CC BY
4
УДК 53 (072.3)
DOI: 10.24412/2308-717Х-2023-2-388-394
Ильин Иван Вадимович
доцент кафедры информационных систем и математических методов
в экономике
Пермский государственный национальный исследовательский университет, экономический факультет, кафедра информационных систем и математических методов в экономике, Пермь, Россия e-mail: vania_ilin@mail.ru
Кузаев Айдар Файзулович
Кандидат физико-математических наук, доцент кафедра прикладной информатики, информационных систем и технологий, Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, факультет информатики и экономики, кафедра прикладной информатики, информационных систем и технологий,
Никулина Олеся Александровна
студент 4 курса факультета информатики и экономики
Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, факультет информатики и экономики, кафедра прикладной информатики, информационных систем и технологий, Пермь, Россия
ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕРАКТИВНЫХ УЧЕБНЫХ ЗАДАНИЙ ПО АЛГОРИТМИЗАЦИИ В КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ НАЧАЛЬНОЙ ШКОЛЫ
Ivan V. Ilyin
Associate Professor, Department of Information Systems and Mathematical Methods
in Economics
Perm State National Research University, Faculty of Economics, Department of Information Systems and Mathematical Methods in Economics Perm, Russia e-mail: vania_ilin@mail.ru
Aidar F. Kuzaev
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of the Department of Applied Informatics, Information Systems and Technologies
Perm State Humanitarian Pedagogical University, Faculty of Informatics and Economics, Department of Applied Informatics, Information Systems and
Technologies, Пермь, Россия e-mail: kuzaev@pspu.ru
© Ильин И.В., Кузаев А.Ф., Никулина О.А., 2023
Olesya A. Nikulina
4th year student of the Faculty of Informatics and Economics
Perm State Humanitarian Pedagogical University, Faculty of Informatics and
Economics, Department of Applied Informatics, Information Systems and
Technologies, Perm, Russia
APPLICATION OF INTERACTIVE LEARNING TASKS ON ALGORITHMS IN THE COURSE OF COMPUTER SCIENCE IN THE PRIMARY SCHOOL
Аннотация. В статье обсуждается актуальность разработки интерактивных средств обучения по информатике для начальной общеобразовательной школы. Проведен анализ содержательной линии «Алгоритмизация» учебников по информатике начальной школы и выявлена соответствующая типология заданий для учащихся. Описаны имеющиеся в сетевых хранилищах программные решения на тему «Алгоритмы». Авторами разработан и представлен цифровой образовательный ресурс (в виде веб-приложения) «Интерактивные задания на тему «Алгоритмы», включающий 7 заданий с выявленной нами типологией для курса информатики начальной школы (4 класс).
Ключевые слова: обучение информатики в начальной школе, типология заданий по алгоритмизации, алгоритм.
Abstract. The article discusses the relevance of developing interactive teaching aids in informatics for elementary general education schools. The analysis of the content line «Algorithmization» of elementary school informatics textbooks was carried out and the corresponding typology of tasks for students was identified. The software solutions available in network storages on the topic «Algorithms» are described. The authors have developed and presented a digital educational resource (in the form of a web application) «Interactive tasks on the topic «Algorithms», which includes 7 tasks with the typology we have identified for the elementary school informatics course (Grade 4).
Key words: teaching computer science in elementary school, typology of tasks for algorithmization, algorithm
В связи со стремительным развитием процесса цифровизации выявляются новые требования к подходам в образовании. Они строятся не только на усовершенствовании технической основы учебных учреждений, но и на применении различных цифровых технологий в обучении. Возникает необходимость разработки более совершенных (по наполнению и инструментарию) учебных компьютерных моделей для школьной практики. Компьютерные анимации и модели для поддержки учебного процесса разрабатываются для различных областей предметных знаний (физика, химия, география, математика, информатика и др.), достоинство которых состоит в том, что они позволяют визуализировать теоретический материал, предложить учащимся интерактивные задания по его закреплению, обеспечивают возможность моделирования учебных ситуаций в виртуальной
среде. Педагогически грамотное использование цифровых технологий способствует повышению мотивации, а современный мультимедийный контент ЦОР позволяет заинтересовать учащихся учебным материалом.
