Профильное обучение: проблемы, перспективы, управление организацией внедрения профильной подготовки и профильного обучения

 

Глава 2. Реализация концепции  профильного обучения на примере  изучения темы «Файловые системы»

2.1. Психолого-педагогические аспекты изучения информационных технологий

Проанализировав работы специалистов, которые занимались изучением мышления С. Л. Рубинштейна [12], П. Я. Гальперина [8], Н. Ф. Талызиной [8],

М. Б. Воловича [4], Н. Н. Поспелова [11], В. В. Давыдова [5], Ж. Пиаже [10], рассмотрим теорию поэтапного формирования мыслительных действий.

Она была разработана в 50-е годы нашего столетия. Ее создателем является советский психолог и педагог П. Я. Гальперин.

 По П. Я. Гальперину, любое новое умственное действие, например воображение, понимание, мышление, наступает после соответствующей внешней деятельности. Этот процесс проходит несколько этапов, обусловливающих переход от внешней деятельности к психологической. Эффективным, т.е. действительно ускоряющим развитие учащегося, является только такое обучение, при котором учитываются эти этапы. Такое обучение основывается не на выявлении и развитии врожденных способностей личности, а на овладении ею такими видами и способами познавательной деятельности, которые являются приобретением общества и которые позволяют личности стать членом этого общества.

П. Я. Гальперин  широко понимает обучение. Он пишет, что  обучением условно можно назвать любую деятельность, поскольку тот, кто ее выполняет, получает новую информацию и умения, и одновременно получаемая им информация получает новое качество.

В деятельности, выполняемой учащимися, П. Я. Гальперин  выделяет три стороны: ориентировочную, исполнительную и контрольную. Ориентировочная сторона основана на использовании учащимися объективных условий, необходимых для выполнения определенной деятельности. Исполнительная сторона сводится к последовательности этапов преобразования объекта деятельности, а контрольная — требует от учащегося наблюдения за ходом деятельности и сопоставления ее результатов с соответствующими образцами, а при обнаружении расхождений — соответствующей корректировки ориентировочной и исполнительной составляющих этой деятельности. Вся деятельность не является самоцелью, а вызвана неким мотивом этой деятельности, в состав которой он входит. Когда цель задания совпадает с мотивом, действие становится деятельностью. Иначе говоря, деятельность — это процесс решения задач, вызванный желанием достичь цели, что может быть обеспечено с помощью этого процесса. Роль мотивации П. Я. Гальперин оценивает так высоко, что наряду с пятью основными этапами в процессе овладения новыми действиями в последних своих работах он рекомендует учитывать еще один этап — формирование соответствующей мотивации у учащихся.

Концепцию поэтапного формирования умственных действий наряду с ее создателем развивают его ученики, среди которых важную роль играет

Н. Ф. Талызина, автор многочисленных исследований и работ по этой теме. Познакомимся с характеристикой вышеуказанных этапов в ее понимании.

1. Этап создания схемы ориентационной основы деятельности. 
   На этом этапе учащиеся получают данные о цели деятельности и ее 
   предмете, что обеспечивает им предварительное ознакомление с деятельностью и условиями ее выполнения. Таким образом, учащиеся узнают, что является предметом учения и в какой последовательности они должны выполнять ориентационные, исполнительные и контрольные действия. Это еще не сама деятельность, а лишь система указаний на то, как учащийся должен осуществлять эту деятельность.
2. Этап формирования материальной деятельности. Здесь уже сами учащиеся выполняют действия (например, замеряют размеры школьного класса), но только во внешней форме — материальной или материализованной. Материальная форма имеет место тогда, когда   учащиеся   сталкиваются   с  самими   предметами,   например с объектами природы, а материализованная — когда они выполняют действия на геометрических или физических моделях. Эти действия охватывают как ориентационную, так и исполнительную и контрольную деятельность, причем внимательное отношение ко всем трем сторонам  деятельности  имеет  на  данном  этапе особое значение. Одновременно происходит название всех этих действий.
3. Этап внешней речи. Здесь действие подвергается дальнейшему 
   обобщению благодаря его полной вербализации в устной или письменной речи. Таким образом, действие усваивается в форме, оторванной от конкретики, т.е. обобщенной.
4. Этап внутренней речи. Так же как и на предыдущем этапе, действие проявляется в обобщенном  виде, однако его вербальное освоение происходит без участия внешней речи. После получения мысленной формы действие начинает быстро редуцироваться, приобретая форму, идентичную образцу, и подвергаясь автоматизации.

5. Этап интериоризации действия. Действие становится здесь внутренним процессом, максимально автоматизированным, становится актом мысли, ход которого закрыт, а известен только конечный «продукт» этого процесса. Таким образом, поэтапно учащиеся приходят к овладению мысленными действиями, совсем не похожими на действия внешние, но являющимися их производными.

