Сетевое образовательное сообщество как площадка онлайн-обучения школьников языку программированию Python

Информатизация и цифровизация различных сфер деятельности человека: образование, медицина, экономика, а также крайняя необходимость импортозамещения в области создания программного обеспечения и обеспечения цифровой безопасности обус-

*Исследование выполнено при поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-29-14064 «Теоретикометодологические основы и технологическое обеспечение реализации образовательной деятельности в онлайн-сообществах учащихся школ».

лавливают востребованность подготовки профессионалов высокого уровня, обладающих умениями программирования. Первые шаги в программирования делают будущие специалисты в области информационных технологий еще в общеобразовательной школе в рамках изучения дисциплины «Информатика и ИКТ». Поэтому, бесспорно, в современном школьном курсе информатики и ИКТ считают одним из важнейших разделов содержательную линию «Алгоритмизация и программирование», призванную сформировать у обучающихся алгоритмическую культуру и основы практической работы в одной или нескольких средах программирования.

Разумеется, что ряд заданий на алгоритмизацию и программирование разного уровня сложности были представлены в содержании контрольно-измерительных материалов единого государственного экзамена по информатике и информационнокоммуникационным технологиям, проводимого в традиционной бланковой форме. Бланковая форма сдачи экзамена не могла полностью раскрыть потенциал экзаменуемых как в способности анализировать готовые алгоритмы, так и в применении инструментальных возможностей различных сред программирования в решении практических задач. Поэтому впервые с 2021 г. в Российской Федерации единый государственный экзамен по информатике и информационно-коммуникационным технологиям был организован и проведен в компьютерной форме, которая позволила расширить перечень заданий на алгоритмизацию и программирование, представленных в содержании контрольно-измерительных материалов. Следует отметить, что в условиях возможности использования различных инструментальных сред программирования решение отдельных аналитических задач единого государственного экзамена по информатике и информационно-коммуникационным технологиям становится вполне доступным для большинства экзаменуемых. Количество представленных заданий по теме «Программирование» в содержании итоговой аттестации позволяет утверждать, что современный общеобразовательный курс информатики ориентируется на формирование у школьников практических умений применения различных сред программирования.

В настоящее время наиболее востребованной средой программирования среди обучающихся и педагогов является язык программирования Python, разработанный в 80-х гг. XX в. европейским ученым из Нидерландов Гвидо Ван Россумом. Именно интерпретируемость, сравнительно простой синтаксис, компактность исходного кода программ за счет широкой палитры встроенных функций и методов, библиотек относят обучающиеся и учителя информатики к достоинствам языка программирования Python.

Цифровизация и информатизация современного образования, в частности, реализация федерального проекта «Цифровая образовательная среда» позволяют, с одной стороны, организовать процесс традиционного обучения школьников основам программирования в среде Python, дополнив его широким инструментарием информационных технологий визуализации и моделирования, а с другой стороны, появилась возможность обучения школьников языку программирования Python в рамках сетевых образовательных сообществ с использованием онлайн-курсов [3–5; 8].

Сетевое взаимодействие педагогов, их взаимосвязь с учениками и их законными представителями в условиях информатизации и цифровизации общества в рамках онлайн-сообщества является одним из значимых вопросов в современной системе российского образования. Онлайн-сообщество учащихся и педагогов естественно дополняет образовательный процесс и не является автономным образовательным элементом. «Онлайн-сообщество – это профессиональное образовательное сообщество, которое представляет собой группу специалистов, работающих вместе в одной и той же образовательной области и сотрудничающих в целях улучшения результатов обучения и воспитания, а также в целях максимального достижения образовательных стандартов», – считают С.В. Геркушенко, Г.Г. Геркушенко, М.В. Соколов [1]. В своем исследовании мы опираемся на определение А.Н. Сергеева, М.Ю. Чандры, которые трактуют образовательное онлайн-сообщество учащихся как «коллективный субъект образовательной деятельности, объединяющий учащихся и педагогов в единый коллектив на основе общих ценностно-смысловых ориентиров, направленных на достижение образовательных целей. Это такое сообщество, внутри которого в онлайн-формате с помощью информационно-коммуникационных технологий осуществляется активное межличностное взаимодействие его участников, продуктивное учебное сотрудничество, происходит обмен знаниями, мнениями и опытом, коллективная саморефлексия, а со стороны педагогов оказывается педагогическая поддержка группе в целом и каждому ее участнику по достижению совместных и персональных образовательных результатов» [6]. Дистанционные технологии, являясь основой функционирования образовательного

ГЛАВНАЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛИ ГРУППЫ САЙТЫ + ВЫЙТИ

Новых уведомлений: 037

Группы

I Открытая школа ( Информатика, Python)

Администрация группы

Л

Образовательное онлайн сообщество для школьников, изучающих язык пр огра мми рова н ия

Python

Метки: Открытая школа Открытая школа (информатика) Открытая школа( python)

Рис. 1. Титульная страница образовательного онлайн-сообщества для школьников, изучающих язык программирования Python

Рис. 2. Титульная страница онлайн-курса «Программирование в среде Python»

онлайн-сообщества, «обеспечивают учащихся необходимым содержанием изучаемого материала, посредством интерактивного взаимодействия учащихся и преподавателей, а также возможность осуществления самостоятельной деятельности по освоению изучаемого материала» [1].

В глобальной сети Интернет существует множество платформ, с помощью которых можно реализовать сетевое взаимодействие. В основном это социальные сети: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники, но более надежным, безопасным, доверительным является использование порталов образовательных учреждений, например, образовательного портала Волгоградского государственного социально-педагогического университета . Примером такого онлайн-сообщества школьников может служить группа «Открытая школа (Информатика, Python)» образовательного портала Волгоградского государственного социально-педагогического университета (рис. 1).

Рис. 3. Страница сервера «Python: образовательное онлайн-сообщество школьников»

Рис. 4. Рабочая область блокнота Jupyter Google Colabratory

На основе интеграции социальных сервисов Интернета и систем управления обучением (Learning management system, LMS) в информационном пространстве онлайн-сообществ учащихся школ можно организовать совместную сетевую образовательную деятельность, ориентированную на обучение программированию в среде Python.

Примером организации сетевой образовательной деятельности является разрабатываемый онлайн-курс «Программирование в среде Python» с помощью системы управления обучением (LMS) на портале электронного обучения Волгоградского государственного социально-педагогического университета (рис. 2).

Онлайн-занятия по обучению школьников программированию в среде Python в рамках образовательных онлайн-сообществ можно проводить с использованием систем управления обучением, таких облачных сервисов, как Disk, Docs, Colabratory, Jamboard от компании Google, а также Zoom, Skype, Discord.

Инструментальные возможности сетевого сервиса «Google Docs» позволяют педагогу и обучающимся совместно создавать, корректировать, комментировать электронные документы (текстовые, таблицы, презентации) при изучении учебного материала (возможности функции, различные методы обработки списков, строк, словарей и файлов в среде Python).

Сетевой сервис Google Jamboard представляет собой облачную виртуальную доску, которая позволяет организовать совместную образовательную деятельность педагогу и группе школьников с целью обсуждения концепций, идей алгоритмов решения заданий с помощью языка программирования Python. На рабочем поле Google Jamboard можно размещать текст, изображения из коллекций, а также самостоятельно рисовать геометрические объекты.

Сетевые сервисы Discord, Skype, Zoom обеспечивают голосовую поддержку онлайн-занятий, благодаря которым участники образовательного онлайн-сообщества имеют возможность задавать вопросы; устраивать дискуссии, в ходе которых обсуждать концепцию решения заданий по программированию контрольно-измерительных материалов итоговой аттестации по информатике и ИКТ.

Выбор, например, сетевого приложения Discord основывается на положительных отзывах педагогов и школьников. Последние отмечают следующие преимущества данного приложения при использовании в онлайн-обучении: интуитивно понятный пользовательский интерфейс приложения; отличное качество звука и видео; наличие шумоподавления, режима рации для общения; возможность создания серверов, текстовых и звуковых каналов, открытия персонального доступа только для определенного количества и категории пользователей; достаточно высокий уровень безопасности и конфиденциальности.

Так, с помощью приложения Discord можно создавать различные серверы (рис. 3.), которые обеспечивают голосовую поддержку онлайн-обучения школьников программированию в среде Python с возможностью демонстрации экрана во время объяснения педагогом нового учебного материала, совместного обсуждения алгоритмов решения трудных задач, используя инструменты языка программирования Python, и т. п. Если онлайн-занятие предусматривает работу в группах (парах), то можно создавать отдельные каналы на сервере. По умолчанию у всех учеников активирован режим рации (Push-to-Talk – опция, позволяющая общаться с другими пользователями в реальном времени путем нажатия одной кнопки), что позволит педагогу работать в адекватном режиме без посторонних звуков от учеников.

