XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

В наше время особенно ценятся практические навыки, полученные в процессе обучения. Так получается, что школьная система не редко дает только стремительно устаревающие теоретические знания, особенно по информатике. Стоит заметить, что на данном этапе развития Российского образования множество педагогов, методистов, управленцев и ученых занимаются решением вопроса о переходе к более практиориентированным методам преподавания. В работе описан курс внеурочной деятельности по информатике для 8 класса «Мир компьютерных сетей».

Когда мы говорим о школьном предмете информатика, то у детей не знакомых с этой дисциплиной возникает представление о том, что его будут учить работать с компьютерами, отлаживать их, заниматься софтом и его подгонкой под “железо”. На деле же мы изучаем нечто другое. Но давайте посмотрим вокруг, у многих в доме есть компьютер, пару смартфонов, возможно планшеты, консоли, умные холодильники и телевизоры, сейчас даже стиральные машинки выходят под управлением Android. Таким образом, каждому из нас предстоит стать своеобразным домашним системным администратором и максимизировать удобство использования своих бытовых приборов.

Каким образом мы должны организовать сеть из нескольких компьютеров и зачем это нужно делать? Как заменить кабель самостоятельно? Как настроить роутер? Как создать пароль на роутере? Как обеспечить безопасность домашней сети? Как происходило развитие сетей? Какие физические принципы лежат в основе локальных сетей?

Ответы на все эти вопросы было бы правильно дать своим обучающимся, но в рамках каких дисциплин? На информатику и так выделяется слишком мало часов. Поэтому мы поставили своей целью разработать специальный курс, способный дать ответы на эти и многие другие вопросы.

Для начала нам необходимо ответить на ряд вопросов, касающихся организации курса. Во-первых, для какого возраста обучающихся данный курс будет наиболее интересным и реализация его будет эффективной? Во-вторых, как это будет реализовано организационно? В-третьих, какие виды уроков будут преобладать?

Сразу же стоит определиться, зачем мы этот курс создаем. Главной его целью является мотивация обучающихся к изучению прикладной информатики и информатики, в целом. Поэтому нам необходимо не только научить их определенным действиям, помочь сформировать определенные навыки, но и также дать достаточно теории, чтобы они разбирались в сетевых технологиях, истории становления сетей, а также в некоторой специфической терминологии. Важно, что в данном вопросе нельзя переборщить с теорией, как только мы загрузим обучающихся избыточными теоретическими сведения – мы рискуем потерять их интерес к нашему курсу.

На наш взгляд, наиболее интересным будет реализация курса в 8 классах и обуславливается это двумя причинами:

а) во-первых, мышление обучающихся данного возраста уже способно к сложным формальным операциям, что пригодится при расчете топологии компьютерных сетей.

б) во-вторых, к 8 классу у обучающихся уже формируется некоторый фундамент знаний, представленный, как информатикой, так и физикой и с математикой.

Как мы уже упоминали выше, в рамках урочной деятельности по информатике такой курс нереализуем. Поэтому, нам предстоит выбирать между системой дополнительного образования, кружковой работой и внеурочной деятельностью. Все три формы работы достаточно хороши для достижения нашей цели, но кружки, как и дополнительное образование имеют специфику, заключающеюся в том, что от обучающихся требуется высокий уровень самостоятельности, а также перенос занятий на более позднее, вечернее время. Нам это не подходит, так как мы считаем, что интерес к нашему курсу и прикладной информатике находится на невысоком уровне. Наиболее удобной и эффективной организационной формой будет внеурочная деятельность, осуществляющаяся на седьмых-восьмых уроках, непосредственно после урочной деятельности, а также интегрированная в образовательный процесс школы.

Наш курс не будет носить углубленный характер по причине того, что погружение в серьезную теорию для обучающихся 8 классов будет несколько затруднено, так как требуется наиболее серьезной подготовки. Следовательно, нам подойдет 34 часовой курс.

В нашем курсе будет присутствовать 7 практических занятий: 3 занятия – работы над проектом, 24 занятия, направленных на теоретический разбор знаний, знакомство с ПО и проведение мини-исследований.

Курс имеет следующее содержание:

Инструктаж по ТБ. История компьютерных сетей. – 1 ч.

Простейшая компьютерная сеть. Физическая передача данных. – 1 ч.

Практическая работа № 1. Монтаж кабеля “витая пара”– 1 ч.

