Информатика в школе №2’2022

Описание

Журнал «Информатика в школе» №2’2022

№ 2 (175) Апрель 2022 года
Содержание номера

МЕТОДИЧЕСКАЯ КОПИЛКА

Полякова А. Ю.

ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ КАК ПРЕОДОЛЕНИЕ ЦИФРОВОГО РАЗРЫВА (НА ПРИМЕРЕ ОБУЧЕНИЯ СТОХАСТИКЕ)

В статье последовательно рассматривается содержание терминов «компьютеризация образования», «информатизация образования», «цифровизация образования» и «цифровая трансформация образования». Конкретизирована сущность цифровой трансформации в области математического образования. Предложено определять цифровую трансформацию математического образования как преодоление нового цифрового разрыва, осуществляемое за счет устранения неравенства в использовании цифровых технологий субъектами образовательного процесса. Устранение такого неравенства, с нашей точки зрения, возможно благодаря разработке и внедрению в практику школы результативных цифровых учебно-методических материалов и технологий. Среди технологий нами выделены: искусственный интеллект, интернет вещей, аддитивное производство, машинное обучение, блокчейн, виртуальная и дополненная реальности. Возможности реализации перечисленных технологий описаны нами на примере обучения школьников стохастике — одному из разделов математики.

Ключевые слова: цифровая трансформация математического образования, стохастика, цифровой разрыв, искусственный интеллект, интернет вещей, аддитивное производство, машинное обучение, блокчейн, виртуальная реальность, дополненная реальность, школьники.

Александрова Н. А., Тимонин А. Н.

РАЗВИТИЕ АНАЛИТИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ НА УРОКАХ ИНФОРМАТИКИ СРЕДСТВАМИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Статья посвящена рассмотрению инструментария развития аналитического мышления обучающихся на уроках информатики. Приводятся подходы разных авторов к трактовке термина «аналитическое мышление», рассматриваются практические задачи и примеры из разных школьных предметов, направленные на развитие аналитического мышления обучающихся. Анализируется образовательная технология развития аналитического мышления в виде трех этапов: вызов, осмысление содержания, рефлексия. Представлен обзор типовых задач из темы «Моделирование и формализация». Рассматривается авторский подход к изучению линии «Моделирование и формализация» в УМК Н. Н. Самылкиной, И. А. Калинина. Делается обзор разработанных авторами статьи лабораторных работ по построению моделей: агентное моделирование (модель потребительского рынка, модель транспортных потоков); системно-динамическое моделирование (модель распространения эпидемии, модель цепочки поставок); дискретно-событийное моделирование (модель банковского офиса, модель работы автосервиса). Подробно разобран пример построения имитационной модели транспортных потоков при помощи программного комплекса AnyLogic, а также предлагается серия аналитических заданий.

Ключевые слова: аналитическое мышление, моделирование, преподавание информатики в школе, аналитические задания.

Махмутова М. В., Шевцова М. А.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ РАЗРАБОТКИ КУРСА ГРАФИЧЕСКОГО ДИЗАЙНА ДЛЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УЧАЩИХСЯ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ

В статье представлены обоснование и актуальность разработки курса графического дизайна как проекта, который способствует развитию творческих способностей учащихся, их социальному и профессиональному самоопределению и самореализации. Излагается авторский взгляд на применение различных технологий обучения на этапах изучения теоретического материала и овладения практическими навыками. Приведены результаты анализа возможностей сервиса CoreApp, предназначенного для создания онлайн-курсов. CoreApp — это платформа образовательной направленности, предоставляющая инструментарий для создания образовательных материалов на основе педагогических шаблонов и позволяющая улучшить результаты обучения благодаря аналитической рекомендательной системе. В статье рассмотрена важность дополнительного образования учащихся основной школы как фактора развития вариативной составляющей общего образования, способствующего совершенствованию личности.

Ключевые слова: дизайнерское мышление, творчество, дополнительное образование, курс, сетевые платформы, интерактивное тестирование.

