CC BY
30III. ПРЕПОДАВАНИЕ ИНФОРМАТИКИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ В ШКОЛЕ И ВУЗЕ
УДК 378.147
DOI: 10.24412/2222-7520-2022-1 -43-49
Катанова Татьяна Николаевна
кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры информатики и вычислительной техники e-mail: [email protected]
Сергеев Даниил Владимирович
студент 5 курса факультета информатики и экономики e-mail: [email protected]
ГБОУ ВО «Пермский государственный гуманитарно-педагогический
университет», г. Пермь, Россия 614990, г. Пермь, ул. Сибирская, 24
О ПРИМЕНЕНИИ ИНТЕРАКТИВНОГО УЧЕБНИКА ПО ЯЗЫКУ ПРОГРАММИРОВАНИЯ PYTHON ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ
ПО ИНФОРМАТИКЕ
Tatyana N. Katanova
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department Informatics and Computer Engineering
e-mail: [email protected]
Daniil V. Sergeev
5th Year Student of the Faculty of Informatics and Economics e-mail: [email protected]
Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Perm State Humanitarian Pedagogical University» 614990, Russia, Perm, 24, Sibirskaya Str.
ON THE APPLICATION OF THE INTERACTIVE TEXTBOOK ON THE PROGRAMMING LANGUAGE PYTHON TO PREPARE FOR THE UNIFIED STATE EXAMINATION IN COMPUTER SCIENCE
Аннотация: рассматривается проблема совершенствования методики преподавания программирования на языке Python для подготовки к ЕГЭ по
© Катанова Т.Н., Сергеев Д.В., 2022
информатике. Обосновывается необходимость новых методов и форм обучения, связанных обеспечением интерактивности современного образования. Анализируются инструменты, сервисы и платформы, позволяющие это сделать. Описан опыт разработки интерактивного онлайн-учебника для языка Python на базе платформы электронного обучения LMS Moodle с использованием онлайн-интерпретатора Trinket и интегрирование интерактивных упражнений с сервиса LearningApps, упакованных в SCORM-пакеты.
Ключевые слова: методика обучения информатике, интерактивный учебник, язык программирования Python, LearningApps, LMS Moodle, Trinket, SCORM.
Abstract: the problem of improving the methods of teaching programming in the Python language for preparing for the Unified State Examination in computer science is considered. The necessity of new methods and forms of teaching related to ensuring the interactivity of modern education is substantiated. The tools, services and platforms that allow this are analyzed. The experience of developing an interactive online textbook for the Python language based on the LMS Moodle e-learning platform using the Trinket online interpreter and integrating interactive exercises from the LearningApps service, packaged in SCORM packages, is described.
Key words: computer science teaching methodology, interactive textbook, Python programming language, LearningApps, LMS Moodle, Trinket, SCORM.
Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет участвует в проекте Министерства науки и образования Пермского края «Открытый университет» для учащихся 10-11 классов. В течение учебного года ребята узнают о бакалаврских программах педагогического университета, знакомятся со студентами и преподавателями в профильном лагере, проверяют знания в Профильной олимпиаде. Участники проекта изучают профильные предметы, в том числе и информатику. Занятия ведутся ведущими специалистами, экспертами ЕГЭ.
