CC BY
0Н.В. МАЙСТРЕНКО, А.В. ЕВЛАМПЬЕВ
N.V. MAISTRENKO, A.V. EVLAMPIEV
НОВИЗНА СПЕЦКУРСА
NOVELTY OF THE SPECIAL COURSE
ФОРМИРОВАНИЕ У КАДЕТ ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ ИНФОРМАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ РЕАЛИЗАЦИИ СПЕЦКУРСА «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ВОЕННОМ ДЕЛЕ»
FORMATION OF PRACTICAL SKILLS OF INFORMATION MODELING IN CADETS IN THE PROCESS OF IMPLEMENTATION OF THE SPECIAL COURSE «INFORMATION TECHNOLOGIES IN MILITARY AFFAIRS»
Сведения об авторах: Майстренко Наталья Викторовна - преподаватель отдельной дисциплины (математика, информатика и ИКТ) ФГКОУ «Оренбургское президентское кадетское училище», заслуженный учитель Российской Федерации, Почётный работник общего образования Российской Федерации (г. Оренбург. E-mail: NMaystrenko@1pku.ru);
Евлампьев Александр Владимирович - преподаватель отдельной дисциплины (математика, информатика и ИКТ) ФГКОУ «Оренбургское президентское кадетское училище», подполковник в отставке (г. Оренбург. E-mail: AEvlampev@1pku.ru).
Аннотация. В статье рассматривается опыт разработки и внедрения специального учебного курса «Информационные технологии в военном деле» в Оренбургском президентском кадетском училище с целью военно-профессиональной ориентации кадет.
Ключевые слова: военно-профессиональная ориентация кадет, информационные компетенции, специальный учебный курс, информатика, информационное моделирование, информационные модели военно-прикладного назначения, практическая значимость предметных знаний, организация образовательной деятельности.
Information about the authors: Natalya Maistrenko - Teacher of a Separate Discipline (Mathematics, ComputerScience and ICT) FGCOU «Orenburg Presidential Cadet School», Honored Teacher of the Russian Federation, Honorary Worker of General Education of the Russian Federation (Orenburg. E-mail: NMaystrenko@1pku.ru);
Alexander Evlampiev - Teacher of a Separate Discipline (Mathematics, Computer Science and ICT) of the FGCOU «Orenburg Presidential Cadet School», Retired Lieutenant Colonel (Orenburg. E-mail: AEvlampev@1pku.ru).
Summary. The article presents the experience on the creation and implementation of the special training course «Information Technologies in the Military» for the purpose of military professional orientation of cadets.
Keywords: military professional orientation cadets, information competencies, special training course, Informatics, information modeling, information models for military applications, practical significance of subject knowledge, organization of educational activities.
Главной задачей довузовского образования Министерства обороны Российской Федерации является создание основы для осознанного выбора будущей
военной профессии. При этом необходимо понимать, что вступление мирового сообщества в эру информационной цивилизации обусловило фундаментальную
роль информации в военном деле, переход информационных ресурсов в категорию стратегических. Всё это обуславливает изменения базовых образовательных
Задание № 5. Для шифрования применяется таблица
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0 А Б В Г Д Е Ё Ж З
1 И Й К Л М Н О П Р
2 С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ
3 Ь Ы Ъ Э Ю Я _ ,
4 ? ; — ! «
ориентиров довузовского образования Министерства обороны, необходимость совершенствования образовательных технологий и предметного содержания учебных дисциплин, направленных на формирование у кадет умений информационного моделирования.
Важность проблемы формирования практических навыков информационного моделирования также подтверждает включение в профессиограммы военных специалистов разных направлений умения формулировки и решения проблем, системного анализа, абстрагирования, формализации.
В связи с этим педагоги Оренбургского президентского кадетского училища разработали специальный курс «Информационные технологии в военном деле», в котором информационное моделирование является компонентом познавательной деятельности.
