ИНФОРМАТИКА В ШКОЛЕ

В статье рассматривается актуальная проблема интеграции технологий искусственного интеллекта в учебный процесс в контексте цифровой трансформации образования. На основе анализа научно-методической и учебной литературы показана значимость данного направления. Предложена оригинальная многоуровневая структурная модель чат-бота с элементами искусственного интеллекта, включающая модули обработки естественного языка, базу знаний и алгоритмы машинного обучения. Продемонстрирована интеграция чат-бота в решение конкретных педагогических задач, что подтверждает его потенциал для реализации персонализированного подхода в обучении. Описано использование разработанного автором чат-бота с элементами искусственного интеллекта для изучения темы «Работа с табличными процессорами» в школьном курсе информатики, приведены примеры заданий и алгоритмы их выполнения обучающимися. Сделан вывод о перспективности внедрения интеллектуальных чат-ботов для оптимизации образовательного процесса.

Каждый учитель информатики при грамотном отборе учебного содержания курса может из урока в урок формировать гражданина своей страны, уважающего труд, окружающих людей, любящего свою семью, свою Родину. Результатом обобщения опыта преподавания информатики и воспитательной работы, накопленного авторами статьи за годы педагогической деятельности, стало построение макетов воспитательных практик. От того, как учитель воспользуется предлагаемым инструментом в воспитании учеников через свой предмет, во многом будет зависеть будущее каждого ребенка и в целом будущее России. В статье приводятся примеры того, как, предлагая для изучения предметный материал, можно красной нитью через весь урок информатики провести формирование у учащихся любви к природе, чувства товарищества, гордости за героизм народа в годы войны, уважение к людям разных профессий.

В статье рассматриваются вопросы использования проектной технологии при изучении информатики. Представлен сравнительный анализ различных подходов к понятию «функциональная грамотность». Проектная технология рассматривается как одно из эффективных средств формирования всех видов функциональной грамотности у обучающихся: читательской, математической, глобальных компетенций, креативности. В качестве примера приводится модель учебного проекта по темам «Информация и ее свойства», «Информационные процессы», предназначенная для учащихся VII класса. Особенностью проекта «Прошлое, которое нужно помнить» является его межпредметный характер. Решение задачи освоения учебной темы по информатике реализуется на историческом материале, посвященном Великой Отечественной войне. В статье подробно описываются этапы разработки проекта от замысла до его непосредственной реализации. Представленные методические рекомендации, авторские подходы к формированию проблемно-тематических вопросов, форме проведения проектной деятельности и представлению ее результатов могут быть полезны учителю при планировании и организации проектной деятельности как на уроках информатики, так и во внеурочное время.

Визуализация информации — неотъемлемая черта современного мира, она способствует лучшему пониманию и использованию информации в самых разных сферах жизни общества. Инфографика — одна из форм визуализации информации, ее применение в учебном процессе помогает создавать интересные уроки, способствует лучшему запоминанию и усвоению учебного материала, мотивирует обучающихся на изучение конкретной темы, а также развивает навыки самостоятельной работы в целом и навыки представления информации в частности. В статье дана краткая характеристика учебно-методического обеспечения по информатике для VII класса, в качестве дополнения к которому предложена созданная авторами инфографика. Описаны возможные варианты использования данной инфографики на разных этапах образовательного процесса при индивидуальной и групповой работе учащихся.

В статье представлена диагностическая работа для определения у учащихся VII—VIII классов уровня сформированности функциональной грамотности, включающей читательскую, естественно-научную и математическую грамотность. Оценка функциональной грамотности направлена на выявление условий успешного обучения обучающихся в основной школе по предмету «Информатика». Особенностью заданий по развитию функциональной грамотности является то, что проблемы и задачи в них описываются на примере жизненных ситуаций, изначально ставятся вне конкретной предметной области.

Актуальность статьи связана с тем, что по предмету «Информатика» не проводятся всероссийские проверочные работы — мониторинг качества подготовки обучающихся, в том числе проверка развития функциональной грамотности, поэтому данная диагностическая работа будет востребована учителями информатики.