Единый государственный экзамен (ЕГЭ) по информатике - единственный экзамен, который проводится в компьютерной форме последние два года. Как показывает опыт, хорошая подготовка по программе предмета не гарантирует высокий балл на экзамене. Профильный характер экзамена не позволяет подготовиться к нему при наличии лишь базового курса информатики, предполагающего 1 час в неделю. Многие задания соответствуют уровню профильных специализированных классов с углубленным изучением информатики. Ученику нужно освоить 27 тестовых заданий, каждое из которых имеет несколько сюжетов. Все задания делятся на три уровня сложности: базовый - 10; повышенный - 13; высокий - 4. Необходимо знать структурные особенности тестов, возможные формулировки вопросов, научиться распределять время на выполнение заданий. Но все большее количество учеников с базовым уровнем обучения выбирают ЕГЭ по информатике в связи с его востребованностью при поступлении в вуз. Как готовиться к ЭГЭ
продуктивно, как создать условия для успешной сдачи экзамена? Как организовать подготовку учеников общеобразовательных школ, которая позволит им получить конкурентоспособные баллы в борьбе за бюджетные места в вузах? Подготовка школьников к экзамену в формате ЕГЭ является актуальной проблемой для педагогов и школьников общеобразовательных школ. На сегодняшний день нет ни одного современного учебника, по которому можно подготовиться к экзамену по информатике. Систематизировано предлагаются лишь примерные задания, но не излагаются теоретические положения и практические приемы решения. Важно научить старшеклассников технике сдачи теста, применяя многообразный дополнительный материал, который обновляется ежегодно с учетом последних демоверсий. ФИПИ ежегодно вносят изменения в КИМ по информатике, чтобы внести больше разнообразия и избавиться от шаблонных решений. В 2023 г. полностью изменена структура 2 заданий, но и сохраненные темы наполнились новым, более сложным содержанием.
На занятиях по информатике в Пермском государственном гуманитарно-педагогическом университете изучение каждой темы начинается с небольшой лекции, освещающей вопросы теории. Здесь происходит обобщение материала, углубляются и расширяются знания учащихся, даются приемы и методы решения задач. В практической части занятия разбираются образцы решения типичных задач с постоянным нарастанием сложности. Изучаемая тема рассматривается с разных сторон, выявляются ее связи с другими разделами, что способствует глубокой систематизации знаний, закреплению умений и навыков. Важно знакомить учеников с тестовой технологией, формируя устойчивый навык, так как на результат экзамена влияет не только уровень подготовки по предмету, но и тестовая культура ученика, его психологическая готовность демонстрировать знания и умения в непривычной обстановке.
Для решения большинства задач экзамена ученики могут написать программу на языке программирования. Как правило, учащиеся, посещающие занятия Открытого университета, слабо владеют программированием. Встает вопрос о проведении экспресс алгоритмизации и обучении программированию для целей именно ЕГЭ, так на эти процессы в классическом варианте времени недостаточно. Выбор языка программирования определяется целью и происходит в пользу языка Python. Язык отличается простым синтаксисом, понятной структурой и большим количеством библиотек. Владение языком программирования Python существенно упрощает работу по подготовке к экзамену, так как в отличие от других языков программирования, изучаемых в школе, программа получается короче, понятнее и проще. К сожалению, нет учебника по языку программирования Python именно для задач ЕГЭ, приходится собирать решения типовых задач в Интернете.
Основной проблемой при освоении языка программирования Python является отсутствие у учеников обучающих материалов, позволяющих при самостоятельном изучении новой информации сразу же применить ее на практике и закрепить, что особенно важно при изучении синтаксиса типовых заданий. «Для эффективного обучения любому языку программирования
учащиеся должны иметь возможность попробовать код, который они пишут, в качестве упражнения и получить обратную связь о том, является ли он синтаксически и семантически правильным» [10, с. 1]. При создании цифровых образовательных ресурсов на первый план выходит необходимость в обеспечении интерактивности методических материалов, которая позволит обучающимся осваивать новые знания и формировать навыки в адаптивном режиме и в более привычном для современного поколения цифровом формате [3].
При переходе на современные формы обучения необходимо сместить акценты с передачи теоретических знаний на обеспечение практической направленности учебного процесса [2]. Это невозможно без создания особых условий в процессе обучения и разработки специальных технологий [7]. Это особенно актуально при изучении современных языков программирования, таких как Python, поскольку при таком обучении наиболее эффективно выстраивается связь между учебной деятельностью учеников и их будущей профессиональной карьерой [10].
Интерактивное обучение преследует две основные цели. Первая -заинтересовать за счет привлекательности внешней формы. Этому способствует, например, удобный интерфейс, где все элементы находятся в непосредственной близости, нет необходимости покидать ресурс для отработки практического навыка. Вторая - имитация вопросно-ответной формы изложения новой информации, как это происходит при традиционном обучении [2]. Ресурс должен прямо в процессе обучения позволять закреплять только что приобретенные знания и формировать навык.
