Предмет
Класс/уровень обучения

Преподавание содержательной линии "Аппаратное обеспечение компьютера" с использованием средств ИКТ

Усенков Д.Ю. dscrew69@mail.ru Институт информатизации образования Российской академии образования, Москва

Очевидно, что грамотное применение современных средств информационных и коммуникационных технологий позволяет не только существенно повысить качество обучения даже в условиях снижения объемов отпущенного на преподавание информатики учебного времени, но и облегчить работу самого учителя.

В качестве примера рассмотрим использование образовательных комплексов (ОК) "Информатика", выпущенных фирмой "1С".

Первый из таких образовательных комплексов был разработан автором доклада в 2005-2007 гг. в рамках проекта "Информатизация системы образования" по гранту YAGR (сценарии ЦОР), специалистами "1С" и Т.Е. Щепакиной (методическая поддержка): это комплекс "Информатика (8-9 кл.)", выложенный в свободном доступе на сайте Единой коллекции ЦОР (http://school-collection.edu.ru). Этот комплект покрывает темы "Информация и информационные процессы" и "Компьютер как универсальное устройство информации". Хотя указанные материалы представляют собой отдельные ЦОР в формате Flash и не сопровождены поясняющим текстом теоретического материала, они могут с успехом использоваться в качестве наглядного материала (данные ЦОР озвучены диктором) на уроках не только в 8-9, но и в 10-11 классах.

Второй ОК, о котором пойдет речь, – это комплекс "Информатика, 10 кл.", выпущенный в составе серии продуктов "1С:Школа" на платформе "1С:Образование 4. Дом". Данная серия образовательных комплексов предназначается в основном для самостоятельного использования в домашних условиях (в качестве дополнительного материала к учебнику, при компенсировании пропусков занятий по болезни либо при подготовке к последующим урокам), однако может также использоваться учителем непосредственно на уроке, а с помощью системы организации и поддержки образовательного процесса "1С:Образование 4.1. Школа 2.0" учебные материалы ОК могут быть использованы в компьютерном классе в сетевом режиме как в Windows так и в Linux. В состав ОК "Информатика, 10 кл." в том числе вошли некоторые цифровые ресурсы из комплекта "Информатика, 8-9 класс", однако данный ОК представляет собой уже полноценный "электронный учебник": в нем ЦОР сопровождаются развернутым теоретическим материалом в текстовой форме, а каждая учебная тема сопровождается подборками практических заданий и заданий для самостоятельного решения.

Образовательный комплекс "Информатика, 10 кл." освещает следующие темы курса:

  • принципы построения компьютеров – аппаратное устройство и программное обеспечение ПК;
  • информация, представление различных видов информации в компьютере;
  • основы алгебры логики, логические элементы компьютера;
  • основы алгоритмизации, технологии программирования;
  • компьютерные сети, Интернет;
  • информатизация общества.

Таким образом, материалы данного ОК покрывают содержание не только базового, но и профильного уровня обучения информатике и ИКТ по программе 10 класса. (Отдельно заметим: в проекте нового ФГОС, кроме введенного "интегративного" курса математики и информатики, оставлены прежние базовый и профильный уровни, а поскольку ФГОС не диктует содержание обучения, можно предположить, что содержание базового и профильного уровней изменится незначительно.)

Хотелось бы обратить внимание именно на тему "Принципы построения компьютеров". Очевидно, что изучение аппаратного устройства компьютера и его программного обеспечения необходимо как на базовом, так и на профильном уровне: хотя для большинства пользователей современный ПК является лишь инструментом прикладной профессиональной деятельности, понимание устройства ПК и принципов построения различных типов ПО необходимо, чтобы владение компьютером не сводилось только лишь к механическим навыкам. Современные аппаратные средства ИКТ, а тем более software развиваются и сменяются настолько быстро, что практически каждому пользователю приходится осваивать все новые и новые их версии, а это возможно лишь при достаточно высоком общем уровне ИКТ-компетенции. Необходимо также уделять внимание как истории развития средств ИКТ, так и новым технологическим решениям, разрабатываемым во всем мире: и то, и другое важно для понимания тенденций дальнейшего развития ИКТ, для поддержания постоянной готовности к освоению наиболее современных, наиболее эффективных средств компьютеризации и информатизации своей профессиональной сферы.

Тема "Принципы построения компьютеров" для восприятия учащимися достаточно сложна. Причины этого в том, что большинство процессов, происходящих в компьютере при обработке информации и при функционировании его устройств, скрыты от пользователя. Визуализация вычислительных процессов, хотя и возможна физически, затруднена из-за высокой скорости работы современных ПК (специальные же лабораторные стенды есть не во всякой школе). Аппаратные же устройства, как правило, имеют непрозрачный корпус, поэтому их функционирование в процессе работы недоступно для наблюдения пользователя, а во вскрытом состоянии такие устройства обычно утрачивают работоспособность. Поэтому здесь с точки зрения наглядности особенно важна роль анимаций, демонстрирующих внутреннюю структуру аппаратных устройств в процессе их функционирования, ход различных процессов в ПК на упрощенных схемах, пошаговое выполнение разного рода вычислений и т.д. Важен и такой аспект, как модельность: в анимациях внимание учащегося сосредотачивается на наиболее важных элементах конструкции и сторонах процесса функционирования изучаемого устройства, не "распыляясь" на несущественные мелочи.