Новизна спецкурса в том, что он изучается в рамках обязательной программы предмета «Информатика» в 5-10 классах и является логически встроенным продолжением учебного предмета. Не меняя тематического содержания рабочей программы, преподаватели наполнили изучение обязательных разделов заданиями военно-прикладной направленности, делая акцент на предметные знания, которые необходимы кадету, как будущему офицеру Российской Армии. Кроме того, формулировка заданий и их содержание способствуют ознакомлению кадет с военными специальностями, видами и родами войск, вооружения и военной техники, историей развития Вооружённых Сил.
Структурно весь спецкурс разбит на небольшие модули: в каждом классе, с пятого по десятый, отводится 4 учебных часа на изучение одного учебного модуля спецкурса. Время на изучение модуля выделяется за счёт часов, отведённых на изучение соответствующего раздела курса информатики в основной образо-
вательной программе, а также за счёт времени, предназначенного на обобщение и закрепление учебного материала в конце учебного года.
Освоение спецкурса на каждой параллели завершается контрольным мероприятием. В среднем звене оно проходит в игровой форме, а в старших классах в форме проекта. Учебно-методическое сопровождение спецкурса составляет учебное пособие, разработанное преподавателями информатики училища.
Рассмотрим более детально цели, задачи и структуру специального курса «Информационные технологии в военном деле».
Целью изучения спецкурса «Информационные технологии в военном деле» является формирование и развитие у кадет интеллектуальных и практических компетенций в области создания информационных моделей военно-прикладного назначения для дальнейшего их применения в профессиональной деятельности для решения боевых задач. Именно информационное моделирование является основой информационной и алгоритмической деятельности военных специалистов, так как при принятии любых решений офицер должен произвести расчёт времени, уяснить задачу и оценить обстановку, то есть смоделировать развитие боевых действий.
Структура спецкурса включает шесть модулей:
5 класс - Знаковые информационные модели в военном деле.
6 класс - Методы моделирования. Смешанные информационные модели (таблицы, схемы, диаграммы) в военном деле.
7 класс - Делопроизводство в Вооружённых Силах Российской Федерации.
8 класс - Математическое моделирование боевой обстановки программными средствами.
9 класс - Автоматизация формирования отчётов в службах Вооружённых Сил Российской Федерации.
10 класс - Моделирование систем принятия решений на основе баз данных.
Изучение модуля «Знаковые информационные модели в военном деле» согласовано с такими темами курса информатики 5 класса, как «Коды и кодирование информации», «Формы представления информации», «Обработка информации. Разнообразие задач обработки информации», «Изменение формы представления информации», «Преобразование информации по заданным правилам». Теоретические положения кадеты закрепляют на примере знаков различия военнослужащих Вооружённых Сил Российской Федерации по воинским званиям на погонах, кадеты знакомятся с нарукавными и петличными знаками различия. В ходе знакомства с основами кодирования кадеты знакомятся с великими изобретениями в области криптографии и криптоанализа. Воспитанники узнают о том, что русскую семафорную азбуку разработал в 1895 году вице-адмирал
Задание № 6
Ш Е И Р Л О
К О Х Х Е
С В Ж Р Ь
Е Т Ь И
З О Д П Н
Е О Й В С
Степан Осипович Макаров; о том, что идею кодировки символов для отправки по телеграфным линиям связи предложил в 1838 году американский изобретатель Сэмюэл Морзе, в честь которого названа азбука и другие интересные факты. Одна из ключевых задач данного модуля - познакомить и заинтересовать кадет военными специальностями, связанными с криптографией, криптоанализом, защитой информации. На занятиях кадеты шифруют и расшифровывают высказывания великих полководцев с помощью русской семафорной азбуки, азбуки Морзе, классических криптосистем: шифра Цезаря, шифра «Поворотная решётка», шифра «Виженера». На занятиях обсуждаются возможности использования изученных систем кодирования в конкретных ситуациях. Например, рассуждая о «Морзянке», кадеты приходят к выводу о том, что, несмотря на технический прогресс и цифровизацию, военнослужащие в обязательном порядке должны знать и применять азбуку Морзе, поскольку радиосигнал передатчика способен преодолевать многокилометровые расстояния там, где невозможно проложить провода. Кроме того, один из инструментов ведения боя сегодня радиоэлектронная борьба - подавление различных радиоэлектронных средств противника. В этих условиях рабочими остаются только проверенные временем средства - телефонная и радиотелеграфная связь, то есть азбука Морзе. Военные связисты
работают над её усовершенствованием. Появляются новое оборудование и цифровые способы обработки сигнала, но, как и раньше, приём сигнала ведут радисты на слух. Кроме связистов, «Морзянкой» должны владеть подводники, полярники и метеорологи, чтобы получать и принимать сигнал на станциях из отдалённых мест, где не работает никакая другая связь. Надёжность азбуки обеспечена высокой криптозащищённостью. Сигнал радиста можно перехватить, но, чтобы расшифровать его, нужно применить ключ, который знают только свои. В годы Великой Отечественной войны азбука Морзе стала одним из основных способов передачи информации и обеспечила победный исход немалого числа сражений. Практически все крупные операции Великой Отечественной войны проходили с радиоигрой. Это считалось большой удачей - навязать радиоигру.