В ПГГПУ поддержка учебного процесса обеспечивается с помощью образовательной платформы LMS Moodle. Система управления обучением Moodle - платформа, которая позволяет педагогу:
- размещать теоретический материал по основам программирования Python в виде электронного учебного контента;
- осуществлять контроль процесса обучения, в том числе контроль выполнения заданий;
- организовывать взаимодействие и коммуникацию участников онлайн-сообщества в процессе обучения [4].
Преимуществами данной платформы являются:
- бесплатное распространение;
- возможность адаптации под конкретные цели и задачи;
- поддержка международных стандартов и требований к организации учебного материала и всей системе обучения;
- наличие встроенного инструментария для создания электронных курсов;
- обработка файлов различных форматов (текстовые, аудио, видео и др.) [6].
Именно поэтому интерактивный онлайн-учебник для обучения
информатике в Открытом университете был разработан на базе LMS Moodle.
Встроенный в систему Moodle конструктор имеет стандартный набор форм и инструментов, позволяющих форматировать текст и вставлять мультимедийные файлы. Но что более примечательно, платформа имеет
большую гибкость при встраивании внешних ресурсов и элементов. Режим редактирования курса позволяет не только использовать базовые формы преподнесения информации и осуществления контроля, но и дает возможность использовать, например, стандартизированные SCORM-пакеты, отвечающие международному стандарту для электронных обучающих курсов [8].
На платформе Moodle в рамках каждой темы есть редактор кода HTML, позволяющий встроить в код расширенные элементы HTML в любом месте, даже внутри текста [4]. В ходе разработки учебника для обеспечения интерактивности сразу после блоков новой информации был встроен интерпретатор Python с заготовленным кодом и комментариями в нем, чтобы ученики могли сразу в процессе освоения новых знаний применить их на практике для закрепления синтаксиса и основных сценариев применения.
Интерпретаторов языка Python с возможностью встроить их в HTML код не так много, большинство из них либо платные, либо не позволяют загрузить код с комментариями для демонстрации. В ходе разработки был выбран сервис Trinket, позволяющий писать код и выполнять его сразу же во встраиваемом окне. Также редактирование каждого из шаблонов можно изменить в личном кабинете преподавателя, после чего все встроенные на сайт копии обновятся [5].
При этом сам процесс встраивания интерпретатора не требует от педагога глубоких познаний специального кода Moodle и владения навыками написания HTML-кодов [7]. Достаточно лишь перейти в режим отображения кода HTML и вставить готовый код-ссылку на источник в нужное место в тексте. Чтобы получить ссылку для встраивания, необходимо в сервисе Trinket.
На рис. 1 приведен пример встроенного в текст интерпретатора для демонстрации синтаксиса арифметических операторов для целых чисел.
^Личный кабинет Й Мои курсы ¿^Этоткурс Ф ~
Арифметически е:
• Сложение: +
• Вычитание: -
• Умножение: *
• Деление: /
• Взятие остатка от деления: %
• Деление нацело: //
• Возведение в степень: **
Ниже продемонстрирована работа нетипичных для других языков программирования
операторов
= ) ► ^ 7 < - Э Save А
< > main.py + £ Е) Result IS Instructions
1 2 3 4 5 6 7 8 а = 22 П 3 print(а) Ь = 22 56 3 print(b) С = 2 ** 1 print(c) Целая часть Остаток от 2 в 7 стег деления
Рис. 1. Пример встроенного интерпретатора Trinket
При разработке интерактивного онлайн-учебника по Python с помощью SCORM-пакетов были интегрированы проверочные задания после тем,
спроектированные с помощью сервиса для поддержки обучения и процесса преподавания LeammgApps. Пример такого упражнения изображен на рис. 2.
0ШИ0В
Рис. 2. Упражнение LearningApps в системе Moodle
Данное упражнение расположено сразу после блока информации о функциях на языке Python. Поскольку интегрирование упражнений из LearningApps происходит через стандартизированный SCORM-пакет и данные в нем расположены в определенном формате, любой электронный курс, включая LMS Moodle, умеет обрабатывать результаты выполнения таких упражнений и учитывает это в общем прогрессе освоения курса [1, 8, 9].