В теории П. Я. Гальперина использованы достижения кибернетики. Ее главный принцип состоит в управлении процессом обучения, которое он понимает шире, чем другие, считая его главной формой деятельности учащейся молодежи. Управление здесь доведено до своего совершенства, что и позволяет преобразовывать внутренние действия во внешние и тем самым ускорять развитие учащихся. Такие их способности, как мышление, память или внимание, остаются в тени ориентационных, исполнительных и конкретных действий, а вся эмоциональная жизнь учащегося сводится к заботе о формировании мотивации к обучению. При всем этом данная система является весьма молодой, к тому же находящейся в стадии продолжающегося развития, на основе немноголетнего опыта ее трудно оценить, что было возможно в случае рассмотрения других, уже долгое время применяющихся на практике систем.  Апробируем эту теорию в ходе разработанных уроков. [10].

Переходя от теории к  практике, применим теорию  П.Я. Гальперина и 

Н.Ф. Талызиной конкретно  к  разработанным урокам информатики. На предварительном этапе надо сформировать мотивацию у учеников. Это будет происходить на первом или втором уроке. Надо будет объяснить им, как знания, которые  им предлагаются, необходимы им в дальнейшем. Скорее всего, нужно будет ориентировать на удачное поступление в ВУЗ.

На первом этапе надо будет провести инструктаж и  рассказать о устройстве программы эмулятор MS-DOS. Это хорошо реализовано на лабораторной работе. Второй этап реализуется при помощи наглядности. Это различные плакаты, на которых изображены: иерархия файловых систем, схема устройства жесткого диска, физическая организация файла. А также надо будет продемонстрировать работу программы эмулятор MS-DOS. 

Следующий этап – внешняя  речь. Для лучшего запоминания  материала, ученики должны проговаривать  его. Это реализуется как на уроках-беседах, так и на семинарском занятии.

На четвертом этапе  – нужно чтобы изученный материал они также и проговорили про  себя. Это проконтролировать сложнее. Поэтому придется мотивировать учеников.

И на последнем этапе  им предстоит применить знания в  контрольных работах, лабораторной работе и подготовке к семинарскому занятию. Для наибольшей эффективности им предложено творческое задание на лабораторной работе.

 

2.2 Особенности изучения элективного курса «Файловые системы» в 10 классе      

Одной  из основных задач  операционной системы (ОС) является предоставление удобств пользователю при работе с данными, хранящимися на дисках. Для этого ОС подменяет физическую структуру хранящихся данных некоторой удобной для пользователя логической моделью.

Файловая система (ФС) — это часть операционной системы, включающая:

• совокупность всех файлов на диске; 
• наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, дескрипторы файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;
• комплекс системных программных средств, реализующих различные операции над файлами, такие как создание, уничтожение, чтение, запись, именование и поиск файлов.

Файловая  система позволяет программам обходиться набором достаточно простых операций для выполнения действий над некоторым абстрактным объектом, представляющим файл. При этом программистам не нужно иметь дело с деталями действительного расположения данных на диске, буферизацией данных и другими низкоуровневыми проблемами передачи данных с долговременного запоминающего устройства. Все эти функции файловая система берет на себя. Файловая система распределяет дисковую память, поддерживает именование файлов, отображает имена файлов в соответствующие адреса во внешней памяти, обеспечивает доступ к данным, поддерживает разделение, защиту и восстановление файлов.

Таким образом, файловая система играет роль промежуточного слоя, экранирующего все сложности физической организации долговременного хранилища данных, и создающего для программ более простую логическую модель этого хранилища, а также предоставляя им набор удобных в использовании команд для манипулирования файлами.

Существует  несколько файловых систем: FAT, NTFS, ufs, s5 и др. Мы будем рассматривать только FAT и NTFS, так как они являются наиболее используемыми.

Операционными системами Windows используется, разработанная еще для MS-DOS файловая система FAT, в которой для каждого раздела и тома MS-DOS имеется загрузочный сектор, а каждый раздел MS-DOS содержит две копии таблицы размещения файлов (file allocation table – FAT).

 FAT представляет собой матрицу, которая устанавливает соотношение между файлами и папками раздела и их физическим местоположением на жестком диске.

Перед каждым разделом жесткого диска последовательно расположены  две копии FAT. Подобно загрузочным секторам, FAT располагается за пределами области диска, видимой для файловой системы.

При записи на диск файлы  не обязательно занимают пространство, эквивалентное их размеру. Обычно файлы  разбиваются на кластеры определенного  размера, которые могут быть разбросаны по всему разделу.