Водопьян Г. М.

НА ПУТИ К СМАРТ ШКОЛЕ: ВЗГЛЯД ИЗ КЛАССНОЙ КОМНАТЫ

В статье представлен десятилетний опыт экспериментальной деятельности по разработке и внедрению модели персонализированно-результативной организации образовательного процесса в конкретной общеобразовательной школе. Модель предполагает, что: 1) внешне заданные цели обучения должны быть переработаны учеником и стать его личными целями; 2) успешность учебной работы обеспечивается за счет индивидуализации темпа, организации и методов этой работы, за счет учебных материалов и специальных усилий педагогов по развитию личностных качеств школьника. Описаны шесть взаимосвязанных задач, которые образовательная организация системно решала в ходе эксперимента. О результативности разрабатываемой модели учебной работы свидетельствуют высокие оценки учащихся при сдаче государственных экзаменов по информатике и результаты ежегодных государственных выпускных проверочных работ.

Ключевые слова: персонализированно-результативная организация обучения, общеобразовательная школа, цифровая трансформация, инновационная школа, смарт школа, Smart School.

Богданова А. Н., Федорова Г. А.

ЧАТ-БОТЫ КАК КОМПОНЕНТ СОДЕРЖАНИЯ ОБУЧЕНИЯ ОСНОВАМ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА В ШКОЛЕ

В статье обсуждается актуальность обучения школьников основам искусственного интеллекта. Подчеркивается значимость чат-ботов как компонента содержания темы «Основы искусственного интеллекта» для развития межпредметных связей школьного курса информатики с другими областями знаний. Рассмотрены теоретические аспекты обучения школьников технологии создания чат-ботов: характеристика основных понятий, исторические сведения, наиболее распространенная классификация, механизм обработки чат-ботом запросов пользователя. Предлагаются методические рекомендации по обучению технологии создания чат-бота. Перечисляются конструкторы для создания чат-ботов, доступные для освоения школьниками. Приводится план практической работы «Создание чат-бота в онлайн-конструкторе Aimylogic». С целью иллюстрации результатов апробации рассматриваемого учебного материала приводятся примеры чат-ботов: чат-бот, рассказывающий о различных видах алгебраических уравнений; чат-бот — помощник по дробям; чат-бот — консультант по теме «Алгоритм и его свойства. Способы представления алгоритма». Представленные примеры включают структуру диалога чат-ботов, созданных в конструкторе Aimylogic и в сервисе Pencil Code.

Ключевые слова: искусственный интеллект, чат-бот, классификация чат-ботов, интент, разработка чат-ботов, конструктор чат-ботов.

Златопольский Д. М.

ЧТО ТАКОЕ «ДЕСЯТИЧНАЯ СИСТЕМА СЧИСЛЕНИЯ»? (О ДВУХ ТЕРМИНАХ ИНФОРМАТИКИ)

В статье обсуждается понятие «десятичная система счисления». По результатам анализа ряда источников делается вывод о том, что это понятие можно использовать в двух случаях: 1) когда для записи чисел используются 10 символов (цифр), такой вариант будет носить позиционный характер; 2) когда число представляется в виде знаков, соответствующих степеням числа 10 (это будет непозиционная десятичная система). В связи с этим уточняется также такое понятие информатики, как «смешанная система счисления». Утверждается, что можно говорить о двух типах смешанных систем счисления: 1) «смешанные» с точки зрения позиционности отдельных систем; 2) «смешанные» с точки зрения основания отдельных систем. Обращается внимание на ошибочный пример смешанной системы счисления, приведенный в ряде источников, связанных со школьной информатикой (на учительских сайтах, форумах и т. п.), и на популярном сайте «Википедия».

Ключевые слова: десятичная система счисления, позиционная система счисления, непозиционная система счисления, смешанная система счисления.

ОЛИМПИАДЫ ПО ИНФОРМАТИКЕ

Карманова Е. В., Медведева П. И.