Примерами подобных ЦОР в ОК "Информатика, 10 кл." являются:

  • • модель работы процессора, позволяющая (на заключительном этапе демонстрации) учащемуся самостоятельно переключать "тактовую частоту" и сделать вывод о ее влиянии на быстродействие компью
  • демонстрации принципов функционирования различных видов внутренней памяти ПК;
  • демонстрация принципа аналого-цифрового преобразования с наглядным показом влияния таких параметров, как частота дискретизации и разрядность АЦП;
  • модели, демонстрирующие работу текстового и графического видеорежимов;
  • огромная подборка ЦОР, демонстрирующих внешний вид и принципы функционирования практически всех основных разновидностей устройств ввода-вывода и внешней памяти
  • демонстрации по теме "Поколения ЭВМ", наглядно связывающие в создании учащегося графические образы самих ЭВМ соответствующих поколений, их основных компонентов элементной базы и типовых процессов взаимодействия пользователя с такими ЭВМ, и др.

Какие могут быть дальнейшие направления развития электронных образовательных ресурсов для поддержки изучения рассматриваемой темы курса информатики?

  1. Создание учебных информационных сред, моделирующих работу реальных информационных ресурсов. Примеры:
    • "автоответчик" e-mail –программа (mailer-daemon), при получении письма на определенный адрес автоматически генерирующая ответ его отправителю; такой автоответчик существенно мог бы облегчить практическое изучение темы "Электронная почта". (Подобный автоответчик реализован автором доклада в экспериментальном режиме в качестве поддержки совместного с О.Б. Богомоловой практикума "Коммуникационные технологии": при отправке учебного письма по адресу mail.replicator@yandex.ru учащийся сразу же получает ответное письмо.);
    • поисковая среда – БД, содержащая комплект записей типичной для web-поисковых систем структуры с типовой же формой поиска. Применение такой среды позволит школьникам изучать принципы поиска информации в web, причем в отличие от реального web-поиска подобная система не зависит от наличия доступа в Интернет и обеспечивает повторяемость результатов экспериментов;
    • модель социальной сети – помимо независимости от доступа в Интернет, такая модель может иметь большую структурированность, быть снабжена функциями автоответа на сообщения (при изучении средств общения в социальной сети) и способствовать ограждению школьников от нежелательной информации.
  2. Модели программных средств. Одной из проблем, с которой сталкиваются учащиеся при освоении базовых программных средств, являются чрезмерная сложность и функциональная перегруженность современных программных комплексов, "разношерстность" используемых в школах версий, интерфейс и даже программная платформа которых могут существенно различаться. Для решения этой задачи может быть применен тот же метод, что и при "классическом" моделировании: вместо реальных программных продуктов на начальном этапе применять упрощенные, типизированные их модели, в которых отсечены второстепенные функции и оставлен только необходимый минимум функционала, соответствующий тому или иному типу ПО. А после практического изучения в такой "модельной" программной среде основных возможностей ПО данного типа и отработки базовых навыков работы с ним можно перейти к работе уже с реальными программными пакетами. В целом при изучении ИКТ подобные модели могут оказаться более наглядными и доступными для первичного изучения благодаря реализации в них именно типового функционала ПО соответствующего типа без отвлечения на второстепенные функции. Кроме того, подобная модель может быть платформенно-независимой, что в настоящий переходный период снимет проблемы, связанные с "разнобоем" используемых в школах программных платформ (Windows / Linux), и избавит школы от необходимости массовой закупки коммерческого ПО.
  3. Стереотехнологии – благодаря все более широкому распространению устройств 3D-съемки и 3D-демонстрации стереотехнологии, способные существенно повысить наглядность иллюстративных материалов, могут прийти в школы уже в ближайшие 5 лет. Стереовизуальные технологии могут выступать на уроках информатики и ИКТ и как средства демонстрации учебных иллюстративных материалов, и как собственно предмет изучения, поскольку с подобным оборудованием учащиеся будут все чаще встречаться в повседневной, а возможно – и в профессиональной сфере. Пока же возможно ограниченное применение стереотехнологий, реализующих 3D-эффект на обычных средствах демонстрации (стереопары, анаглифы). (Подробнее о стереотехнологиях см. в журнале "Мир 3D/3D World" – сайт http://mir-3d-world.narod.ru.)

В целом можно надеяться, что разработчики ОК "Информатика" не остановятся на достигнутом, а продолжат разработку данной линейки курсов в сторону выпуска ОК для 11 класса и, возможно, отдельных тематических ОК для профильных направлений обучения.