Для формирования аналитических умений и базовых приёмов криптоанализа кадетам предлагаются задания на разгадывание алгоритмов шифрования.
Вот несколько примеров заданий для кадет пятого класса:
Задание № 1. Перехвачена шифровка противника. Установлено, что для кодирования букв используются двузначные числа, слово «ВЗВОД» кодируется последовательностью двузначных чисел: 87 62 87 90 93, а слово «АРМИЯ» кодируется: 15 65 84 5195. Какая последовательность двузначных чисел является кодом слова «ДИВИЗИЯ»?
Задание № 2. В записи высказываний знаменитого русского полководца А. В. Суворова некоторые слова зашифровали числовыми кодами. Получились сообщения: «ПУЛЯ - 1 2 3 4, ШТЫК - МОЛОДЕЦ»; «САМ 5 6 7 8 91011 - ТОВАРИЩА ВЫРУЧАЙ»; «ТАК ВЕДЬ ПОСТ, МАТУШКА, ДО ПЕРВОЙ 12 131412115 НЕЛЬЗЯ»; «ВОЕВАТЬ 1614 ЧИСЛОМ, А УМЕНИЕМ».
Вспомни эти высказывания, восстанови ключ шифра и расшифруй пословицу: 9 1412 6 2 13 10 7 8 16 14 2 5 6 9 141.
Сопоставляя числа и буквенные символы, кадеты находят для них коды и расшифровывают заданное слово.
Задание № 3. Зашифровать шифром Цезаря с ключом 4 высказывание А. В. Суворова: «ПРАЗДНОСТЬ ЕСТЬ МАТЬ СКУКИ И МНОГИХ ПОРОКОВ».
Задание № 4. Расшифровать шифром Цезаря с ключом 5 высказывание Ивана Грозного: «ТЙ ФУИУЁЕЙЧ СШЛЕС ЁРЕЗУХУ-ИТАС ЁХЕТНЧБЦД, ПЕП ФХУ-ЦЧУРГИНТЕС».
Задание № 5. Для шифрования применяется таблица.
Каждая буква заменяется кодом из двух цифр. Правило кодирования одинаковое для всего текста: первая цифра кода - номер строки или номер столбца, вторая соответственно - номер столбца или номер строки. Выясни правило кодирования и расшифруй высказывание Петра I:13051516202130 05202130 042218151611.
Задание № 6. Отряд разведчиков передал командиру важную информацию, сведения закодированы с помощью поворотной решётки. Выясни, о чём предупреждают разведчики своего командира?
