Изучение информатики или подготовка к ЕГЭ?

Добрый день, уважаемые коллеги!

Прошлогодние заметки довольно часто касались обсуждения экзамена в прессе, в них приводились различные мнения участников “единого”. Результаты вступительных экзаменов 2009 года дали новый материал для размышлений. Проходят заседания, появляются аналитические статьи, а участниками “жизненных” обсуждений является практически каждый из нас.

Пока мы ждем уточнений и поправок КИМов, ждем новых положений и приказов, углубляться в освещение идущих дискуссий нет времени. Начался учебный год, и, как всегда, содержательных проблем хватает. Однако глаз сам собой “цепляется” (в электронных новостях в первую очередь) за все материалы, связанные с предметом нашего рассмотрения.

В одном из номеров “Российской газеты” (№ 182 от 29 сентября 2009 г.) встретилась вот такая фотография. Она не только отражает происходящий процесс с “единым”, но в определенном смысле может служить иллюстрацией к общему названию этих публикаций.

Фото: Злаказова Лилия, "Российская газета", 29.09.2009

Но не только этим привлекло фото мое внимание. Автор — Лилия Злаказова, и я почти уверена, что это выпускница нашей школы. Кажется, что совсем недавно она поступала на журфак МГУ, рассказывала о работе в Москве. А на самом деле — обучение уже за плечами. Спасибо, Лиля, за выразительное фото! Действительно, проблем с ЕГЭ много. Есть над чем подумать всем его участникам.

Начало 11-го класса: опрос на повторение

На третьей неделе сентября провела обещанный опрос, который включал задачи на повторение и был связан с текущим материалом “Дискретные модели данных в компьютере. Представление текста, графики и звука”. Проводила его в “щадящем режиме”: работали над одним вариантом заданий парами, иногда и втроем (если кто-то оставался без пары). Более того, разрешила пользоваться любыми материалами, задавать вопросы в рабочем порядке любому ученику.

Конечно, это был психологический ход. Представьте, что на проверочной работе вам дается возможность использовать самые разные источники информации. Ограничения контрольного опроса сняты, и подобная организация работы сама собой “агитирует” за выполнение заданий. Отсутствие рамок (“не подсматривай”, “не списывай”, “не спрашивай”, …) делает работу совершенно спокойной. И если на первый взгляд кажется, что при подобном подходе проблем с решением задач не должно быть, что будут только отличные отметки, то это отнюдь не так.

При этом я отказалась отвечать на содержательные вопросы. Так и сказала: “Все объяснения были даны ранее, кроме того, вам разрешено советоваться с любым учеником группы, использовать любые бумажные и электронные источники информации”. Единственный раз пошла на нарушение своего обещания, когда увидела, что очень старательная ученица, фактически самая сильная в группе, ну никак не может завершить решение задачи, в которой присутствует лишняя, незначащая информация. Понимает: “Ну, правда, это не важно для решения” — и вместе с тем не решается поставить точку, получив верное решение.

По большому счету, мне было важно, чтобы обучение продолжилось и фактически это был не опрос. Это было обучающее занятие, занятие силами самих учеников. Они, конечно, воспринимали ситуацию стандартно, “по старинке”, в виде именно проверки, в виде связки “опрос — отметка”. Даже задавали вопросы: “А когда будет настоящая самостоятельная? Это ведь — так, не очень-то серьезно”. А на самом деле шло взаимообучение, поскольку те, кто посильнее, конечно, получили совершенно решаемое задание, а те, кто послабее, имели возможность “подтянуться”.

Заданий в каждом варианте было 5. Темы:

· системы счисления;

· кодирование информации;

· объем информации.

Далее следовала практическая работа, связанная с обобщением материала параграфа, кодированием изображения и расчетом характеристик звукового файла. Приведу задания, сгруппированные по темам, в каждой — по четыре задания (на 4 варианта). Задания, как и обещалось, базировались на использованных при повторении задачах диска “Тесты по информатике”, часть которых совершенно стандартна, часть, очевидно, составлена в стиле заданий ЕГЭ.

Как обычно, задания давались не в форме теста. Требовалось найти ответ.

1.

