Информатика в школе №6’2023

Описание

Журнал «Информатика в школе» №6’2023

№ 6 (185) Декабрь 2023 года
Содержание номера

От редакции

МЕТОДИЧЕСКАЯ КОПИЛКА

Марко А. А., Лакомкин С. А., Барабанов А. С.

ИТ-ВЕРТИКАЛЬ: КОНЦЕПЦИЯ И РЕАЛИЗАЦИЯ ИЗУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОСНОВНОЙ ШКОЛЕ

В статье представлено описание концепции и модели изучения информационных технологий на уровне основного общего образования в условиях реализации ФГОС. На примере осуществления проекта в VII—IX классах общеобразовательных организаций города Москвы раскрыто содержание образовательной траектории подростка с учетом запроса на раннюю профилизацию по направлению «Информатика и информационные технологии». Особенности образовательной траектории реализованы через специальный курс билингвального программирования, новое содержание курса технологии (с включением специальных разделов по мехатронике, технологиям создания цифровых двойников, электронике и схемотехнике) и экосистему курсов внеурочной деятельности в формах, специфических для разработчиков программных продуктов. Особенностью изучения информатики и физики на углубленном уровне является наличие межпредметных кейсов с использованием цифровых лабораторий. Представлены механизмы и инструменты интеграции в образовательную программу специальных знаний по актуальным вопросам ИТ-отрасли. Отдельное место занимают вопросы создания необходимой инфраструктуры для реализации проекта: материально-технической базы, подготовки кадров и методического сопровождения проекта. Представлены уникальные функциональные и дидактические возможности цифровых инструментов для деятельностного погружения школьников в процесс освоения содержания образовательной программы. Приведены примеры авторских заданий для формирования умений и навыков школьников, диагностики и контроля полученных знаний.

Ключевые слова: ИТ-вертикаль, билингвальное программирование, информационные технологии, цифровые лаборатории, виртуальные лаборатории.

Еремин Е. А.

ТРИ ЭТЮДА ПО КОМПИЛЯЦИИ, ИЛИ КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЯЗЫК JULIA ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГЕНЕРИРУЕМОГО МАШИННОГО КОДА

Статья демонстрирует интересную для образования возможность языка программирования Julia выводить ассемблерный текст для любой написанной на Julia функции. Подробно рассмотрен исполняемый код для трех наглядных примеров: вычисление по формуле, разветвляющийся и циклический фрагменты. Показано, что компилятор Julia действительно генерирует тщательно оптимизированную программу, стараясь использовать выполняемые максимально быстро инструкции процессора Intel. Он успешно пытается обойтись без трудоемких арифметических операций (если удается, то значения вычисляются заранее, умножение заменяется сдвигом и т. п.). Особенно впечатляют результаты для целочисленных данных. Удается увидеть целый ряд оптимизационных приемов, в том числе учитывающих особенности самого алгоритма: например, компилятор способен предсказать результаты простейшего цикла и исключить этот цикл из итоговой программы. Обсуждается также проблема контроля переполнения в программе.

Проведенное рассмотрение убедительно подтверждает полезность теоретических знаний для разработки эффективно работающей программы. Описанная методика анализа представляет интерес для образования, поскольку важность глубокого понимания современными специалистами сути процесса программирования трудно переоценить. Материал может быть полезен при обучении идеям программирования на разных уровнях. Детальность изложения делает статью доступной для чтения без специальной подготовки.

Ключевые слова: программирование, язык Julia, компиляция, оптимизация, эффективность, исполняемый код, машинный код, обучение программированию, методики обучения.

Кочигина А. М., Корнилов П. А.

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММНАЯ СРЕДА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ АБСТРАКТНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН ТЬЮРИНГА И ПОСТА

Федеральная рабочая программа среднего общего образования по информатике на углубленном уровне предполагает знакомство школьников с машинами Тьюринга и Поста как универсальными моделями вычислений. Использование в учебном процессе интерпретаторов машин Тьюринга и Поста позволяет преодолеть затруднения, связанные с обучением, опирающимся на абстрактно-логическое мышление. В статье описаны возможности разработанной авторами учебной программной среды, в которой для каждой вычислительной машины содержатся три раздела. В разделе «Теория» учащиеся могут познакомиться с особенностями работы машин Поста и Тьюринга. Раздел «Тренажер» позволяет пользователю составить собственные примеры программ или проанализировать готовые, в данном разделе есть возможность выполнить программу по шагам, при этом каждый шаг будет сопровождаться комментариями. Кроме того, в этом разделе можно выполнить лабораторную работу, задания которой генерируются случайным образом согласно шаблону. С помощью раздела «Контроль» учитель может проверить знания школьников по данной теме с помощью серии задач — каждое задание выбирается случайным образом из заготовленной базы задач. Описанная в статье учебная программная среда позволяет организовать как фронтальную, так и индивидуальную работу учащихся.

