СЕКЦИЯ
Цифровая образовательная среда: новые возможности обучения, воспитания, развития обучающихся

Викторова Т.А.

ГБОУ Школа №1584,

г. Москва

Решение практико-ориентированных задач по информатике посредством атомизации контента

В статье рассматривается проблема повышения результативности обучения информатике через решение практико-ориентированных задач. Актуализируя целесообразность применения технологии атомизации образовательного контента как средства структурирования учебного материала, в статье предлагается методика декомпозиции сложных практико-ориентированных задач по информатике на минимальные, самодостаточные учебные элементы (атомы) или на простейшие подзадачи. Этот способ, позволяет не только результативно решать задачи обучаемым, но выстраивать индивидуальные траектории обучения педагогу, обеспечивая тем самым пошаговое формирование профессиональных компетенций у обучаемых и оперативно актуализировать содержание.

Viktorova T.A.

School No. 1584

Moscow, Russia

Solving practical computer science problems through content atomization

This article examines the problem of improving the effectiveness of computer science education through solving practice-oriented problems. Emphasizing the feasibility of using educational content atomization technology as a means of structuring educational material, the article proposes a method for decomposing complex practice-oriented computer science problems into minimal, self-sufficient learning elements (atoms) or simple subproblems. This method not only enables students to effectively solve problems but also enables teachers to develop individual learning paths, thereby ensuring the step-by-step development of professional competencies in students and promptly updating content.
В условиях глобальной цифровой трансформации социума одним из актуальных направлений развития является технологический суверенитет РФ, которое определяет и приоритеты российского школьного образования, например, в контексте формирования компетенций в области информатики и информационных технологий у школьников будущего потенциала российской экономики. При решении профессионально-педагогических задач мы опираемся на то, что «вся образовательная система должна активно следовать изменениям в обществе и экономике и учитывать их в содержании обучения для того, чтобы в будущем сегодняшние школьники смогли решать актуальные задачи, которые будут определять последующее успешное развитие экономики, науки и культуры нашей страны» [1, с. 873].

Организация предпрофильного и предпрофессионального обучения школьников требует постоянного совершенствования существующих методик и технологий обучения, что включает в себя применение не только последних инноваций технологического плана на основе «цифры» и элементов искусственного интеллекта, но и достижений педагогической науки, в том числе по передаче знаний в условиях информационно-образовательной среды, смешанного и гибридного обучения и др. [2, 3].

Практико-ориентированные задачи по информатике служат связующим звеном между абстрактной теорией и реальной профессиональной деятельностью, позволяя школьникам предпрофессиональных инженерных и ит-классов на практике понять специфику ИТ-сферы и инженерии [4]. Сложность решения практико-ориентированных задач по информатике в том, что они требуют, не только знаний информатики, алгоритмов, синтаксиса и семантики языка программирования, но и понимания использования междисциплинарных знаний и проектной деятельности. Большую помощь в этом оказывают не только традиционные методы обучения, но и инновационные, в частности, принцип «атомизации контента» учебного материала.
Атомизированный контент, актуализированный в современном бизнесе в начале 2000-х годов для решения задач маркетинга, активно используется сегодня в российском школьном образовании в условиях внедрения цифровых образовательных платформ, по мнению С.Д. Каракозова, Н.И. Рыжовой, А.Ю. Уварова, как «одной из составляющих условий результативности системной трансформации учебного процесса на основе цифровых инноваций в образовательном учреждении» [5].

Так, например, реализация образовательного процесса в современной московской школе в условиях цифровой трансформации осуществляется непосредственно с использованием онлайн-сервисов, реализованных в рамках проекта «Московская электронная школа» (МЭШ), который призван упрощать образовательный процесс для школьников и их родителей. МЭШ создан по инициативе Департамента образования и науки города Москвы совместно с Департаментом информационных технологий. В свою очередь, достижение целей и задач осуществляется на основе сочетания традиционного педагогического опыта, цифровых инноваций и современных подходов цифровой дидактики. Один из принципов разработки контента для МЭШ — атомизация учебного материала, которую осуществляют учителя и педагоги при подготовке своих материалов (см., например, https://school.mos.ru – инструкцию по оформлению материалов в МЭШ).
Атомизированный контент – это стратегия создания и распространения информации, которая основывается на принципе «микроконтента», когда авторы делят решение задачи на «атомы» или атомизируют контент на более мелкие и удобные для потребления элементы (см. популярные Интернет-публикации – https://platrum.ru/blog/chto-takoe-atomizirovanniy-kontent?ysclid=mm5ywnfaak641525120).