ПОДГОТОВКА ШКОЛЬНИКОВ СТАРШИХ КЛАССОВ К РЕШЕНИЮ ОЛИМПИАДНЫХ ЗАДАНИЙ ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОМУ АНАЛИЗУ ДАННЫХ

Статья посвящена вопросам подготовки школьников старших классов к олимпиадам по основам искусственного интеллекта. Представлен анализ существующих российских и зарубежных олимпиад по искусственному интеллекту для школьников. Описаны основные технологии искусственного интеллекта. Определено место интеллектуального анализа данных как одного из базовых разделов науки о данных и важного фундаментального навыка для реализации задач в сфере искусственного интеллекта. Выделены особенности реализации подобных олимпиад, определены трудности, с которыми могут столкнуться участники при выполнении олимпиадных заданий. В качестве решения проблемы эффективной подготовки школьников к участию в олимпиадах по искусственному интеллекту предложено создание образовательных модулей.
Описаны структура и содержание образовательного модуля для подготовки школьников старших классов к олимпиаде «Путь к успеху» (секция «Основы искусственного интеллекта»), проводимой на базе Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. Представлен разбор творческого задания для подготовки к заключительному туру олимпиады. Задание связано с применением методов интеллектуального анализа данных, в ходе его выполнения школьники исследовали набор данных — комментарии интернет-пользователей об иностранном сериале на предмет определения их отношения к главным героям сериала, выявления стран, где сериал оказался самым популярным и обсуждаемым.
Результаты отборочного тура олимпиады показали следующее: школьники, прошедшие обучение в рамках образовательного модуля, смогли пройти в финал олимпиады, остальные школьники не смогли преодолеть пороговое значение отборочного тестирования. В статье отмечено, что подготовка к современным олимпиадам по любым предметным областям является важным фактором для прохождения в финал. Однако учителя информатики и математики еще не готовы помогать школьникам решать олимпиадные задачи по искусственному интеллекту, поэтому важно, чтобы подобные образовательные треки предоставляли для участников организаторы олимпиад.

Ключевые слова: подготовка к олимпиаде, искусственный интеллект, интеллектуальный анализ данных, школьники, образовательные модули.

ЗАДАЧИ

Долинский М. С.

РЕКУРСИВНОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА «РАЗДЕЛЯЙ И ВЛАСТВУЙ»

Методика изучения темы «Рекурсивное решение задач с помощью метода “разделяй и властвуй”» при подготовке школьников к олимпиадам по информатике иллюстрируется в статье решением задачи «Голова на плечах». Решение данной задачи включает в себя несколько алгоритмов (подзадач), рассматриваемых последовательно, а именно: сортировка слиянием, подсчет количества инверсий в перестановке, количество пар пересекающихся отрезков. Изучение метода основано на последовательном решении этих подзадач. Для каждой подзадачи приводятся: формулировка подзадачи, идея решения с предложением придумать самостоятельно реализацию, решение на языке программирования Pascal. Серьезной технической основой является разработанная под управлением автора инструментальная система дистанционного обучения (http://dl.gsu.by), которая позволяет: предложить ученику условие задачи; отправить решение на проверку; получить от системы вердикт — правильное или неправильное решение; для неправильного решения указывается номер теста, на котором решение не прошло. Ученик может взять тест (входные и выходные данные), на котором не прошло его решение, разобраться, в чем ошибка в его программе, исправить ее и отправить решение повторно.

Ключевые слова: рекурсия, «разделяй и властвуй», обучение программированию, олимпиады по информатике, инструментальная система дистанционного обучения.

Дополнительные материалы

Рузаков А. А.