При выполнении этого задания кадеты не только применяют готовую решётку, но и анализируют схему расположения вырезанных ячеек, формулируют алгоритм создания поворотной решётки, создают собственную решётку для шифрования и шифруют со-
Таблица 1. Тактико-технические характеристики БПЛА
№ Название БПЛА Дальность полёта, км Скорость полёта, км/ч Масса полезной нагрузки, кг Время полёта, ч Высота, км
1 «Охотник» 6 000 1 000 2 000 30 10,5
2 «Орион» 250 200 200 24 7,5
3 «Bayraktar» 150 220 55 24 8,2
4 «MQ-9 Reaper» 6 000 300 1 700 28 15
5 «СН-5» 10 000 400 100 60 5
6 «Shahed 129»
7 «Термит»
8 «БАС-200»
зданной решёткой сообщение для соседа по парте.
Задание № 7. Волшебный квадрат. За основу этого шифра взят квадрат, расчерченный линиями, соединяющими его центр с вершинами и серединами сторон.
Для кодирования буквы из этого квадрата удаляют те линии, которые эту букву составляют. Буква «т», например, кодируется так:
На следующем рисунке зашифровано слово «шифр».
Для расшифровки нужно мысленно восстановить в каждом квадрате недостающие линии или нарисовать их другим цветом.
В ходе выполнения заданий кадеты делают вывод, что при отсутствии шифровальной техники такой способ кодирования можно применять и в полевых условиях. Итогом работы пятиклассников является игра по станциям, где кадеты применяют все изученные методы шифрования и взлома шифра.
Второй модуль спецкурса «Методы моделирования. Смешанные информационные модели в военном деле» позволяет рассмотреть темы «Табличные информационные модели», «Графики и диаграммы», «Схемы» курса 6 класса с позиции их использования в работе командира подразделения. Преподаватель обращает внимание кадет на то, что при анализе проблем
и принятии решений командиру может существенно помочь такой способ представления информации, как визуализация данных. Визуализация - процесс преобразования больших и сложных видов абстрактной информации в интуитивно-понятную визуальную форму. Другими словами, когда мы рисуем то, что нам непонятно, то сразу всё встаёт на свои места, а хорошо продуманный и правильно подготовленный график, диаграмма, таблица или схема помогут донести до слушателей идею быстрее и точнее, чем подробный текст. На занятиях кадеты знакомятся с наиболее яркими примерами визуализации данных, в частности, картой вторжения Наполеона в Россию Шарля Минара.
Табличные данные, упорядоченные по однотипным строкам, легко собирать и анализировать. Эти достоинства табличной формы представления информации используются в российских государственных и воинских документах. Примером может служить знаменитая «Табель о рангах всех чинов воинских, статских и придворных...», введённая 4 февраля 1722 г. по указу Петра I.
При построении табличных информационных моделей кадеты должны научиться структурировать текстовую информацию, приводя её в табличной форме,
а также форме графа или дерева. Учебно-методический комплект Л. Л. Босовой при изучении данной темы предлагает задания, опирающиеся на бытовые и несложные экономические ситуации. В рамках спецкурса эта задача решается через знакомство кадет с тактико-техническими характеристиками современной боевой техники. Кадетам предлагается текстовое описание боевых машин (самолётов, бронетехники, беспилотных летательных аппаратов), на основе которого они выделяют важные показатели, составляют таблицы, выполняют поиск и сортировку табличных данных, сравнивая представленные характеристики.
Задача:
1. Используя поисковые системы, найдите подходящие сведения, чтобы заполнить недостающие строки таблицы «Тактико-технические характеристики БПЛА».
2. Используя поисковые системы, найдите информацию о Российском барражирующем ударном беспилотнике Куб-БЛА и ударном дроне «Альтиус». Добавьте эти данные в таблицу.
3. Добавьте столбец «Страна-производитель» и внесите в него данные.
4. Используя табличный способ представления данных и сортировку, найдите ответы на вопросы:
• Какие из представленных БПЛА смогут производить разведывательные действия на расстоянии более 5000 км от места размещения оператора?
• Назовите БПЛА, грузоподъёмность которых превышает 100 кг.
• Сколько БПЛА, представленных в таблице?
• Какие из представленных в таблице российских БПЛА поднимаются на высоту не более 5 км?