Проведенная в последние десятилетия модификация структуры и содержания общего образования, и начальной школы в том числе, позволяет отметить основные характеристики предмета информатики в начальном обучении как новой составляющей компьютерной грамотности младших школьников [6, 7]. ФГОС и методисты-исследователи четко формулируют цели изучения информатики в начальной школе [2, 4, 5, 9]. Традиционно, содержательные линии обучения информатике в начальной школе соответствуют линиям основной школы, но реализуются на «вводном» уровне и охватывают следующие группы вопросов [1]:
- представление информации;
- методы и средства формализованного описания действий исполнителя (условно «алгоритмическая линия»);
- вопросы, связанные с методом формализации, моделированием реальных объектов и явлений для их исследования с помощью ЭВМ, проведением компьютерного эксперимента (условно «линия формализации и моделирования»);
- этапы решения задач на ЭВМ, использование программного обеспечения разного типа для решения задач, представление о современных информационных технологиях, основанных на использовании компьютера (условно «линия информационных технологий»).
Обучение содержательной линии «Алгоритмизация» всегда было в приоритете в стандартах и рабочих программах (что свидетельствует их солидное представление в школьных контрольно-измерительных материалах). На важность формирования знаний в области «Алгоритмизации и программирования» по информатике отмечается и во ФГОС начального общего образования, где в качестве базовых целей обучения курсу «Математика и информатика», кроме прочих, выделено: «...овладение основами логического и алгоритмического мышления, пространственного воображения., записи и выполнения алгоритмов; умение действовать в соответствии с алгоритмом и строить простейшие алгоритмы, исследовать» [9, 10].
В учебниках по информатике для начальной школы ([2, 3, 8] и др.) задания на тему «Алгоритмы» представлены в несистематизированном виде в различных формах. Их анализ позволил нам выявить их типологию и систематизировать:
1. пошаговое выполнение алгоритма;
2. расстановка действий в правильном порядке;
3. составление алгоритма на естественном языке;
4. нахождение и исправление ошибок в алгоритме;
5. составление алгоритма по порядку событий;
6. заполнение пропусков в блок-схеме алгоритма;
7. соединение команд естественного языка с соответствующими блоками алгоритма.
Выявленная нами структура видов заданий требует программной реализации для закрепления учащимися данной темы в виде интерактивных задач.
Рассмотрим имеющуюся на сегодня ИКТ-поддержку уроков информатики в начальной школе. Анализ представленных в федеральных сетевых хранилищах (рис. 1, 2) учебных интерактивных моделей по теме «Алгоритмы» показал, что почти отсутствуют цифровые образовательные ресурсы в свободном доступе. Большинство были представлены в текстовом виде, презентацией или видеоресурсом. Модель, с каким-либо взаимодействием, требовала отдельного скачивания ресурса для выполнения работы, или же денежной оплаты. Кроме того, не было дифференциации разновидности типологий заданий.
Рис. 1. Цифровой ресурс «Алгоритмы» [11]
Рис. 2. Интерактивное пособие «Алгоритмы» [2]
Для разработки ЦОР, отвечающего таким требованиям, как интерактивность и мультимедиа необходимо учитывать все недостатки имеющихся моделей, а также использовать новые возможности современных технологий визуализации учебного материала для создания компьютерных моделей более высокого качества.
Для реализации авторского программного продукта был выбран стек веб-технологий HTML, CSS, JavaScript, что обусловлено широким распространением Интернета и тенденций отказа от настольных десктоп-приложений.
Содержание разработанного веб-приложения «Задания на тему «Алгоритмы», в целом, соответствует программе начальной общеобразовательной школы (2-4 кл.) «Информатика в играх и задачах», авторы Горячев А.В., Горина К.И., Волкова Т.О. Учебники предназначены для 2-4 класса и соответствуют Федеральному государственному образовательному стандарту начального общего образования [3, 7, 8].
Интерактивная часть разработанных компьютерных моделей, предназначенных для отработки учебных действий, реализованы с помощью языка программирования JavaScript. При проектировании сцен образовательного продукта были учтены принципы мультимедийной дидактики [12, 13].
Рассмотрим структуру и содержание данного ресурса. В созданном программном обеспечении представлены задания с разной типологией и модуль с аналитикой результатов выполнения заданий. Рассмотрим содержание некоторых модулей ресурса.
