Опыт использования свободного программного обеспечения при подготовке учителей математики и информатики в Кубанском Государственном Университете (Евгений Алексеев, OSEDUCONF-2022)

Ссылки сюда (1) →

Короткая ссылка: 20220519F

Докладчик

Евгений Алексеев

Представлен опыт использования свободного программного обеспечения на кафедре информационных образовательных технологий Кубанского Государственного Университета при подготовке учителей математики и информатики.

Видео

on youtube

Презентация

Thesis

Информационный блок дисциплин занимает заметное место при обучении будущих учителей математики и информатики. С 2018 года свободное программное обеспечение значительно шире стало применяться на кафедре информационных образовательных технологий (ИТО) Кубанского государственного университета при подготовке будущих учителей математики и информатики (направление подготовки — 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки), направленность — Математика, информатика).

Подготовка бакалавров на кафедре ИТО осуществляется 5 лет (10 семестров). Информационные дисциплины будущие учителя математики и информатики изучают с первого семестра до последнего.

На первом курсе студенты изучают «Программирование», «Программное обеспечение ЭВМ».

Курс программирования рассчитан на два года. Студенты знакомятся с алгоритмизацией и языками программирования Pascal, C/C++, Python. В лабораторных работах по программированию на Pascal используются FreePascal, Lazarus, PascalABC. Блок «Программирование на С/С++» ориентирован на использование компиляторов gcc, g++ и сред программирования Geany, Code::Blocks. Кроме того в теме «Вывод графической информации» используется Gnuplot. В блоках по программированию на Паскале и С/С++ используются курсы, разработанные одним из авторов по заказу компании Базальт СПО и представленного сайте [1]. В блоке «Программирование на Python» используются среды разработки IDLE, Spyder, библиотеки numpy, scipy, matplotlib, sympy. Во время изучения этого курса некоторые студенты получают индивидуальные задания, связанные с технологиями программирования на базе свободного ПО.

Стандартный курс «Программное обеспечение ЭВМ» посвящён знакомству студентов с операционными системами, офисными приложениями, языкам разметки Markdown, HTML. Кроме того, будущие учителя математики и информатики знакомятся c LaTeX. Отдельный блок посвящён первому знакомству с Linux. В качестве программного обеспечения используются: один из современных дистрибутивов Linux, LibreOffice, LaTeX, TexStudio.

Кроме того во втором семестре в курсе «Введение в направление подготовки» читаются лекции, посвящённых отечественным процессорам Байкал, Эльбрус и операционным системам Астра Линукс, Альт и Роса.

На втором курсе студенты изучают курс, посвящённым математическим пакетам, продолжают изучать программирование. Кроме того знакомятся с визуальным проектированием приложений в курсе «Визуальное объектно-ориентированное программирование». Курс «Математические пакеты и их применение в естественно-научном образовании» предполагает знакомство со Scilab, Octave, Maxima и Cantor. Курс «Визуальное объектно-ориентированное программирование» ещё предстоит переводить на свободное ПО.

На третьем курсе в дисциплинах «Технологии web-программирования», «Web-проектирование и web-дизайн» студенты углублённо изучают HTML, CSS, знакомятся с JavaScript. В качестве программного обеспечения выступают web-браузеры Mozilla FireFox, Seamonkey, современные текстовые редакторы и web-редактор Bluefish.

На четвертом курсе будущие учителя изучают следующие предметы информационного профиля «Теоретические основы информатики», «Компьютерная графика», «Операционные системы и компьютерные сети». Стандартный для учителей информатики курс «Теоретические основы информатики» предполагает выполнение лабораторных работ с применением программирования на любом изученном языке программирования. Могут использоваться программные средства FreePascal, Lazarus, gcc, g++, Geany, Code::Blocks, IDLE, Spyder, numpy, scipy, matplotlib, sympy. В курсе компьютерной графики студентами на практических и лабораторных занятиях используются свободные программы GIMP, LibreCAD, Blender. Курс «Операционные системы и компьютерные сети» преподаётся в 8 и 9-м семестрах. В восьмом семестре, наряду с общей теорией операционных систем, на практических занятиях студенты продолжают более глубокое знакомство с ОС Linux. Во второй части курса будущие учителя, наряду с общей теорией современных компьютерных сетей, самостоятельно настраивают локальную сеть %под управлением в консольном режиме.

Среди лабораторных работ можно выделить следующие: настройка и использование FTP-сервера, клиента и сервера ssh, настройка и использование samba. В качестве свободного программного решения может выступать любой современный дистрибутив Linux.

На пятом курсе студенты продолжают изучать «Операционные системы и компьютерные сети», а также в программе предусмотрен интенсивный курс компьютерного моделирования (9 недель, 3 часа лекций, 3 часа лабораторных работ в неделю). На лабораторных работах курса «Компьютерное моделирование» студенты используют свободные математические пакеты Scilab, Octave, а также свободные компиляторы и интерпретаторы.

Было написано несколько курсовых работ, посвящённых разным аспектам использования свободного программного обеспечения учителями.

В магистратуре (направление 01.04.01 «Математика», направленность «Преподавание математики и информатики») свободное программное обеспечение широко используется в следующих дисциплинах информационного блока: «Компьютерные технологии в науке и образовании», «Математические основы курса информатики», «Построение и использование свободных операционных систем в науке и образовании». В курсе «Компьютерные технологии в науке и образовании» магистранты широко изучают вопросы, связанные с использованием свободных математических пакетов (Scilab, Octave, Maxima) в учебном процессе и при решении реальных инженерных и научных задач. Курс «Математические основы курса информатики» является продолжением бакалаврского курса «Теоретические основы информатики». В магистратуре будущие учителя разрабатывают уроки по информатике для школы и лабораторные работы по информационным дисциплинам для высших учебных заведений. В последние два года большое внимание уделяется разработке уроков и лабораторных работ с использованием свободного программного обеспечения. Начиная с 2021—22 учебного в магистерскую программу будущих преподавателей включён курс «Построение и использование свободных операционных систем в науке и образовании». Это курс включает в себя следующие блоки:

• использование операционных систем семейства Linux на уроках информатики в школе;
• использование операционных систем семейства Linux на лабораторных работах в дисциплинах информационного профиля в средних специальных и высших учебных заведениях;
• практикум по сборке специализированных дистрибутивов операционных систем семейства Linux.

В следующем году планируется добавить блок, посвящённый отечественным операционным системам и их использованию в образовании.

За последние два года написано несколько выпускных работ, посвящённых использованию свободного программного обеспечению в образовании. Среди можно выделить следующие:

• Свободные системы компьютерной математики при изучении производной в курсе математического анализа (Мандрыкина Дарья)
• Разработка программного обеспечения для генерации образовательного дистрибутива (Бондаренко Роман).

В этом году планируется защита выпускных работ.

• Параллельные и конвейерные вычисления в курсе «Технологии программирования» (магистерская диссертация, Мандрыкина Дарья).
• Разработка лабораторного практикума «Основы работы в Linux» (выпускная бакалаврская работа, Номоконова Юлия)

В учебном процессе активно используются учебники и учебные пособия по свободному программному обеспечению, изданные в компании «ALT Linux». На базе них планируется издание методических пособий по отдельных дисциплинам.

Работа выполнена при финансовой поддержке Кубанского научного фонда в рамках научного проекта № ППН-21.1/10 «Цифровая дидактика для предметного обучения, воспитательной работы учащихся и профессиональной подготовки учителей».