Сетевое программное обеспечение. Основные проблемы связи нескольких компьютеров – 1 ч.

Задача коммутации. – 1 ч.

Виды коммутации, коммутация каналов и пакетов. – 1 ч.

Практическая работа № 2. Изучения интерфейса роутера. – 1 ч.

Многоуровневый подход. Протокол и стек протоколов. – 1 ч.

Модель OSI. – 1 ч.

Стандартизация сетей. Классификация сетей. – 1 ч.

Практическая работа № 3. Знакомство с интерфейсом. Создание простейшей сети. – 1 ч.

Сетевые характеристики. Типы характеристик. – 1 ч.

Производительность и надежность. – 1 ч.

Линии связи. – 1 ч.

Модуляция. Дискретизация аналоговых сигналов. – 1 ч.

Методы кодирования. Обнаружение и коррекция ошибок. – 1 ч.

Беспроводная передача данных. – 1 ч.

Практическая работа № 4. Локальные вычислительные сети с разной топологией. – 1 ч.

Локальные вычислительные сети. – 1 ч.

Ethernet– 1 ч.

Беспроводные локальные вычислительные сети– 1 ч.

Персональные сети и технология bluetooth– 1 ч.

Коммутаторы– 1 ч.

Практическая работа № 5. Структуризация локальных вычислительных сетей с помощью коммутаторов. – 1 ч.

Отказоустойчивость и виртуализация локальных сетей. – 1 ч.

Протоколы межсетевого взаимодействия– 1 ч.

Маршрутизация– 1 ч.

Практическая работа № 6. Использование маршрутизации. Статистическая маршрутизация. – 1 ч.

Глобальные компьютерные сети– 1 ч.

Практическая работа № 7. Динамическая маршрутизация. – 1 ч.

Безопасность компьютерных сетей. Будущее компьютерных сетей– 1 ч.

Проект. Объединение нескольких устройств в единую сеть. – 3 ч.

Стоит отдельно заметить, что мы формируем некоторую систему опорных знаний, в которых помогаем ориентироваться обучающимся. Учим работать с информацией, а не даем полный набор теоретических сведений, так как если мы дадим слишком много сложной теории, то добьемся не повышения интереса, а наоборот его снижение и потерю мотивации. Поэтому в наш курс будет изобиловать составлением и заполнением таблиц, умение составлять и читать схемы, а также спецификации. Набор дидактических методов стандартный:

Наглядные:

- демонстрация схем, диаграмм, моделей;

- использование технических средств, а именно интерактивной доски;

Практические:

- практические задания (установить соответствие, вставить пропущенные элементы, составить таблицу);

- практические занятия;

- мини-исследования;

- решение кейсов;

- проект.

Технологии, которыми мы пользуемся: кейс-технологии, SCRUM-проекты.

Обуславливается такой набор используемых педагогических технологий тем, что они наиболее подходят к IT-деятельности из-за своей известной гибкости.

Средства обучения: интерактивная доска, текстовый процессор ворд, ПК на базе windows, бесплатная программа NetEmul.

Мы считаем, что не очень целесообразно реферировать литературу и пересказывать в данной работе основные положения теории компьютерных сетей. Наиболее интересным будет показать набор основных дидактических приемов, которые мы предоставляем на разных этапах теоретических занятий. Условно все материалы можно разделить на следующие группы:

- таблицы (9 штук);

- гайды (3 применения);

- кейсы (3 применения);

- мини-исследования (2 применения).

Таблицы, как материалы, очень гибкие. Их можно использовать для заполнения непосредственно обучающимися, для определения соответствий и прочих заданий.

Гайды, по-простому, инструкции. В данном виде заданий обучающиеся должны составить инструкции, способные помочь человеку, не умеющему выполнять некоторое действие, это действие выполнить. Такая форма работы хороша тем, что ученик раскладывает последовательность действий на элементарные, интерпретирует их, а значит обдумывает, затем лаконично излагает на информационном носителе. Отдельно, можно такой вид работы усложнить, добавив, например, необходимость использования скриншотов, предъявление требований к оформлению.

Кейсы, набор проблемных ситуаций, которые должны решить обучающиеся.

Мини-исследования заключаются в том, что ученикам необходимо самостоятельно найти информацию по вопросы за наиболее короткое время с использованием любых информационных технологий, а затем эту информацию изложить для понимания аудитории.

