьных педагогов). Новосибирская ШЮП в течение учебного года формировала команду консультантов-подмастерьев, бравших на себя значительную нагрузку по организации и проведению ЛШ. Благодаря географии участников (Харьков, Красноярск, Ленинград, Горький, Москва, Иркутск, Абакан, Братск, Томск, Петропавловск, Ульяновск, Махачкала, Владивосток, Фрунзе, Ташкент, Алма-Ата и другие города СССР, Болгария, Чехословакия, Венгрия, Германия, Польша, Голландия), постепенно ЛШ превратилась в международный клуб любителей детского программирования. Новосибирская система ЛШ+ЗШ+ШЮП+ШИ доказала способность готовить программистские кадры мирового уровня.

Под руководством Г.А. Звенигородского группой студентов и старшеклассников на первом советском персональном компьютере Агат была создана система “Школьница”, в которую вошли системы компьютерной графики и языки начального обучения программированию Робик и Рапира, использовавшиеся при разработке первых демонстрационных образцов программных средств обучения по школьной тематике.

Группой студентов и старшеклассников, прошедших обучение в ШЮП, была создана по проекту Г.А. Звенигородского система программирования “Школьница”, в которую вошли язык начального обучения программированию Робик и более мощный учебно-производственный язык Рапира. Все это использовалось при разработке демонстрационных вариантов систем школьной информатики для первого школьного компьютера Агат, разработанного Министерством радиопромышленности по заказу военного ведомства. (Учителя, полюбившие систему “Школьница” и язык программирования Рапира, до сих пор вспоминают их как единственное методически продуманное средство для работы со школьниками. Немаловажно соответствие этой системы традиции разработки русифицированных версий диалога с пользователем, заложенной А.П. Ершовым еще с первых программистских проектов, начиная с АЛЬФА.)

Новый школьный предмет доказал свою общеобразовательную важность, жизнеспособность и устойчивость к различного рода внешним воздействиям и является в настоящее время необходимым компонентом современного школьного образования.

Работы А.П. Ершова в этой области нашли общественный резонанс и косвенное мировое признание. Если в середине 80-х годов специалисты в развитых странах не видели необходимости в школьном преподавании информатики, то теперь существует стандарт ЮНЕСКО на изучение информатики и программирования в средних учебных заведениях.

Многочисленные сайты Интернета содержат имя А.П. Ершова, а расположенные там материалы цитируют его труды и отмечают его вклад и заслуги в области школьной информатики.

Институт систем информатики им. А.П. Ершова СО РАН продолжает инициированную Андреем Петровичем работу по отработке методики преподавания информатики и системного программирования. Восстановление и развитие Летних школ юных программистов (http://shcool.iis.nsk.su ) и успехи студентов НГУ на чемпионатах по программированию (http://olimpic.nsu.su ), немыслимы без участия сотрудников ИСИ СО РАН, их профессиональной квалификации и инициативы.

Этот тезис говорит об уверенности в передаче эстафеты молодому авангарду науки и образования, который сможет воспринять наследие пионеров отечественного программирования и достижения их последователей, найдет пути достойного развития профессионального программирования.



Вопросы

  1. Каковы мотивы введения школьного курса информатики и вычислительной техники?

  2. Какие языки были специально разработаны Г.А. Звенигородским для обучения школьников программированию?

  3. Как была названа первая система поддержки школьной информатики?

  4. Назовите журналы, редактором или членом редколлегии которых был А.П. Ершов?

  5. Что, по мнению Андрея Петровича Ершова, – главное дело профессионального программиста?

  6. В какие годы А.П. Ершов приступил к систематическому исследованию проблем обучения программированию и, более конкретно, информатики в школе?

  7. Какая информационная система была создана группой студентов и старшеклассников, прошедших обучение в ШЮП, по проекту Г.А. Звенигородского?

  8. В каком возрасте язык начального обучения программированию Робик изучали школьники в ШЮП?

  9. Какого объема программы разрабатывали юные программисты, используя мощный учебно-производственный язык Рапира?

  10. Назовите журналы, выполнившие огромную работу по массовому инструктажу российского населения в применении отечественных и зарубежных компьютеров.



1 Серия “Научно-биографическая литература” основана в 1959 году. На сегодняшний день в этой серии издано более 600 биографий ученых.

2 David Jerison and Daniel W  Stroock. Norbert Wiener / Proc. of Simposia in Pure Mathematics, Vol. 60, 1997.

3 MIT – Massachusetts Institute of Technology (Массачусетский Технологический Институт).


4 А. Хичкок (1899–1980) – американский кинорежиссер и продюсер. Мастер сложных психологических фильмов, Хичкок умело использовал различные приемы киновыразительности для создания особой, зловещей и напряженной “хичкоковской” атмосферы.

5. Wiener N. Ex-Prodigy, My Childhood and Youth. New York: Simon & Schuster, 1953. (Русский перевод: НВинер. Бывший вундеркинд. Детство и юность. МРХД, 2001).

6 Wiener N. I Am a Mathematician. The Later Life of a Prodigy. Garden City, N.Y.: Doubleday, 1956. (Русские переводы: Н. Винер. Я – математик. М.: Наука, 1964. / Н. Винер. Я – математик. МРХД, 2001).

7. Wiener N. The Human Use of Human Beings. Boston: Mifflin, 1950. (Русские переводы: Н. Винер. Кибернетика и общество. М.: ИЛ, 1958. / Н. Винер. Кибернетика и общество. Тайдекс Ко ООО, 2002).

8 Wiener N. God and Golem, Inc. Cambridge, Mass.: MIT Press, 1963. (Русские переводы: Н. Винер. Творец и робот. М.: Прогресс, 1966. / Н. Винер. Творец и будущее. М.: АСТ, 2003).

9 Wiener N. The Tempter (“Искуситель”). New York: Random House, 1959. Современный вариант истории Фауста и Мефистофеля. Герой романа, талантливый ученый, становится жертвой дельцов. (На русском языке роман “Искуситель” не издавался).

110 В 1993 году MIT Press – издательство Массачусетского Технологического Института, alma mater Норберта Винера опубликовало одно из его ранее неизвестных сочинений “Invention: The Care and Feeding of Ideas” (“Изобретение: забота и поддержка идей”). Этот роман о судьбе изобретателя в современном жестоком обществе имеет посвящение: “Массачусетскому Технологическому Институту – сокровищнице творческого интеллекта”.


0 Полный текст этих воспоминаний опубликован в сборнике: Очерки истории информатики в России / Новосибирск, 1998, с. 121–130.

5 Сохранилась копия бумаги от 6 апреля 1961 г. за подписью замдекана мехмата А.А. Зыкова, адресованной “В охрану Московского университета” и содержащей просьбу пропустить на доклад А.Н. Колмогорова лиц по приложенному списку. Список насчитывал 442 человека, и все они не были сотрудниками МГУ.

6 Печатается по изданию: А.Н. Колмогоров. Автоматы и жизнь (Очерки истории информатики в России / Новосибирск, 1998, с. 621–632).

7 Логическая ясность идей грамотного программирования Д. Кнута не помогла преодолеть неприязнь программистов к документации.


8 Язык сверхвысокого уровня Setl был разработан Дж. Шварцем в США в 1972 г., а его русская версия разработана и впервые в СССР реализована Д.Я. Левиным в ВЦ СО АН СССР в 1975 году.







1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17