Виртуальная школа: интернет-учебник по базовому курсу информатики

ДИСТАНЦИОННОЕ

Шауцукова Лейла Залим-Гериевна Тезадов Султанбек Мухарбекович

ВИРТУАЛЬНАЯ ШКОЛА: ИНТЕРНЕТ-УЧЕБНИК ПО БАЗОВОМУ КУРСУ ИНФОРМАТИКИ

Согласно нашей концепции, Интернет-учебник - это обучающая компьютерная телекоммуникационная среда, которая продолжает обычный бумажный учебник, предоставляя учащимся уникальные дидактические возможности Всемирной Паутины. Обучение с использованием новейших средств телекоммуникационных технологий, в том числе мультимедийных, несет в себе огромные возможности для систем школьного, вузовского образования и для системы повышения квалификации.

Несмотря на то, что в настоящий момент число поключенных к Интернет общеобразовательных учебных заведений относительно невелико, отчетливо проявляется тенденция переориентации учебного и образовательного процесса на активное применение сетевых технологий. Возникает задача создания учебного Интернет-материала как для школьников, так и для учителей. Тем более, что все ресурсы, разработанные для Интернет, могут быть использованы и на автономных компьютерах.

В статье рассматривается расширенная Интернет-версия школьного учебника информатики [1, 2], ранее представленного в пятом номере журнала за 1998 г.

Интернет-учебник представляет собой базовый курс основ информатики, однако полнота и глубина изложения отдельных тем, таких, как «Общие принципы организации и работы компьютеров», «Арифметические основы компьютеров», «Логические основы компьютеров», «Алгоритмизация. Алгоритмические языки» и отчасти других, вполне достаточна для изучения предмета по углубленной программе.

Разработка предназначена, главным образом, ученикам средних школ, студентам вузов непрофильных специальностей и учителям информатики. Учебник также будет хорошим подспорьем лицам, желающим постичь основы информатики са-

Ем £у Й*« ГйшаВИ 1и£М. ЦН|| ИИ

ил ^ -с!г J

Л 1 .. и; 0<Ш1№чп«цМ1>р1

ИНФОРМАТИКА^ Твурин (С И из швнинш и |

Пгисн . Е:-.с рхмЗи^тгта?.

Г| I С£ч±ж  1.41 5—к з -гр ~в ->г.-ш 1И11 н раЬепв нсжьтря, Гичм Э. Ьп-Эл|:-1К1Ш11

Г||«Ь-« А|.-Н-^ЫНТНЧШ.ТОН -Г-ГН-ИЛI КЕЧПЪ+ПЧрМ.

Г|Д— 3. ЛьЧ 11+П.ИК ШМОНЫ ¡-'Н  1 К/ ГС |АД

Ггп— г-. Г_|.ч"- яш»щ №э?г41Ш1 ичпистщмчг. Пгит «*. Ха   1йн. Ал I пи I с яшгч. /и  иртш«.-»« Гггм— Ё. Тчя+згогня ГКО I-'Иэсн рих-в-нч змгвч Е П Пгчм Й. Цпкншш гкга н кш ты жш.

ииттк-а-

Сл-.Ч > I КМ С-ПИ? ^ ТЕШ • I кча.

Я  *г  | а •->.-'.  ь Д СГ -1Г №Р Ии1.1-' * |  - I | - '.сур | -ДЧ-+ЦГК* Т.

Рисунок 1. Окно оглавления части «ТЕОРИЯ»

Рисунок 2. Типичный дизайн разделов части «ТЕОРИЯ

мостоятельно. Большое количество специально подобранных и подробно разобранных задач и упражнений позволяет использовать учебник для подготовки к школьным выпускным экзаменам и вступительным экзаменам в ВУЗы.

Интернет-учебник может быть использован в учебном процессе как с помощью компьютеров, подключенных к Интернет, так и на автономных компьютерах.

Для удобства пользователей сайт выполнен в формате, максимально приближенном к книжному. В структуре сайта отсутствуют фреймы и образы, требующие больших объемов памяти, а также продвинутых быстродействующих моделей компьютеров и модемов. Учтены ограничения, накладываемые на разработки в области образования имеющимся в стране машинным парком и техническими возможностями связи.