Процесс размещения такого упражнения на платформе достаточно прост, после того, как упражнение создано, сервис предлагает поделиться ссылкой на него либо скачать его в формате SCORM-пакета (рис. 3).
Использовать упражнение
Ссылка: https://learningapps.org/watch?v=p4csbic8j22
Встроить: <iframe src-'https://learningapps.org/watch?v=p-
Поделиться: https://learningapps.org/display?v=p4csbic8j22 Рис. 3. Упражнение LearningApps в формате SCORM-пакета
После этого на компьютер будет сохранен архив, готовый для загрузки в LMS Moodle. Далее, чтобы добавить упражнение для некоторой темы, необходимо перейти в окно добавления элемента или ресурса, выбрать пакет SCORM и загрузить ранее сформированный архив.
Описанная технология на основе инструментов, обеспечивающих интерактивность, позволила создать интерактивный онлайн-учебник по языку программирования Python в системе Moodle ПГГПУ. С помощью SCORM-
пакетов и кода HTML в онлайн-учебник интегрирован интерпретатор языка программирования Python, что позволяет демонстрировать синтаксические конструкции языка сразу после небольших теоретических блоков и тренировать навыки программирования непосредственно в учебнике. Интерактивные упражнения, созданные на базе сервиса LearningApps и встроенные в учебник, позволяют закреплять теоретические положения и отрабатывать практические навыки. По тематике лаконичный онлайн-учебник настроен на подготовку к ЕГЭ по информатике и успешно применяется на занятиях Открытого университета ПГГПУ.
Список литературы
1. Варнавская Л.Г., Погодина И.А. Осуществление контроля и оценки знаний в системе дистанционного обучения Moodte [Электронный ресурс] // Modern Science. - 2019. - № 3. - С. 282-287. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp7id =37219484 (дата обращения: 21.11.2022).
2. Васильева А.В. Выявление эволюционной последовательности возникновения и развития интерактивного обучения // Научный результат. Педагогика и психология образования. - 2020. - Т. 6, № 4. - С. 58-71. - DOI: https://doi.org/10.18413/2313-8971-2020-6- 4-0-5
3. ГОСТ Р 55751-2013. Информационно-коммуникационные технологии в образовании. Электронные учебно-методические комплексы. Требования и характеристики [Электронный ресурс]. - URL: https://docs.cntd.ru/document/ 1200108264 (дата обращения: 20.11.2022).
4. Документация Moodle [Электронный ресурс]. - URL: https://docs.moodle. org (дата обращения: 21.11.2022).
5. Завьялова О.А., Маркелов В.К. Возможности онлайн-сред программирования при обучении языку Python в школе // Информатика в школе. - 2022. - № 3. - С. 75-82. - https://doi.org/10.32517/2221-1993-2022-21-3-75-82
6. Иванова П.О. Преимущества LMS MOODLE в сравнении с другими системами обучения E-LEARNING // Вопросы методики преподавания в вузе: ежегод. сб. - 2014. - № 3 (17). - С. 219-223.
7. Мещерякова Е.И. Мотивация к приобретению профессиональных умений с использованием интерактивных методов как педагогическая проблема // Гаудеамус: психол.-пед. журн. - 2019. - Т. 18, № 3 (41). - С. 712. - DOI: https://doi. org/10.20310/1810-231X-2019-18-3(41)-7-12
8. Сафаров Х.С., Нажмидинов Х.А. Обзор формата хранения электронных образовательных ресурсов (ЭОР) «SCORM» // Евразийское Научное Объединение. - 2019. - № 4-2 (50). - С. 123-125.
9. Сейтказиева Н.С., Токтогулова Г.А., Ибраева А.Т. Внедрение в образовательный процесс изучения информатики и информационно-коммуникационные технологии сервиса learningapps.org и google sites // Наука, новые технологии и инновации Кыргызстана. - 2020. - №. 12. - C. 239-243.
10. Swacha J. Development and evaluation of an interactive Python course // ICERI2018 Proceedings. - IATED, 2018. - С. 456-466.