Для формирования практических навыков создания сложных таблиц кадетам предлагается на основе текстового описания создать таблицу «Форма одежды военнослужащих для проведения физической подготовки», в которой указана форма одежды военнослужащих в зависимости от погодных условий в соответствии с приложением к приказу Министра обороны РФ от 21 апреля 2009 г. № 200: «Наставления по физической подготовке в Вооружённых Силах Российской Федерации».
При создании данной таблицы кадеты не только систематизируют данные, но учатся использовать
рациональные приёмы форматирования и редактирования таблиц (выравнивание, копирование, объединение ячеек).
Анализ иерархических моделей кадеты выполняют на основе модели штатной структуры танкового батальона ВС России. На основе информационной описательной модели организации армии Петра I кадеты учатся строить иерархическую модель (иерархическая структура пехотной, кавалерийской дивизий,артиллерийского полка).
Выполняя итоговый проект «Сравниваем боеспособность армий», шестиклассники закрепляют навыки построения и анализа диаграмм различного типа, сравнивая оборонный бюджет, ядерную оснащённость, наземные системы ведения боя, танки, ЗРК, ракетные и артиллерийские системы, самолёты, подводные лодки наиболее боеспособных армий мира на основе доступных данных международных исследований (сайта Федерации американских учёных (FAS) https://fas. org/issues/nuclear-weapons/status-world-nuclear-forces/).
В 7 классе отдельная глава курса информатики посвящена обработке текстовой информации. Эта тема изучается в рамках третьего модуля спецкурса «Делопроизводство в Вооружённых Силах Российской Федерации». Сегодня формирование единого информационного пространства Вооружённых Сил стоит в ряду актуальнейших проблем. Кадеты знакомятся с базовыми положениями Приказа МО РФ от 4 апреля 2017 года № 170 «Инструкция по делопроизводству в Вооружённых Силах Российской Федерации», которая регламентирует структуру и параметры форматирования официальных документов в ВС РФ. Основная часть заданий этого модуля носит практический характер. Кадеты изучают структуру, правила составления, грамотного набора и форматирования служебных документов, набирая приказы, служебные письма и записки, справки и характеристики на подчинённых, рапорт о поощрении. Завершается изучение темы оформлением реферата «Информационное противоборство - задача стратегическая». На основе подготовленного
Таблица 2. Форма одежды для тренировки
Форма одежды
Температура воздуха (°С) в тихую погоду при небольшом ветре при ветре более 5 м/с
Выше +10 №1 (С, В) или 2 (С, В) № 2 (С, В)
От +5 до +10 № 2 (С, В) № 2 (С, В) или 3 (С, В)
От +5 до -5 № 3 (С, В) № 3 (С, В) или 4 (С, В)
От -5 до -10 № 4 (С, В) в перчатках № 4 (С, В) в перчатках
От -11 и ниже № 5 (С, В) в перчатках № 5(В) (при сильном ветре шапка с опущенными и завязанными тесьмой наушниками)
Пометка «С» означает спортивную форму, а «В» - военную. Вариантов спортивной формы в зависимости от температуры воздуха может быть несколько: Форма № 1С - в плавках, трусах, майке, спортивной обуви. По решению командира (начальника) воинской части (военно-учебного заведения) при соответствующих условиях разрешается заниматься без майки и обуви. Форма № 2С - в трусах, футболке, спортивной обуви. Форма № 3С - в спортивном (тренировочном) костюме, спортивной обуви. Форма № 4С - в утеплённом спортивном (тренировочном) костюме, утеплённой спортивной обуви, спортивной шапке.
текстового материала кадеты форматируют доклад, дополняя в него ссылочное оглавление, титульный лист, нумерацию страниц, ссылки, изображения и другие необходимые компоненты.