Ключевые слова: абстрактные вычислительные машины, машина Тьюринга, машина Поста, учебная программная среда.

Дополнительные материалы

УРОКИ ИНФОРМАТИКИ

Склярова Е. А.

УРОК-ИГРА «В ПОИСКАХ ЗАТЕРЯННЫХ БАЙТОВ»

В статье описывается опыт разработки и проведения урока-игры по информатике, на котором в форме командного соревнования повторяются и закрепляются первоначальные знания учащихся о компьютере, видах информации, действиях с информацией, а также активизируется логическое мышление. Представлены все этапы командной игры с формированием у учащихся универсальных учебных действий и достигаемых предметных результатов обучения. Содержание урока построено таким образом, чтобы, пройдя все конкурсы, учащиеся смогли закрепить предметные компетенции и продолжить формировать метапредметные. Ход урока основан на том, что обучающиеся поочередно выполняют задания, работают в команде. Каждый этап урока сопровождается демонстрацией заданий и вопросов на интерактивной доске с музыкальным сопровождением, что обеспечивает положительный настрой на игру. Жюри выставляет баллы командам, используя оценочные листы. По завершении урока-игры жюри озвучивает результаты, командам присуждаются места в соревновании. Педагогом заранее подготавливаются наградные материалы в виде грамот и медалей.

Ключевые слова: информатика, урок-игра, информация, компьютер, файл, объект.

Дополнительные материалы

ЗАДАЧИ

Францкевич А. А., Простак О. Ю.

ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИЗУАЛИЗИРОВАННОЙ СРЕДЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ SCRATCH ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ОСНОВАМ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ В VI—VIII КЛАССАХ ШКОЛ БЕЛАРУСИ

«Алгоритмизация и программирование» — важная содержательная линия школьного курса информатики. Однако многие ученики испытывают трудности в ее изучении из-за недостаточного развития абстрактного мышления и отсутствия практического опыта программирования. Визуальный язык программирования Scratch может стать пропедевтическим инструментом изучения данной содержательной линии, позволяющим преодолеть указанные трудности и сделать изучение программирования более доступным и интересным для школьников.

В статье представлены примеры заданий для выполнения в визуализированной среде программирования Scratch, которые предлагаются учащимся VI—VIII классов школ Беларуси для освоения содержательной линии «Основы алгоритмизации и программирования» учебного предмета «Информатика». Каждое задание представлено на трех уровнях: репродуктивном, продуктивном и творческом.

Материал будет полезен учителям информатики, работающим с учащимися, которым трудно осваивать понятия алгоритмизации и программирования с использованием текстовых языков программирования (Pascal, Python, C++ и т. д.).

Ключевые слова: визуализированная среда программирования, визуальный язык программирования, Scratch, основы алгоритмизации и программирования, школьный курс информатики, основное общее образование.

Коренюгина Л. М.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ С ПРЕПЯТСТВИЯМИ НА ЯЗЫКЕ PASCALABC.NET В ПРОЕКТНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ШКОЛЬНИКОВ

Для решения методической задачи расширения содержания школьных учебников информатики в части практических заданий могут быть использованы задания для проектной работы, которые выполняются учащимися индивидуально или в группах. Выполнение проектной работы, предполагающей применение знаний из других предметных областей, способствует формированию у учащихся метапредметных умений. Использование групповой работы как основной формы выполнения практических заданий направлено на достижение личностных результатов обучения. Проектно-деятельностный подход помогает достижению планируемых результатов обучения в рассматриваемом разделе курса информатики. В статье рассмотрены задания по разделу «Начала программирования» курса информатики VIII класса, которые могут быть предложены для проектной деятельности учащихся по созданию графических и информационных моделей и при проведении компьютерного эксперимента. На основе выполнения постепенно усложняющихся примеров учащиеся подводятся к заданиям проектного типа — моделированию движения объектов при столкновении с препятствиями. Программная реализация моделей осуществляется на языке PascalABC.NET.