Диагностическая работа может применяться для мониторинга сформированности универсальных учебных действий по работе с информацией и чтению, для проверки умений применять базовые математические и естественно-научные знания в ситуациях практико-ориентированного характера, а также умений проводить исследования.

Для проведения диагностики используется один вариант. Он включает поясняющий ситуацию вводный текст и задания к нему, построенные на контексте учебного материала различных предметных областей (информатики, математики, естествознания).

В статье рассмотрены задания раздела «Моделирование» курса информатики среднего общего образования. Предложенные задания иллюстрируют основные понятия и идеи многопоточных процессов.

Первое задание представлено в виде кейса. Работая над заданием, обучающимся необходимо продумать план действий для решения поставленной задачи, представить план в виде таблицы и диаграммы. В результате работы необходимо подвести обучающихся к выводу о необходимости разделения всего процесса на части и о параллельном выполнении каждой части с целью эффективного распределения времени.

Второе задание предназначено для подготовки обучающихся к единому государственному экзамену по информатике 2024 года (задание 22 «Построение математических моделей для решения практических задач. Архитектура современных компьютеров. Многопроцессорные системы»).

При разработке и построении вычислительной компьютерной модели, последующей визуализации числовых данных, проведении компьютерного эксперимента с целью анализа данных продолжается процесс формирования функциональной грамотности обучающихся.

В статье рассмотрены подходы к программному решению задач ЕГЭ по информатике на IP-адреса и маски подсетей методом перебора. Задачи этого типа включены в демонстрационный вариант контрольно-измерительных материалов 2024 года. Хотя составители заданий предлагают решать задачи этого типа аналитически, все шаги решения успешно автоматизируются. В статье приводятся различные варианты решения типовых задач на языках Python и PascalABC. NET, в том числе рассматривается использование модуля ipaddress из стандартной библиотеки языка Python и специальных классов для работы с сетевыми адресами из модуля school для PascalABC. NET. Приемы, предложенные в статье, могут быть полезны для учащихся, хорошо владеющих программированием, позволяя им сэкономить время при решении данного класса заданий ЕГЭ.

Одной из наиболее сложных тем школьного курса алгоритмизации и программирования является рекурсия. Использование среды графического исполнителя (ГРИС) позволяет сформировать у школьников ментальную алгоритмическую схему принципов построения и работы рекурсивных программ, которая упростит восприятие более сложных аспектов этой темы на дальнейших этапах обучения.

Не выходя за рамки ограниченных возможностей среды ГРИС, на простых наглядных примерах объясняются следующие понятия: рекурсивный вызов процедуры, отложенный возврат из процедуры, условие продолжения рекурсии, прямой и обратный шаги рекурсии. Показывается, как с помощью рекурсии могут быть реализованы цикл ПОКА и цикл ДО.

На примере нестандартной задачи рисования квадрата демонстрируется, как введение рекурсии приводит к сокращению размера программы и времени ее выполнения. Приводятся примеры задач для графического исполнителя, решения которых могут быть построены только с использованием рекурсии. Показывается, как рекурсия расширяет возможности позиционирования графического исполнителя.

Для проведения учебных занятий предлагается использовать независимую от вычислительной платформы реализацию ГРИС «Букашка», которая полностью совместима с ГРИС «Кенгурёнок РУ» и может быть интегрирована в информационную среду образовательной организации.

В статье продолжается рассмотрение изменившихся подходов к контрольно-оценочной деятельности в соответствии с требованиями обновленного ФГОС основного общего образования. В публикации «Внутришкольный контроль: система оценки предметных результатов по информатике (уровень основного общего образования)» («Информатика в школе», № 4-2023) рассматривалось в целом внутришкольное оценивание и его компоненты. В данной статье подробно представлено использование формирующего оценивания (оценки для обучения) в текущем и тематическом контроле образовательных результатов по информатике. Представлены характеристики формирующего оценивания, опыт использования для повышения качества обучения и применение различных техник оценивания для обучения. На конкретных примерах различных техник формирующего оценивания, заданий, критериев оценивания и перевода баллов в отметки продемонстрировано различие в оценочных материалах для текущего и тематического контроля при изучении информатики.