В научно-методических работах, например, Н.С. Крамаренко и Е.В. Крюкова, рассматривают атомизированный контент в контексте «микрообучения» – «популярного в условиях цифровизации и реализуемого посредством электронного обучения и дистанционных образовательных технологий, в основе которых лежат принципы обучения «здесь и сейчас» внедрённого в повседневную жизнь, небольшими частями с обязательным использованием мотивирующих факторов (например, элементов геймификации)» [6, с. 161].

Атомарный контент может быть представлен в различных форматах, легко встраиваемых в дистанционные платформы. Примером атомизированного контента могут быть: видеофрагменты (объяснение нового понятия, разбор задачи, демонстрация опыта длительностью 3-5 мин), интерактивные задания, микротесты (3-5 вопросов для самопроверки после каждого атома), инфографика и схемы (визуализация правил, алгоритмов, классификаций), подкасты и аудио объяснения, чек-листы и инструкции (пошаговые руководства для выполнения практических работ).

Актуальность использования атомизированного контента в современном образовании подтверждается и в работе О.И. Долгой и И.А. Тагуновой, где отмечается, что «современные учащиеся боятся больших массивов учебной информации. Большего успеха в обучении учащихся добиваются сегодня те педагоги, которые разбивают информацию, уроки и другие учебные материалы на управляемые небольшие фрагменты. Фрагменты могут проявляться в формате видеоуроков, интерактивных действий и т.д.» [7, с. 11].

Востребованность использования атомизированного контента при обучении решению практико-ориентированных задач по информатике, на наш взгляд, обусловлена его способностью структурировать сложные концепции в простые и легко усваиваемые элементы. В свою очередь, это позволяет учащимся при решении сложных задач практико-ориентированного и межпредметного содержания быстрее и эффективнее обрабатывать информацию из условия задачи, представляя ее композицией из простых задач, так называемых «атомов». Другими словами, при углубленном обучении школьников в предпрофессиональных классах, например, «атомы» облегчают усвоение и сложных тем; позволяют разрабатывать сложные логические конструкции, применять знания в новых контекстах, которые ранее не встречались в учебном материале. Таким образом, атомарный контент облегчает адаптацию новых знаний к практическим задачам, стимулируя интерес к предмету и способствуя более глубокому пониманию информатики (рисунок 1).

Рис. 1 – Структура атомарного контента

Решение практико-ориентированных задач по информатике с помощью атомизации контента представляет собой методику, в которой сложная, приближенная к реальности задача разбивается на маленькие, логически завершенные учебные элементы (атомы). Каждый атом содержит ровно ту информацию, которая необходима для выполнения одного конкретного шага в общем решении. Учащийся не изучает теорию «впрок», а получает знания точно в момент возникновения потребности в них и сразу применяет на практике.
Далее представлен пошаговый алгоритм атомизации контента для решения сложных практико-ориентированных задач по информатике:
1.    Анализ сложной задачи: выявление компонентов (предметная область, инструменты, алгоритмы, данные).
2.    Выделение ключевых компетенций: что именно необходимо знать, уметь для решения поставленной задачи.
3.    Декомпозиция компетенций на атомарные единицы: минимальные неделимые знания, операции.
4.    Классификация атомов: базовые (теория), операционные (действия), интеграционные (связи).
5.    Построение учебной траектории: организовывается порядок изучения атомов, возможно с учетом предварительных требований.
6.    Разработка атомарного контента: для каждого атома разрабатывается – самодостаточный учебный блок, который может содержать: краткое теоретическое объяснение, короткое видео (3-5 мин), симуляцию, интерактивный тренажер или тест для самопроверки. Важно, что атом не требует обращения к другим источникам – он дает все необходимое для выполнения именно этого блока.
7.    Сборка решения: поэтапное объединение атомов в подзадачи, затем в полное решение до получения правильного ответа. По мере освоения атомов у ученика накапливаются готовые фрагменты решения. В конце они интегрируются в единый работающий продукт. Процесс сборки тоже может быть описан в конкретном атоме., посвященному интеграции и тестированию.
8.    Рефлексия и анализ ошибок: выявление проблемных атомов, корректировка. После завершения решения задачи полезно предложить атом-резюме, который связывает изученные микро-темы в целостную картину и показывает, как аналогичные подходы можно применить в других задачах.

Преимущества использования атомарного контента при решении практико-ориентированных задач по информатике достаточно результативно, на наш взгляд, восходит по своей сути к «обучению через задачи» и базируется отчасти на сущности таких специальных методов обучения информатике [8] как метод демонстрационных примеров и частно-дидактических методов обучения как «метод целесообразно подобранных задач» [9].