Рис. 3. Учебные анимации по базовым структурам алгоритмов: следование и развилка
В начале учащимся предлагается вспомнить учебный материал в форме линейной анимации со звуковым сопровождением (рис. 3, 4).
Рис. 4. Учебные анимации по базовым структурам алгоритмов: цикл
Дальнейшая интерактивная работа заключается в том, чтобы обучающийся мог мышкой перетащить нужные элементы естественного языка на блок-схему (рис. 5). Далее проверяется правильность задания и реализуется переход к следующему. Важным функционалом модуля является осуществление проверки правильности перетаскивания блоков в схемы.
Рис. 5. Задание с интерактивным перетаскиванием элементов: соединение команд естественного языка с соответствующими блоками алгоритма
Задание на рис. 6 предназначено для нахождения соответствующих элементов блок-схемы с их названиями.
Рис. 6. Задание с интерактивным перетаскиванием элементов: заполнение пропусков в блок-
схеме алгоритма
Разработанные цифровые модели, предназначены как для усвоения «готового» знания. Данный вид моделей не допускает вмешательства пользователя в алгоритм программы и демонстрирует учащимся запрограммированный сценарий. Перспективы работы над проектом состоят в пополнении модулей новыми заданиями в виде интерактивных конструкторов.
Итак, в рамках исследования проведен анализ содержательной линии «Алгоритмизация» учебников по информатике начальной школы и выявлена соответствующая типология заданий для учащихся. Описаны имеющиеся цифровые ресурсы на эту тему. Разработан и представлен цифровой
образовательный ресурс (в виде веб-приложения) «Интерактивные задания на тему «Алгоритмы», включающий 7 заданий с выявленной нами типологией для курса информатики начальной школы.
Список литературы
1. Анализ ФГОС начального общего образования [Электронный ресурс]. - URL: https://infourok.ru/analiz-na-temu-federalniy-gosudarstvenniy-obrazovatelniy-standart-942036.html (дата обращения: 10.03.22).
2. Информатика для начальной школы [Электронный ресурс] : интерактив. учеб. пособие. - URL: https://magazin-integral.ru/1-klass/informatika/inf-nach-informatika-dlya-nachalnoy-schkoli-detail (дата обращения: 20.03.2022).
3. Информатика. 2 класс (Информатика в играх и задачах) : учеб. в 2 ч. -Ч. 2. / под. ред. Горячев А.В. и др. - Изд. 3-е, испр. - М. : Баланс : Школьный дом, 2011. - 96 с.
4. Малев В.В. Общая методика преподавания информатики : учеб. пособие. - Воронеж : ВГПУ, 2005. - 271 с.
5. Методика обучения информатике : учеб. пособие / под ред. М.П. Лапчика. - 2-е изд., стер. - СПб. : Лань, 2018. - 392 с.
6. Методическое письмо по вопросам обучения информатике в начальной школе школы [Электронный ресурс]. - URL: https://nsc.1sept.ru/article.php?ID=200201707 (дата обращения: 16.03.2022).
7. Основная образовательная программа начального общего образования [Электронный ресурс]. - URL: https://pandia.ru/text/77/216/6298-3.php (дата обращения: 15.03.2022).
8. Рабочая программа для начальной школы [Электронный ресурс]. -URL: https://nsportal.ru/nachalnaya-shkola/informatika/2016/09/18/rabochaya-programma-po-informatike-2-4-klass-fgos (дата обращения: 6.03.2022).
9. ФГОС. Информатика - начальная школа [Электронный ресурс]. -URL: http://monolit2011.ucoz.ru/002Documents/19-20/2-4 informatika.pdf (дата обращения: 16.03.2022).
10. Федеральные государственные образовательные стандарты [Электронный ресурс]. - URL: https://fgos.ru (дата обращения: 06.03.2022).
11. Цифровой образовательный ресурс по теме «Алгоритмы» [Электронный ресурс]. - URL: http://o-informatika.blogspot.com/2017/03/blog-post.html (дата обращения: 17.03.2022).
12. Mayer R., Moreno R. A Cognitive Theory of Multimedia Learning: Implications for Design Principles. - 1998.
13. Mayer R., Moreno, R. Cognitive principles of multimedia learning: The role of modality and contiguity // Journal of Educational Psychology. - 1999. - № 91. -C. 358-368.