Сколько шестерок в 8-ричной записи числа 430₁₀? (2)

Сколько нулей в 8-ричной записи числа 199₁₀? (1)

Как представляется число 356₁₀ в 8-ричной системе счисления? (544)

Сколько нулей в двоичной записи числа 507₁₀? (1)

2.

В корзине лежат 16 дисков. Все они разного диаметра, величина которого выражается целым числом. Сколько бит информации несет сообщение о том, что выкатился диск диаметром в 2 см? (4)

После какого хода первого игрока вторым игроком в игре “Крестики-нолики” на поле 4 ґ 4 было получено 4 бита информации? (1)

В колоде лежат 4 туза разной масти. Сколько бит информации несет сообщение о том, что игрок вытащит бубнового туза? (2)

Человек подбрасывает монетку. Монетка падает гербом вверх. Сколько бит информации несет это сообщение? (1)

3.

Для кодирования букв А, Б, В, Г решили использовать двухразрядные последовательные двоичные числа (от 00 до 11 соответственно). Что получится, если таким способом закодировать последовательность символов ГВАБ и записать результат 16-ричным кодом? (Е1)

Для кодирования букв А, Б, В, Г решили использовать двухразрядные последовательные двоичные числа (от 00 до 11 соответственно). Что получится, если таким способом закодировать последовательность символов АБГВ и записать результат 16-ричным кодом? (1Е)

Для кодирования букв А, Б, В, Г решили использовать двухразрядные последовательные двоичные числа (от 00 до 11 соответственно). Что получится, если таким способом закодировать последовательность символов ГБАВ и записать результат 16-ричным кодом? (D2)

Для кодирования букв А, Б, В, Г решили использовать двухразрядные последовательные двоичные числа (от 00 до 11 соответственно). Что получится, если таким способом закодировать последовательность символов АВГБ и записать результат 16-ричным кодом?

(2D)

4.

Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составили в алфавите мощностью в 16 символов. Количество информации во втором тексте в 2 раза больше, чем в первом. Какова мощность алфавита? (256)

Два текста содержат различное количество символов. Оба текста составлены в алфавите мощностью 16 символов. Количество информации во втором тексте — 40 бит, в первом — 24 бита. На какое количество символов второй текст длиннее первого? (4)

Два текста содержат одинаковое количество символов. Первый текст составили в алфавите мощностью в 32 символа. Количество информации во втором тексте в 2 раза больше, чем в первом. Какова мощность алфавита? (1024)

Два текста содержат различное количество символов. Оба текста составлены в алфавите мощностью 32 символа. Количество информации во втором тексте  — 40 бит, в первом — 25 бит. На какое количество символов второй текст длиннее первого? (3)

5.

Считая, что каждый символ кодируется двумя байтами, определите в битах, чему равен информационный объем следующего высказывания:

И ныне и присно и вовеки веков! (248)

Считая, что каждый символ кодируется двумя байтами, определите в битах, чему равен информационный объем следующего высказывания:

Кто без греха, пусть первый кинет в нее камень. (376)

Считая, что каждый символ кодируется двумя байтами, определите в битах, чему равен информационный объем следующего высказывания:

Я знаю, что я ничего не знаю. (232)

Считая, что каждый символ кодируется двумя байтами, определите в битах, чему равен информационный объем следующего высказывания:

Человек — это звучит гордо! (216)

Практическая работа

А. На компьютере, с помощью текстового процессора Word построить таблицу (“Главная формула информатики для текста, графики, звука”, расчет объема информации).

В. Задание практикума 2.11.4. Дан двоичный код 8-цветного изображения. Размер монитора — 10ґ10 пикселей. Что изображено на рисунке? Выполнить, создав таблицу и залив ячейки различными цветами. “000” — черный цвет, “111” — белый цвет. Остальные цвета — градации серого.

С. Практикум 2.11.19. Две минуты записи цифрового аудиофайла занимают на диске 5,1 Мб. Частота дискретизации — 22 050 Гц. Какова разрядность аудио­адаптера? Записать решение задачи, дать ответ.

Основная особенность работы в том, что, кроме проверки знаний определенных разделов программы, работа носит межтемный характер. Какими бы простыми ни казались задания, в совокупности они еще не предъявлялись ученикам. Кроме того, тексты составлены с определенными “уловками”: похожие условия вели иногда к автоматическому списыванию, что было впоследствии предметом общего обсуждения.