Сетевой сервис Colabratory от компании Google можно успешно использовать как для коллективного анализа данных больших объёмов, проектирования моделей, основанных на теории искусственного интеллекта, так и в процессе онлайн-обучения, нап- ример, для написания и выполнения кодов программ средствами языка программирования Python педагогом в сотрудничестве со школьниками.

Блокнот Jupyter (далее блокнот) является ключевым элементом сетевого сервиса Google Colabratory, использование которого позволяет проводить как индивидуальную, так и коллективную работу с системой программирования Python, применяя широкий инструментарий: встроенные функции, методы обработки различных типов данных, библиотеки. Основными «кирпичиками» блокнота являются текстовая и кодовая ячейки, представляющие собой микс текста, гиперссылок, математических формул (LaTEX), изображений и др. (рис. 4). Один блокнот может состоять из нескольких текстовых и кодовых ячеек, причем значения всех описанных переменных в ранее запущенных ячейках с кодом доступны для использования при исполнении текущих кодовых ячеек.

Во время онлайн-занятий сервис Google Colabratory позволяет загружать в облачную среду или создавать текстовые файлы для коллективного обсуждения педагогом и школьниками возникающих идей алгоритмов решения заданий по теме «Программирование» школьного курса информатики и ИКТ с помощью языка программирования Python.

Преследуя цель поделиться результатами своей деятельности, педагог и школьники могут предоставлять разного уровня доступ другим членам образовательного онлайн-сообщества к блокнотам, владельцами которых они являются, наделяя последних правами редактора, читателя или комментатора.

Коллективное написание кодов программ в облачном сервисе Google Colabratory позволяет педагогу активно применять такие педагогические приемы, как «мозговой штурм», «может ошибка?» (педагог сознательно допускает ошибки в коде программ (синтаксические, логические), возможно, код программы не содержит ошибок вовсе), «парное программирование онлайн», позволяющее паре школьников заниматься созданием совместного кода программы, при этом один приоритетно пишет код алгоритма, исполняя задачи тестирования, трассировки и отладки, а другой призван обнаруживать, анализировать возникающие коллизии и описывать в целом идею воплощения алгоритма [3].

Так, применение облачного сервиса Google Colabratory в условиях сетевого обучения школьников программированию с использованием языка Python позволяет преподносить необходимый теоретический материал и подачу домашних заданий по принципу «наоборот», что является ярким примером использования инновационной модели обучения – педагогической технологии «перевернутый класс».

Файл с видеозаписью теоретического материала («пре-водкаст») считается базовым цифровым образовательным продуктом технологии перевернутого обучения в сетевом образовательном сообществе. Чтобы участники онлайн-сообщества познакомились с трудной учебной темой до начала онлайн-занятия, на котором она должна рассматриваться, педагог может смонтировать и опубликовать видеофайл или ряд видеофайлов длительностью не более десяти минут, которые будут демонстрировать деятельность педагога в Google Colabratory во время объяснения основных теоретических положений данной темы.

Знакомство обучающихся с пассивными учебными видеоматериалами разумно завершить онлайн-тестированием или иной обратной связью, например, дать возможность сформулировать ученикам вопросы по изучаемой учебной теме или написать короткую заметку (шпаргалку) к учебному видеоконтенту.

Изложение теоретических основ изучаемой темы и подача домашнего задания по принципу «наоборот» позволяет на последующих практических онлайн-занятиях организовать совместную деятельность обучающихся: по созданию кодов программ на языке программирования Python, применяя фактические знания, усвоенные во время зна-

ИНФОРМАТИЗАЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ: ТЕОРИЯ, ТЕХНОЛОГИИ, ОПЫТ комства с учебным видеоконтентом; по обсуждению проблем, коллизий, возникающих при решении текущих задач.

Во время совместной работы с одним и тем же блокнотом Google Colabratory могут возникнуть коллизии при сохранении версий блокнота разными пользователями, поэтому с целью предотвращения этого следует организовать работу так, чтобы один из пользователей в определенный момент активно вносил изменения в ячейки блокнота, оперативно сохраняя их, а остальные лишь наблюдали за изменениями текста блокнота. Последнее обстоятельство позволяет использовать во время онлайн-занятий особую технику программирования – «парное программирование онлайн», при которой исходный код программы создаётся парой людей, а голосовая поддержка совместной деятельности осуществляется сервисами Skype или Discord.

В условиях обучения школьников практическим навыкам программирования на языке Python в рамках образовательного онлайн-сообщества можно активно применять парное программирование так, чтобы один из учеников или сам педагог играл приоритетную роль программиста, писал код алгоритма, другой же параллельно подвергал анализу код, воплощаемый первым программистом, в процессе сотворчества ученики или ученик и учитель могут меняться ролями.