Содержание сайта, представленное на титульном листе, насчитывает не-

сколько десятков разделов. Однако, благодаря рациональному применению в структуре сайта полос прокрутки, якорей и вспомогательного программного обеспечения можно из любого раздела быстро возвратиться на основную страницу, равно как и осуществить прямой вход из «Содержания» в любой раздел.

В функциональном отношении в структуре сайта можно выделить три части: информационную, демонстрационную и практическую.

Информационная часть представляет все наполнение бумажного издания [2], исполненное в виде гипертекста. Для изучения этой части не требуется какое-либо специальное программное обеспечение, кроме обычных браузеров. Рекомендуются операционные системы Windows 95/ 98/NT 4.0 и браузеры Internet Explorer 5.x, Netscape Navigator 4.xx или Opera 4.0.

Демонстрационная часть сосредоточена в разделе «Практика алгоритмизации и программирования» и включает в

Рисунок 3. Пример оформления учебника

Рисунок 4. Описание настроек

себя большое количество программного материала, загружаемого после несложных, однократно произведенных настроек, прямо из браузера в одну из двух сред программирования: Borland Turbo Pascal и Microsoft Quick Basic.

После загрузки выбранной демонстрационной программы в среду программирования пользователю предоставляется полная свобода по ознакомлению с этой программой в работе. Для работы с демонстрационной частью необходима ОС Windows и хотя бы одна из сред программирования Turbo Pascal или Quick Basic.

Практическая часть включает в себя задачи и упражнения теоретического раздела, а также более двухсот задач Практикума по алгоритмизации и программированию.

Учебник расположен на сервере Института Продуктивного Обучения Российской Академии Образования по адресу http:// www.ipo.spb.ru/book/ informatika, а также на

карского государственного университета по адресу http://www.kbsu.ru/~book и доступен для свободного использования.

Конструктивно сайт состоит из двух частей: «ТЕОРИЯ» и «ПРАКТИКА».

В части «ТЕОРИЯ» даются основные теоретические аспекты информатики, такие как общие принципы организации и работы компьютеров, их классификация, арифметические и логические основы; программное обеспечение; алгоритмы, алгоритмические языки, технология подготовки и решения задач на компьютере и т.д. Весь материал организован в виде ответов на общие вопросы, вынесенные в заголовки. Для каждого раздела даются вопросы для самоконтроля, задачи и упражнения для самостоятельного решения с ответами, указаниями, частичными решениями и образцами выполнения. Вся информация представлена в красочном и удобном для восприятия исполнении с большим количеством иллюстраций.

сервере Кабардино-Бал-

Рисунок 5. Организация раздела «"Упражнениях

Рисунок 6. Содержание одной из глав части «ПРАКТИКА

Часть «ПРАКТИКА» тематически разбита на восемь разделов, охватывающих обработку числовой, текстовой и графической информации. В начале каждого раздела приводятся демонстрационные примеры, призванные быть образцами для подражания при решении задач раздела.

В демонстрационных примерах отражены все этапы процесса разработки и использования программы:

определение требований к задаче, разработка системы тестов;

проектирование алгоритма методами восходящего и нисходящего проектирования;

реализация и сборка отдельных подпрограмм с применением тех же подходов, что и при проектировании;

отладка и тестирование;

анализ результатов и документирование.

Для придания демонстрационному материалу большей универсальности все задачи реализованы в четырех наиболее популярных в школьном образовании средах: на школьном

алгоритмическом языке, на языке блок-схем и на языках Turbo Pascal и Quick Basic.

В программах использованы мнемонические имена переменных, строго соблюдены рекомендации структурного программирования по взаимному расположению операторов (сдвиги групп операторов вложенных блоков в условных операторах и операторах цикла, соответствие слов begin и end и т.д.). Для большей наглядности выполнено структурное раскрашивание подпрограмм и вызывающих их операторов в контрастные цвета.

В конце каждого раздела практикума приводятся по 30-40 задач для самостоятельного решения, структурированных по степени сложности.

В обеих частях Интернет-учебника можно найти различный справочный материал: программу базового курса «Информатика» общеобразовательных школ, словарь основных понятий и терминов, краткое описание библиотек языка Turbo

Рисунок 7. Типичный дизайн разделов части «ПРАКТИКА»

Рисунок 8. Организация раздела «Задачи для самостоя тельного решения»

Pascal, команды его интегрированной среды и т.д.