В результате таблица FAT представляет собой не список файлов и их местоположения, а список кластеров раздела и их содержимого, а в конце каждого описания содержится ссылка на следующий занимаемый файлом кластер.

Элементы таблицы FAT представляют собой 12-, 16- и 32-битовые шестнадцатеричные числа, размер которых определяется программой FDISK, а значение непосредственно создается программой FORMAT.

Все гибкие диски, а также  жесткие диски размером до 16 Мбайт используют в FAT 12-битовые элементы. Жесткие и съемные диски, имеющие размер от 16 Мбайт и более, обычно используют 16-битовые элементы.

Файловая система FAT использовалась во всех версиях MS-DOS и в первых двух выпусках OS/2 (версии 1.0 и 1.1). Каждый логический том имел собственный FAT, который выполнял две функции: содержал информацию распределения для каждого файла в томе в форме списка связей модулей распределения (кластеров) и указывал, какие модули распределения свободны.

Когда таблица FAT была изобретена, это было превосходное решение для управления дисковым пространством, главным образом, потому что гибкие диски, на которых она использовалась, редко были размером более, чем несколько Mb.

Когда Windows NT впервые вышла в свет, в ней была предусмотрена поддержка трех файловых систем. Это таблица размещения файлов (FAT), обеспечивавшая совместимость с MS-DOS, файловая система повышенной производительности (HPFS), обеспечивавшая совместимость с LAN Manager, и новая файловая система, носившая название Файловой системы новых технологий (NTFS).

NTFS обладала рядом преимуществ в сравнении с использовавшимися на тот момент для большинства файловых серверов файловыми системами.

Для обеспечения целостности  данных в NTFS имеется журнал транзакций. Подобный подход не исключает вероятности утраты информации, однако, значительно увеличивает вероятность того, что доступ к файловой системе будет возможен даже в том случае, если будет нарушена целостность системы сервера. Это становится возможным при использовании журнала транзакций для отслеживания незавершенных попыток записи на диск при последующей загрузке Windows NT. Журнал транзакций также используется для проверки диска на наличие ошибок вместо проверки каждого файла, в случае использования таблицы размещения файлов.

Одним из основных преимуществ  NTFS является безопасность. NTFS предоставляет возможность вносить записи контроля доступа (Access Control Entries, ACE) в список контроля доступа (Access Control List, ACL). ACE содержит идентификационное имя группы или пользователя и маркер доступа, который может быть использован для ограничения доступа к определенному каталогу или файлу. Этот доступ может предполагать возможность чтения, записи, удаления, выполнения и даже владения файлами.

С другой стороны, ACL представляет собой контейнер, содержащий одну или более записей ACE. Это позволяет ограничить доступ отдельных пользователей или групп пользователей к определенным каталогам или файлам в сети.

Кроме того NTFS поддерживает работу с длинными именами, имеющими длину до 255 символов и содержащими заглавные и строчные буквы в любой последовательности. Одной из главных характеристик NTFS является автоматическое создание эквивалентных имен, совместимых с MS-DOS.

Также NTFS имеет функцию сжатия, впервые появившуюся в NT версии 3.51. Она обеспечивает возможность сжатия любого файла, каталога или диска NTFS. В отличии от программ сжатия MS-DOS, создающих виртуальный диск, имеющий вид скрытого файла и подвергающий сжатию все данные на этом диске, Windows NT использует дополнительный уровень файловой подсистемы для сжатия и разуплотнения требуемых файлов без создания виртуального диска. Это оказывается полезным при сжатии либо определенной части диска (например, пользовательского каталога), либо файлов, имеющих определенный тип (например, графических файлов). Единственным недостатком сжатия NTFS является невысокий, в сравнении со схемами сжатия MS-DOS, уровень компрессии. Зато NTFS отличается более высокой надежностью и производительностью [9]

2.2.1 Содержание обучения

Планирование по файловым системам (12 ч.)

 

Тема	Количество часов
Логическая организация файловой системы (6 ч)
Урок 1. Цели и задачи файловой системы. Иерархическая структура файловой системы	1
Урок 2. Типы файлов. Имена файлов. Атрибуты файлов	1
Урок 3 Команды MS-DOS	1
Урок 4. Лабораторная работа по теме иерархическая  структура файловой системы.	1
Урок 5. Логическая организация файла	1
Урок 6. Контрольная работа.	1
Физическая организация файловой системы (6 ч)
Урок 1. Диски, разделы, секторы, кластеры	1
Урок 2. Физическая организация  FAT	1
Урок 3 Физическая организация  NTFS	1
Урок 4 Сравнение FAT и NTFS (семинар)	1
Урок 5 Физическая организация и  адресация файла	1
Урок 6 Контрольная работа	1