В 8 классе кадеты начинают изучение языков программирования. В завершении темы кадеты знакомятся с методом триангуляции, который успешно применяется в войсках ПВО ВС РФ для стрельбы по воздушным целям в режиме «Чужой подсвет» или «Стрельба с ПЗУ». Преподаватели рассказывают кадетам историю измерения земных расстояний, объясняют математические основы триангуляции. Построение математической модели метода выполняется в виде программы на языке Python. При составлении программ используется математический аппарат, который кадеты изучают в курсе геометрии 9 класса, несмотря на это, они осваивают решение треугольника с использованием теоремы синусов и косинусов. Опережающее обучение позволяет рассмотреть данный раздел геометрии с практической точки зрения.
Итоговым проектом курса является имитация программирования работы бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) ЗРК «Бук-М3» в двух режимах.
В 9 классе спецкурс строится на базе темы «Электронные таблицы». Авторы учебника информатики для изучения темы предлагают задачи бытового и экономического характера. В отличие от учебника спецкурс позволяет кадетам применять технологию создания и редактирования вычислительных таблиц для формирования списков, ведомостей, применяемых в Вооружённых Силах Российской Федерации, а также автоматизации индивидуального оценивания и выставления оценки подразделению.
На первом занятии кадеты вспоминают организационно-штатную
структуру мотострелковой роты, вооружение и военную технику роты, составляют список личного состава подразделения (мотострелкового взвода), согласно приложению № 13 приказа Министра обороны РФ от 8 июля 2022 г. № 299 заполняют ведомость закрепления оружия за личным составом подразделения согласно штатным должностям.
Следующее занятие является логическим продолжением: учащиеся формируют список личного состава подразделения для организации проведения упражнения контрольных стрельб (УКС-1) согласно Курсу стрельб из стрелкового оружия, боевых машин и танков ВС РФ (КС СО БМ и Т-2003), рассчитывают количество боеприпасов, необходимых для выполнения данного упражнения из закреплённого оружия, формируют заявку начальнику службы РАВ на выдачу боеприпасов от имени командира мотострелковой роты.
На третьем занятии, на основе данных выполнения УКС-1, учащиеся создают оценочную ведомость выставления индивидуальной оценки военнослужащему по «Огневой подготовке» согласно статей 39 и 40 «КС СО БМ и Т-2003», а также оценивают каждое отделение, взвод и роту в целом.
В качестве заданий повышенной сложности учащимся предлагается составить список личного состава с колонкой присутствующих на занятии по огневой подготовке и по этим данным формировать остальные списки личного состава.
При изучении математических формул кадеты составляют таблицы для автоматизации оценки качества физической подготовки кандидатов для поступления в военно-учебные заведения из числа гражданской молодёжи согласно «Наставления по физической подготовке в Вооружённых Силах Российской Федерации» (в ред. Приказа Минобороны России
от 31.07.2013 г. № 560). В качестве задания повышенной сложности учащимся предлагается оценить «подразделение» кандидатов для поступления как мотострелковую роту.
Тема итогового проекта «Моделирование полёта снаряда». Для построения модели кадеты предварительно повторяют формулы расчёта координат движения тела, брошенного под углом к горизонту. На уроке кадеты вводят расчётные формулы в электронную таблицу, строят график зависимости координат снаряда от времени полёта и проводят компьютерные эксперименты. Задача кадет: меняя исходные данные, определить зависимость высоты и дальности полёта от начальных условий. В ходе работы кадеты при исследовании боевых возможностей образца вооружения вносят изменения исходных данных в базовую компьютерную модель для достижения результата, наиболее близкого к реальности, чтобы он попал в цель. При выполнении таких заданий развиваются аналитическое мышление, умение анализировать и сопоставлять информацию, перебирать варианты, делать выводы, формируется навык экспериментальной работы.
Апробация в Оренбургском президентском кадетском училище специального курса «Информационные технологии в военном деле» показала, что изучение информатики с опорой на учебный материал военно-профессиональной направленности, акцентирование практической значимости предметных заданий с точки зрения дальнейшего выбора кадетами службы в рядах Вооружённых Сил Российской Федерации позволяют повысить заинтересованность обучающихся в освоении предмета, формировать практические навыки информационного моделирования, способствуют военно-профессиональной ориентации кадет.