Очевидным результатом использования учениками парного программирования онлайн будет полученный ими опыт совместного обсуждения идей решения задач, сотрудничества при написании кодов программ и выявления логических ошибок в них.

Парному программированию онлайн в случае повышенной сложности предлагаемой педагогом задачи может предшествовать коллективное обсуждение на страницах Google Docs или виртуальной доске Google Jamboard концепции будущего алгоритма решения задачи, позволяющее школьникам (школьнику и педагогу) определиться с выбором подходящей роли в процессе парного программирования онлайн.

Рис. 5. Рабочая область блокнота Jupyter Google Colabratory с текстом задания и кодом решения

Ваши успехи;

—вернуться к странице раздела

1. «Парвчисляниа вручную».

Список можно создать, перечисляя мементы через запятую в квадратных скобках

Например:

s = (] « пустой список а = [1. 2, 3.4,5]

data = IV. У ， [thonl.3]

2. Функция Hstq

Например:

Список можно солв^гь, обработав любой итерируемый объект /например, строку) встроенной функциеН Ust().

главная 丿 хчеьные курсы /

Создание списка

sslistf)

“ пустой список

Преподаватели

Подписчики курса

3. Генератор cnwoca

Способ построения нового стека, посредством применения некоторого выражение к каждоыузл&менгу последоаагельносш.

Например:

а=[х**2 for X in range". 6)] # а= 口. 4.9.16.25] список квадратов первых пяти натуральных чисел

Г Ь" пппн

nwwp EHW* подписи ИК8 И

• 1-    Ознакомьтесь с ппнмепамы «в п ання списка на Goo g le Colab ( нажмите «ылку на вложнот)

• 2.    Создайте копию блокнота с примерами создания списка на Google Colab.

• 3.    выполните указанные іадния в конце блокнота.

• 4    прикрепите ссылку на «мданну» вами копию блокнота в которой вы разместили решение заданий.

Подготовить отчет

Рис. 6. Страница занятия онлайн-курса «Программирование в среде Python» по теме «Создание списка»

Важными навыками, которыми могут овладеть обучающиеся в рамках онлайн-обучения программированию в среде Python, являются ручная трассировка кодов, а также поиск скрытых логических ошибок в тексте программ. Например, педагог, излагая новый учебный материал при написании кода в облачном сервисе Google Colabratory в реальном режиме времени, может намеренно допустить в тексте программы ряд неявных логических ошибок. При обнаружении скрытых ошибок в отдельных частях кода программы или командах (методах, функциях) школьники обладают инструментальной возможностью среды Google Colabratory добавлять соответствующие комментарии (рис. 5).

В конце онлайн-занятия педагогу следует в общей дискуссии, используя облачные сервисы Zoom, Skype или Discord, подвести итоги поиска ошибок в коде программ, отмечая успехи одних обучающихся, обращая внимание на ошибочные мнения других, непременно подкрепляя свое суждение рядом аргументов.

Рассмотрим пример интеграции онлайн-курса «Программирование в среде Python» с облачным сервисом Google Colabratory. Так, на странице занятия онлайн-курса «Прог- раммирование в среде Python» рассмотрены альтернативные способы создания списков средствами Python, после ознакомления с которыми школьникам предлагают подготовить отчет по занятию. Школьникам потребуется перейти по ссылке в блокнот Google Colab, создать его копию, выполнить указанные задания в конце блокнота, настроить доступ с возможностью комментирования всем, у кого есть ссылка на данный блокнот, и прикрепить ссылку на странице занятия онлайн-курса «Программирование в среде Python» по теме «Создание списка» (рис. 6).

Школьники имеют возможность в своем блокноте запускать на исполнения все кодовые ячейки, которые педагог разместил в исходном блокноте, предоставлять доступ к своему блокноту другим участникам сетевого образовательного сообщества с целью совместного решения заданий по теме «Создание списка».

Проектируемый нами онлайн-курс «Программирование в среде Python» с помощью системы управления обучением (LMS) на портале электронного обучения Волгоградского государственного социально-педагогического университета, а также облачные сервисы Google Docs, Google Jamboard и Google Colabratory успешно могут применяться в реальной практике по подготовке школьников к государственной итоговой аттестации по информатике и ИКТ.

В заключение отметим, что в условия информатизации и цифровизации школьного образования вектором стратегии трансформации современной методики обучения информатике может стать композиция онлайн-курсов обучения языкам программирования, в частности языку Python, и сетевых образовательных сообществ учащихся школ и педагогов.