Интернет-версия учебника имеет два главных отличия от бумажной (кроме улучшенного оформления и использования гипертекстовых ссылок):

1) Браузер пользователя интегрирован со средами программирования Turbo Pascal и Quick Basic. Суть интеграции -обеспечение возможности односторонней передачи информации от браузера к интегрированной среде разработки, что позволяет пользователю не ограничиваться просмотром статичных текстов программ, а полноценно работать с программой в интегрированной среде. Для запуска выбранной среды программирования достаточно щелкнуть по соответствующей кнопке: «Turbo Pascal» или «Quick Basic».

В результате этого демонстрационная программа загрузится в среду программирования. Пользователю останется лишь запустить программу на испол-

нение. Этот же механизм используется и на этапе самостоятельного решения задач.

2) Каждая задача для самостоятельного решения снабжена «шаблоном» решения. Шаблон представляет собой «каркас» будущей программы с готовыми тестовыми данными. Пользователю предоставляется возможность расширить шаблон до готовой программы и затем проверить ее работоспособность.

Педагогическая практика свидетельствует о том, что в ходе начального обучения программированию школьники и студенты сталкиваются, как правило, со следующими проблемами:

неправильное или не вполне правильное понимание условия задачи;

неспособность выявить особые случаи и аномалии;

неумение сформировать структуры данных задачи;

плохое знание синтаксиса языка программирования и т.д.

Рисунок 9. Организация запуска сред программирования

Рисунок 10. Загрузка файла демонстрационной Pascal-прогроммы

Недостаточно осведомленные о необходимости доказательства правильности программы, они удовлетворяются любыми полученными результатами, не обязательно правильными. В лучшем случае правильность программы проверяется на одном-двух простых тестах, характерных для нормальных условий функционирования программы и зачастую сформированных спонтанным образом. О необходимости предварительного (до программирования!) целенаправленного и систематизированного тестирования с получением эталонных результатов по каждому из тестов начинающие программисты обычно не задумываются, а их преподаватели не всегда обращают на это должное внимание. К тому же, эффективное проектирование тестовых наборов данных - задача сама по себе достаточно сложная, требующая определенных навыков и опыта. В связи с этим мы на-

товые наборы более чем 200 разнообразных типовых задач для самостоятельного решения принесут пользователям сайта определенную пользу.

В качестве дополнительных возможностей, получаемых в результате интеграции браузера со средами программирования, можно отметить возможность использования встроенной справочной системы среды программирования.

Пользователь может также применять весь комплекс отладочного инструментария сред программирования, позволяющего лучше улавливать логику программ: выполнение последовательности команд по шагам с целью проверки правильности выбора действий в ветвлениях, числа выполнений операторов в циклах и др., просмотр промежуточных значений переменных в окне Watches, использование условных точек останова и т.д.

Несколько слов о технологии создания сайта. В процессе разработки HTML-файлов были написаны вспомогательные

деемся, что размещенные в Интернет-учебнике тес-

!- - llsT^bi I- iti^,- он Рисунок 11. Шаблон задачи для самостоятельного решения

РуШоп-скрипты, оптимизирующие рутинные задачи, при выполнении которых вручную требуются большие трудозатраты и велика вероятность трудноуловимых ошибок - разбиение полнотекстных глав на отдельные файлы параграфов с навигационными панелями и ссылками, преобразование обычных типографских ссылок на литературу в гиперссылки и многое другое. Вызов из браузера сред программирования с односторонней передачей информации реализован с помощью механизма М1МЕ-типов.

Сайт находится на стадии бета-тестирования. Авторы заранее выражают искреннюю признательность всем коллегам, которые пришлют на shau@kbsu.ru или запишут в «Книгу отзывов» сайта свои замечания и рекомендации.

Рисунок 12. Вызов справки среды программирования QBasic

fi-ij. а.-....  I*/ |и __м    у* |   . - ||-:i >-ьд т чь?^  I

Рисунок 13. Работа со встроенным отладчиком Turbo Pascal

Литература.

1. Шауцукова Л.З. Информатика. Учебник для 7-11 классов. Нальчик: Эль-Фа, 1997 г.

2. Шауцукова Л.З. Информатика. Учебник для 10-11 классов. М.: Просвещение, 2000 г.