Ключевые слова: информатика, программирование, PascalABC.NET, проектная деятельность, компьютерное моделирование, информационное моделирование.

Дополнительные материалы

СРЕДСТВА ИКТ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

Степанов А. Г., Космачев В. М., Москалева О. И.

ФОРМИРОВАНИЕ НАВЫКОВ И УМЕНИЙ ОБУЧАЮЩИХСЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕСТОВОГО ЗАДАНИЯ ТИПА «ФОРМУЛЫ» В MOODLE

В статье обсуждаются средства противодействия академическому мошенничеству при проведении компьютерного тестирования. Особое внимание уделяется борьбе с составлением обучающимися таблиц правильных ответов на вопрос тестового задания. Предлагается использовать имеющуюся в Moodle технологию автоматизации генерации вариантов тестовых заданий. Рассматриваются задания типа «Вычисляемый» и «Формулы». Описывается метод создания вопроса в форме, допускающей его неоднократное применение в различных случайных вариантах формулировки как на этапе обучения с целью формирования навыков и умений, так и в процессе промежуточного контроля. На примере, связанном с обучением программированию, демонстрируется возможность создания фрагментов программ со случайным набором идентификаторов, что заставляет обучаемого понимать смысл анализируемого фрагмента. Приводится пример решения задачи по физике, позволяющий показать возможность контроля знаний стандартных формул и умения проводить расчеты с их использованием.

Ключевые слова: академическое мошенничество, компьютерное тестирование, генерация тестов, вычисляемый вопрос, задание типа Формулы, Moodle.

Червонный М. А., Савина О. В., Карпенко А. И.

ART-МАТЕМАТИКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 3D-ТЕХНОЛОГИЙ

В статье рассмотрены способы визуализации математических объектов с использованием инструментария 3D-технологий (3D-принтера, 3D-ручки). Наглядное представление объектов в обучении математике школьников и будущих учителей строится на основе применения STEAM-подхода (от англ. Science — естественные науки, Technology — технологии, Engineering — инженерия, the Arts — искусства, гуманитарные науки, Mathematics — математика). Компонент Arts позволяет исследовать возможности STEAM-подхода для раскрытия семиотического потенциала математики для обучения, визуализировать нетрадиционные объекты искусства, творчества, в которых явно и неявно есть математические основы. Исследование начинается с изучения и печати готовых моделей, а затем школьники и студенты разрабатывают собственные модели для 3D-печати. Таким образом у каждого обучающегося (школьника и студента — будущего педагога) последовательно формируется инженерная книга. Инженерная книга педагога содержит серию математических моделей, позволяющих поддерживать разный уровень освоения математики. Результаты педагогического эксперимента позволяют говорить о высокой вовлеченности детей в работу на уроках математики после применения 3D-технологий.

Ключевые слова: STEAM, 3D-моделирование, 3D-печать, обучение математике.

Корчажкина О. М.

АНАЛИЗ ПОВЕДЕНИЯ СИСТЕМЫ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ С ПАРАМЕТРОМ МЕТОДАМИ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГЕОМЕТРИИ

В статье описываются аналитико-графические способы исследования поведения системы двух алгебраических уравнений с параметром через поиск особых (граничных) точек в области допустимых значений параметра. Эти точки являются границами интервалов, причем внутри каждого интервала система уравнений имеет сходные свойства, а ее поведение подчиняется единым правилам. Таким образом устанавливается полная картина решения задачи, подтверждаемая затем визуальными методами динамической геометрии, которые воспроизводятся в интерактивной творческой среде «1С:Математический конструктор». Предлагаемый прием особых точек может быть использован при выполнении тренировочных упражнений для подготовки к олимпиадам и профильному ЕГЭ по математике как ключ к анализу всех возможных ситуаций, возникающих в конкретной задаче с параметром.

Ключевые слова: особые точки, параметры, задачи с параметром, динамические чертежи, «1С:Математический конструктор».

НАПЕЧАТАНО В 2023 ГОДУ