СИСТЕМА ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫХ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ У ОБУЧАЮЩИХСЯ УНИВЕРСАЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ДЕЙСТВИЙ ПО ТЕМЕ «БАЗЫ ДАННЫХ. ПОИСК ИНФОРМАЦИИ»

В статье рассмотрены аспекты формирования у обучающихся универсальных учебных действий (УУД) по теме «Базы данных. Поиск информации» с использованием дифференцированных заданий. Применение дифференцированных заданий позволяет обеспечить реализацию личностно-ориентированного подхода к обучению в рамках традиционной классно-урочной системы, учитывать интересы и потребности обучаемых. Именно вариативность дифференцированных заданий позволит обеспечить формирование УУД у каждого учащегося.
На основе тематического планирования К. Ю. Полякова, Е. А. Еремина разработаны три практические и одна контрольная работы. Представленные работы содержат задания для трех групп обучающихся: с низким уровнем учебных возможностей, с высоким уровнем учебных возможностей и остальных. При выполнении заданий у обучающихся будет поддерживаться положительная мотивация, обеспечиваться личностный рост, формироваться стремление к самореализации, что в итоге обеспечит формирование УУД.

Ключевые слова: универсальные учебные действия, базы данных, дифференцированные задания.

СРЕДСТВА ИКТ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Морох Е. А., Шаулина Д. С., Юдина Е. Н.

НАВИГАТОР СРЕД БЛОЧНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Тема «Алгоритмизация и программирование» является одной из ключевых в школьном курсе информатики. Материал этой темы присутствует в заданиях ОГЭ и ЕГЭ. Чаще всего ее изучение происходит в VIII—IX классах на языках программирования Python, Pascal, C++. Однако для успешного изучения очень важно заложить основы и базовые понятия темы в более младших классах. Для этого можно использовать блочное программирование, в котором программа не набирается учащимся вручную, а собирается из заранее заготовленных блоков, как пазл. Таких сред блочного программирования существует достаточно большое количество, и авторы этой статьи решили создать так называемый Навигатор сред блочного программирования, в котором визуально структурировать имеющуюся информацию. Для каждой представленной среды Навигатор содержит краткую информацию о среде, ссылки на официальный сайт и ряд полезных материалов для знакомства и изучения данной среды. В Навигатор было решено включить среды, являющиеся бесплатными и кроссплатформенными. Он может быть полезен учителям информатики для знакомства с новыми средами блочного программирования, которые можно использовать в рамках урочной и внеурочной деятельности.

Ключевые слова: блочное программирование, интеллект-карта, обзор сред обучения программированию.

Кузьмин О. В., Лавлинский М. В.

ПРИМЕНЕНИЕ ИММЕРСИВНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБРАЗОВАНИИ

Рассматриваются аспекты применения иммерсивных информационных технологий (термин, объединяющий технологии дополненной и виртуальной реальностей) в образовательном процессе. Приведен анализ практик применения иммерсивных информационных технологий в образовании: российский конструктор проектов виртуальной и дополненной реальностей EV Toolbox и академический школьный учебник физики VII класса В. В. Белага и др. с поддержкой дополненной реальности. Сформулированы основные сдерживающие факторы использования иммерсивных технологий. Для решения части имеющихся затруднений предлагается использовать программное обеспечение с бесплатной лицензией, в частности среду разработки Unity, для которой дается подробный алгоритм процедуры проектирования AR-приложения для платформы Android. Описываются процесс и результат проектирования мобильного AR-приложения для учебника информатики для VII класса Л. Л. Босовой, А. Ю. Босовой с помощью среды разработки Unity и облачного сервиса Vuforia. Тестирование созданного ресурса показало, что использование технологии дополненной реальности в учебниках дает ряд преимуществ и одно из главных — отсутствие привязки к интернету и возможность использовать данное приложение независимо от месторасположения. Также технология удачно сочетается с дистанционным обучением, поскольку она мотивирует к освоению материала и способствует привлечению внимания к его учебному содержанию. Возможности виртуальной реальности показаны на примере приложения для тестирования модели БПЛА.

Ключевые слова: дополненная реальность, виртуальная реальность, иммерсивные информационные технологии, Unity, Vuforia, инженерный проект, БПЛА.