На занятиях мы применяем кейс-технологии для формирования навыков, связанных с работой с информацией (в двух случаях). Наши кейсы будут содержать некоторый текст (приложение 1 и приложение 2) при анализе которого обучающиеся будут способны решить некоторую, поставленную проблему. Реализовать эти занятия можно в любом месте курса, в зависимости от динамики прогресса обучающихся.

1 кейс. Настроить локальную домашнюю группу на двух ПК под управлением ОС Windows. Соединить витой парой. Передать файлы.

2 кейс. Составить спецификации сети для: школьного кабинета информатики, школы, дома, офиса завода по производству обуви (вариант можно выбрать или поделить группу на команды).

3 кейс более нетривиален и применять его следует ближе к концу курса, так как сложность данного задания наиболее высока. Пользоваться можно любой литературой, интернетом. В данном случае наш кейс будет представлен не текстом, а конкретной локальной сетью, которую учить подготовил заранее. Сеть не работает. Обучающимся дается час на то, чтобы выяснить причины и устранить их. Причин несколько:

- пережат кабель.

- неправильно настроена домашняя группа.

- сбито автоматическое присвоение ай-пи на сетевых картах.

Гайды наиболее целесообразно давать на дом при прохождении каких-то важных этапов обучения. Мы свяжем эту форму работу с кейсами. Таким образом, обучающиеся после решения проблемы будут систематизировать всю полученную информацию и оформлять ее в простые алгоритмы, доступные неподготовленному пользователю.

Таким образом, обучающимся необходимо создать следующие гайды:

а) Настройка домашней группы.

б) Составление спецификации сети.

в) Поиск и устранение основных неисправностей в локальной сети.

Первое мини-исследование следует использовать при проведении занятия на тему: “Производительность и надежность”.

При реализации такой формы работы нам могут понадобиться опорные материалы для обучающихся. Такими материалами будут вопросы распечатанные отдельно для группы юных исследователей. Эти вопросы полезны тем, что при ответе на них ученик получит наиболее общее представление о проблеме. Тем не менее, информацию, т.е. ответ на этот вопрос ему предстоит найти самому, а это значит, что в процессе такой работы он научиться не только искать ответы и работать с информацией, но и будет учиться формулировать вопросы, направление на разрешение проблемы исследования.

Что такое QpS?

Какая средняя пропускная способность между двумя пользователями допустима?

Какие скачки средней пропускной способности между двумя пользователями допустимы?

Что такое пинг? Как он влияет на геймплей ММО?

Что такое мгновенная пропускная способность?

Что такое коэффициент готовности?

Какую сеть можно считать безопасной?

Как создать безопасную сеть?

Второе мини-исследование при проведении занятия: “Глобальные компьютерные сети”.

Сети каких видов Вы знаете?

Локальные компьютерные сети что это?

Что такое глобальные компьютерные сети?

Как создается компьютерная сеть?

Как происходит передача от одного пользователя к другому?

Что такое сетевая служба?

Какие ресурсы относятся к глобальной компьютерной сети?

Как формируются адреса в глобальной сети?

Для практических работ упомянутых в курсе, наиболее целесообразно взять готовые работы из соответствующих источников. Так как все они уже разработаны и не представляют никакой научной ценности для рассмотрения их в работе.

Используя набор подобных методов в рамках реализации рассматриваемого курса, мы не только достигаем понимания обучающимися основных принципов работы компьютерных сетей, но и позволяем детям научиться работать в команде, решать нетривиальные задачи, а самое главное применять полученные знаки на практике.

Список используемой литературы:

Астахова, И.Ф. Компьютерные науки. Деревья, операционные системы, сети / И.Ф. Астахова и др. - М.: Физматлит, 2013. - 88 c.

Баринов, В.В. Компьютерные сети: Учебник / В.В. Баринов. - М.: Академия, 2015. - 256 c.

Кузин, А.В. Компьютерные сети: Учебное пособие / А.В. Кузин.. - М.: Форум, НИЦ Инфра-М, 2013. - 192 c.

Кузьменко, Н.Г. Компьютерные сети и сетевые технологии / Н.Г. Кузьменко. - СПб.: Наука и техника, 2013. - 368 c

Куроуз, Дж. Компьютерные сети: Нисходящий подход / Дж. Куроуз. - М.: Эксмо, 2018. - 800 c.

Код для цитирования: Скопировать