Реально последнее практическое задание во время урока никто не выполнил. Максимум успели сделать заливку таблицы и получили узор. И тут были сюрпризы: таблицу делали и в Word, и в Excel, что, конечно, отрадно.

Результаты работы (точнее, решаемость отдельных заданий) приведены в таблице. Номера заданий соответствуют порядку задач, приведенных выше.

Посмотрите, опять задачи на тексты с использованием различных алфавитов оказываются самыми сложными! Проблемы, обозначенные в восьмом классе, остаются проблемами.

Критерии проверки и выставления отметок были просты: сколько заданий из пяти выполнил, такую отметку получаешь. Двоек не было, а вот троек оказалось — половина! Пятерок всего четыре на два класса. Такова реальная картина повторения L, без прикрас.

Курс по выбору: массивы

На параллельном занятии, курсе по выбору, также провела входной контроль. Дала для самостоятельного решения демовариант 2009 года. Писали 2 часа (урока). Результаты “троешные”, если переводить на обычные отметки.

Собственно, результаты были ожидаемы, хотя могло быть и хуже. Целью работы была демонстрация самим ребятам их уровня, их положения на текущий момент.

Несмотря на все “увещевания”, в 10-м классе пока никто из выбравших этот курс не проявил себя в части программирования. А экзамен сдавать придется, специальности уже выбраны. Поэтому для меня весьма актуальна проблема мотивации ребят на освоение программирования.

Занятия этого года начали с темы “Массивы”: приобретенная школой пермская программа для интерактивных досок по информатике как раз включает в себя рассмотрение и этого вопроса. Диск называется “Интерактивные задачи для интерактивной доски. Интерактивные упражнения и задачи по информатике”. Фактически он посвящен основам программирования и касается следующих тем:

1. Цикл с параметром.

2. Цикл с предусловием.

3. Одномерный массив.

4. Сортировка одномерного массива.

5. Двумерный массив.

Надеюсь, что используемая технология (у нас SmartBoard, которая позволяет экранные объекты перетаскивать рукой) дополнительно мотивирует процесс обучения.

Занятие проводить по диску очень удобно, четко задана структура занятий.

1. Формулируются цели урока: изучение понятия одномерного массива и изучение алгоритмов его обработки.

2. Дается определение одномерного массива, с упором на понимание того, что такое элемент массива, его имя, индекс и значение.

3. Предлагаются упражнения на отработку полученных знаний. Типы заданий таковы:

a) По заданным элементам массива указать: имя массива, индекс, имя и значение элемента.

b) Поместить значения элементов массива в “свои” ячейки таблицы.

c) Указать в записи “имя элемента = значение” индексы элементов по указанным значениям элементов и заполненной таблице.

d) Заполнить таблицу указанными элементами (даны индексы и значения).

4. Дается описание массива на Паскале.

5. Предлагаются практические задания. Типология задач такова:

a) Дописать недостающие элементы программы.

b) Описать одномерные массивы на Паскале по заданным имени, типу, номеру первого элемента и количеству элементов в массиве.

c) Описать новые типы по условию задачи и заданному фрагменту программы (с пропусками).

d) Найти правильное описание среди множества описаний массива, заданного таблицей.

При выполнении задания с) необходимо было разобраться с типом массив, каждый элемент которого сам является массивом. На некоторое время задумались, тишина. И вдруг: “Так ясно! Это как блок сигарет”. Что же, обсудили предложенную модель :).

Здесь мы остановились, поскольку время урока иссякло. Работать понравилось всем: наглядно, понятно, содержательно. Конечно, теперь уже можно и хочется “посочинять” задания с учетом интерактивности доски.

Содержательно же я нацелилась на “обкатку” материалов “Информатики” за 2008 г.: в шестом и седьмом номерах были опубликованы статьи Т.С. Богомоловой, И.Н. Фалиной, В.А. Шухардиной “Массивы и как с ними бороться”, “Ступеньки понимания: решаем задачи на массивы”.