В статье рассматривается проблема подготовки школьников к участию в проектной деятельности в области робототехники. Описывается существующая ситуация, в том числе в рамках программ предпрофессиональной подготовки школьников. Предлагается подход, основанный на привлечении к работе со школьниками не только опытных педагогов, но и учеников школ, добившихся успехов в олимпиадах и конкурсах по робототехнике. Описываются структура и особенности реализации пробного курса «Проектная деятельность. Робототехника и микроэлектроника», в частности, опыт обучения столичных школьников — участников программы «ИТ-класс в московской школе» на базе Московского педагогического государственного университета (Института математики и информатики) с привлечением в качестве наставников школьников — победителей тематических олимпиад. Приводятся результаты опроса школьников, которые показали, что предложенные идеи позволяют повысить удовлетворенность обучающихся курсами проектной деятельности, реализуемыми на базе университетов, а также снизить количество проблем, связанных с взаимодействием между наставниками и обучающимися. Представлены результаты пилотной реализации предложенного подхода, в том числе отмечается, что он требует дальнейшей апробации и исследования. Выдвигается тезис о перспективности привлечения успешных школьников-олимпиадников к развитию системы предпрофессиональной подготовки учащихся.

В статье обосновывается важность входного контроля для элективных курсов по информатике. Показывается, какие дидактические средства можно использовать для реализации этого контроля. Приводится несколько элективных курсов по информатике, разработанных студентами физико-математического факультета Мордовского государственного педагогического университета имени М. Е. Евсевьева на вузовской дисциплине «Технология разработки и методика проведения элективных курсов по информатике», для каждого из них даются разработанные практико-ориентированные задания для входного контроля, которые учитывают минимальный набор знаний и умений школьников, необходимый для успешного усвоения последними материала. Демонстрируются возможные результаты выполнения заданий входного контроля и показывается, какую информацию из них может извлечь педагог с целью эффективного построения электива, включая выбор форм и методов обучения, организацию деятельности обучаемых, объединения их в пары или группы для выполнения совместных проектных работ.

В статье обсуждаются три базовые момента работы генеративных нейросетевых моделей (генеративного искусственного интеллекта): понятие «токен», вероятностный характер генерируемого ответа и понятие «большая модель», размер которой обеспечивает псевдоразумное поведение нейросетевых чат-ботов. Принципиально не обсуждаются вопросы реализации генеративных моделей, области и способы их применения.

Приводятся материалы конкурса «ТРИЗформашка-2024», который был посвящен нейросетевым моделям. Демонстрируется факт псевдоразумности генеративных моделей. Оказывается, модель, обученная на одной-единственной фразе «мама мыла раму» и использующая для генерации контекст из одной-единственной буквы, может иногда вести себя так, как будто она знает правила склонения в русском языке и способна изменять слово по падежам!

Понятие «токен» рассматривается применительно к генерации текстов, картинок и паролей. На базе «токенов» выстраивается практически полезная методика генерации паролей, сложных для разгадывания, но простых для воспроизведения (сложных для забывания).

Понятие «большая модель» представляется наглядно и доходчиво за счет «визуализации» его путем сопоставления с физическими величинами. (Если бы один параметр нейросети весил один грамм, то для ее перевозки потребовалось бы 200 грузовых поездов. Если бы он имел длину в один миллиметр, то нейросеть оборачивалась ба вокруг Земли по экватору 25 раз. Если бы на обучение по одному параметру требовалась одна секунда, то начинать обучать современную нейросеть надо было бы во времена кроманьонцев.)

Материалы будут полезны для изучения генеративного искусственного интеллекта в любом возрасте.