В них приводятся самостоятельные работы по темам “Индекс и значение элемента массива”, “Выбор типа данных”, за что отдельное спасибо коллегам, поделившимся своими наработками. Также рассмот­рены “базовые технические задачи”, методы решения и другие важные вопросы, при обращении к которым использованы отдельные задания ЕГЭ. Надеюсь, что эти материалы мы осилим. Во всяком случае, очень-очень постараемся.

Новая тема: вычислительные системы, локальные сети

На следующем уроке (для всего класса) рассматривали новый материал. Первая часть урока была посвящена теме “Развитие архитектуры вычислительных систем”. Работали по учебнику.

Сначала уточнили проблемы, классы задач, для решения которых требуются значительные вычислительные мощности. Это, например, математические модели некоторых процессов (прогноз погоды, аэрокосмические расчеты и др.), поиск информации в базах данных, моделирование интеллекта.

Далее, на примере задачи: “Определить сумму элементов массива” — рассматривали вариант последовательного решения задачи (сумму определяет один человек, т.е. работает последовательно) и вариант параллельных вычислений (над нахождением суммы одновременно “бьются” 25 человек, здесь важна организация вычислений). Появляется понятие многопроцессорных вычислительных комплексов, мультипроцессорной системы.

Делаем переход к мультикомпьютерным системам. Вводим новый термин “кластер”.

Таким образом, фиксируем два ведущих направления развития архитектуры, которые соответствуют двум программным решениям (параллельные вычисления в программе и параллельное выполнение однотипных программ).

Этой части урока соответствует один слайд, он выглядит так:

· Причины поиска высокопроизводительных вычислений.

· Алгоритмы последовательного и параллельного решения задачи.

· Мультипроцессорные системы.

· Мультикомпьютерные системы.

Далее вторая часть занятия: “Организация локальных сетей”. Здесь слушаем докладчика, который должен был приготовить сообщение с презентацией на основе параграфа учебника (объем материала достаточный — 3 листа). Очевидно, что вариант для сообщения “благодатный”: можно добавить множество картинок для иллюстрации.

Однако представление презентации одним из учеников не означает проработку материала всеми. Это очевидно. Поэтому приходится переспрашивать не только докладчика, но и всю группу по основным моментам темы.

Обращаю внимание на терминологию “клиент-сервер”, которая может относиться как к компьютерам, так и к программам. Последнее в учебнике не отмечено.

А далее следует несколько вопросов и становится ясно, читали или не читали учебник мои подопечные. К сожалению, чаще приходится констатировать последнее. Поэтому в подобной ситуации на дом дополнительно задается уяснить составные части локальных сетей:

· Компьютеры (серверы и рабочие станции).

· Сетевые платы.

· Каналы связи.

· Специальные устройства.

В соответствии с распространением беспроводной связи предлагаю разобраться с особенностями двух видов беспроводной связи: Wi-Fi и BlueTooth.

И далее прошу записать список: концентратор, хаб, коммутатор, свич, маршрутизатор, роутер — и проработать дома назначение каждого из этих устройств.

Все дело в том, что в параграфе учебника описание этих специальных устройств сделано совершенно доступно, понятно и компактно. Просто невозможно не запомнить, что есть пары терминов, обозначающих одно и то же: “концентратор и хаб”, “коммутатор и свич”, “маршрутизатор и роутер”. Что коммутатор в отличие от концентратора “умный”, может работать по программе. И даже если какие-то детали и забылись, если читал, наверняка вспомнишь, где в учебнике можно посмотреть и уточнить.

Однако если не читал и не вник, то незнакомая терминология представляется абстрактной и недоступной. Обидно, но приходится констатировать: с чтением учебника дела обстоят плохо.

Конечно, демонстрирую и объясняю обстановку в классе — какая у нас локальная сеть, и что “вот эта коробочка” — это хаб, а свич — вот он… Ах, как нравится нашим мальчишкам оперировать современной технической терминологией! Да если в темпе, быстро. Это видно по их глазам J. А девчонкам говорю: “Нет здесь ничего заумного и недоступного. Более того, считаю “подкованность” в области современных информационных технологий (только осознанную “подкованность”) показателем общей культуры и образованности. Надо только внимательно прочитать и вникнуть в прочитанное”.

Осмыслить существо каждого термина еще многим предстоит. В этом плане учебник здорово помогает “оглядеться” в технических вопросах.

Проблемной была практическая часть урока — как поработать на компьютерах “с толком” за столь небольшое время, отводимое теме по программе? И тут решение пришло само собой. Давний опыт Роботландского университета, работа на его многочисленных курсах дали и дают мне бесценный опыт в самых разных областях информатики и по содержанию, и по форме, и в части использования информационных технологий.

Курс “Азы информатики” А.А. Дуванова давно используется в нашей школе. Собственно, постоянным читателям газеты нет нужды его представлять. По первым книгам наши гимназисты учатся в 3–4-х классах. С этого года продолжают обучение и в 5-м классе. А вот книга 5 “Выходим в Интернет” как раз подойдет для наших целей.

Поэтому строю занятие следующим образом. В первом уроке электронного учебника дается материал по сетям. Он очень объемен. И поскольку знакомство с нашим “бумажным” учебником уже состоялось (как минимум по презентации ученика), то первым делом знакомимся с конспектом. Это закрепит полученные знания и даст дополнительные штрихи.

Конспект, однако, тоже не мал.

Компьютерная сеть, локальная сеть, глобальная сеть, топология сети, Интернет, сервер, клиент, сервер Интернета, провайдер сетевых услуг, сервер локальной сети, рабочая станция, сетевой протокол, надежность Интернета, сетевой адаптер, модем.

Небольшое пояснение. Тема глобальных сетей и Интернет “еще впереди”, однако первичное представление о нем, как сетевой технологии, здесь вполне уместно и при первичном знакомстве с сетями.

Предлагать записывать конспект в тетради — уже “не дело” в наше технологичное время. Однако имеет смысл зафиксировать новые термины, акценты, отсутствующие в базовом учебнике. Как лучше это сделать?

Решение оказалось достаточно простым: используем мобильные телефоны, фотографируя с экрана. Ученики с удовольствием выполняют эту процедуру (наконец-то мобильные оказались в почете на уроке! J), а для тех, у кого нет телефона с камерой, фиксируем только отсутствующие в параграфе или непонятные до сих пор термины.

Домашнее задание к следующему уроку (а записывается оно теперь по традиции в самом начале, с титульного слайда урочной презентации): параграф по глобальным сетям, вопросы, терминология по пройденному материалу.

Желающих сделать презентацию (а теперь, когда объявлен школьный конкурс на лучшую работу к уроку) искать не приходится. Докладчика (остальных по желанию) прошу, кроме освещения темы по учебнику, найти ответы на следующие вопросы: “Чем знаменита “собака Дженнигса”? Как определить IP-адрес и скорость передачи информации в Интернет? Как определить маршрут прохождения информации в Интернет?”

Стиль мышления и технология

Работа с новым для нас учебником без специальной электронной поддержки волей-неволей заставляет использовать те или иные информационные технологии. Но еще раз задаешь себе вопрос: “Насколько оправданны практикумы, использующие в подавляющем числе случаев приложения Office? Может быть, авторская электронная поддержка учебника была бы вернее?”

С кем “сверить часы”? Поддержку нахожу в “Методике раннего обучения информатике”. Ю.А. Первин, говоря о содержании школьного информатического образования, утверждает, что в нем можно выделить четыре части. Если о формировании стиля мышления следует заботиться в 1–5-м классах, о формировании прикладных навыков и методов информатики в 3–9-м классах, то система основных положений информатики, комплекс знаний, необходимых для ориентации в возможностях современной и перспективной техники и прикладных систем, — это содержание обучения старшеклассников, т.е. 10–11-классников.

Поэтому позволю завершить обзор текущего освоения нами курса информатики цитатой из указанного пособия:

“Обобщение и систематизация основных теоретических и практических знаний, а также формирование представлений о современных инструментальных средствах информационного общества должны осуществляться в конце школьного образования, в старших классах: при существующих темпах обновления технического и программного инструментария у учителя, беседующего с выпускниками, не будет оснований называть современными те машины и программные системы, с которыми школьники знакомились пять лет (компьютерное поколение) тому назад — в пятом, шестом классах”.

Сомнения рассеиваются — мы на верном пути!

Продолжение следует…