Особое значение эта методика имеет, как показывает личный опыт работы в качестве учителя информатики и куратора IT-Вертикали в инженерных и ИТ-классах, при решении задач в рамках выполнения межпредметных проектов по информатике, физике, биологии, химии, филологии с использованием цифровых и инновационных технологий. Кроме этого, использование атомизации контента показал свою целесообразность в подготовке школьников к ЕГЭ по информатике в контексте решения задач, полный обновленный перечень которых можно найти в демоверсии ЕГЭ по информатике 2026 г, опубликованной на сайте ФИПИ (см. https://fipi.ru/ege/demoversii-specifikacii-kodifikatory#!/tab/151883967-5).

Приведем пример поэтапной атомизации образовательного контента для решения задачи по информатике из набора заданий ЕГЭ №7 – «Хранение и передача графической информации» (таблица 1).

Таблица 1 – Атомизация контента для задания №7 из ЕГЭ по информатике

Название и номер этапа

Действия учителя

Результат этапа

Пример

1. Анализ задания

Выделить ключевые элементы задачи: размер изображения, количество цветов, требуемые единицы измерения.

Структурированное описание задачи и ее место в экзамене

Задача: Дано растровое изображение 160Х160 пикселей, палитра 256 цветов. Найти объем памяти в Кбайт.

Цель: научить применять формулу I=k*i и переводить биты в Кб

2. Декомпозиция для микро-действий

Разбить решение задачи на мельчайшие логические шаги.

Каждый шаг должен соответствовать одному действию или формуле.

Убедиться, что шаги независимы и могут изучаться по-отдельности.

Список атомарных учебных элементов

1.Записать формулу объема изображения.

2. Вычислить общее количество пикселей.

3. Найти глубину цвета по количеству цветов.

4. Перевести биты в байты

3. Разработка атомарного контента

Для каждого микро-действия создать атом, включающий: краткую теорию, пример реализации, мини-задание для отработки, визуализацию

Набор атомов (карточек, мини-уроков)

Атом 1. Формула объема изображения (теория + схема)

Атом 2. Расчет количества пикселей (тест)

Атом 3. Расчет глубины цвета (интерактивное задание)

Атом 4. Перевод байт в Кбайты (тест)

4. Упаковка в модули

Сгруппировать атомы в тематические модули. Определить последовательность изучения. Рассчитать время выполнения каждого атома.

Модульная структура курса

Модуль 1. Базовые понятия (атомы 1-3).

Модуль 2. Вычисления (атом 4).

5. Тестирование

Проверить, что из атомов собирается полное решение. Добавить связующие атомы при необходимости

Полный набор атомов для решения задачи

Проверка: выполняя задания атомов 1-2-3-4 получается верный результат задачи

6. Апробация

Предложить ученикам решить задачу, используя только атомы. Зафиксировать какие атомы вызывают затруднения.

Данные о сложности и времени решения

Выявлено: атом 3 для некоторых сложен.

7. Корректировка

Доработать сложные атомы, актуализировать контент (добавить примеры, тренажер, новые форматы задач)

Улучшенная версия атомов

Атом 3. Дополнен таблицей степеней двойки.

8. Решение задачи учеником

Ученик самостоятельно проходит атомы в удобном порядке

Правильно решенная задача

Ученик работает с контентом: сборка решения из готовых «кирпичиков»


В заключении обратим внимание, что результативность обучения решению задач по информатике посредством атомизации контента заключается:
а)    в снижении когнитивной нагрузки на ученика, так как он теперь фокусируется на одной микро-задаче, а не тонет в теории;
б)    каждый ученик имеет возможность строить свою индивидуальную траекторию обучения, добирая только те атомы, знаний которых ему не хватает;
в)   атомы можно быстро обновлять, не переделывая весь курс обучения;
г)    быстрый результат (сразу после изучения атома можно увидеть работающий фрагмент) поддерживает мотивацию ученика к обучению;
д)    ученик привыкает раскладывать сложную задачу на простые составляющие - ключевой навык современного специалиста;
е)    в профессиональной деятельности часто приходится искать ответы на точечные вопросы, комбинировать знания из разных источников, поэтому формируется готовность к реальной профессиональной сфере.

Таким образом, атомизация контента не просто облегчает усвоение материала обучаемыми, а принципиально меняет сам процесс обучения решению задач: от пассивного накопления знаний к активному конструированию решения с использованием точно дозированных учебных блоков. Отметим, что особую значимость методика решения задач на основе данного приема имеет, как мы отмечали ранее в своих работах [1, 4, 10], для решения задач проектной деятельности и межпредметных задач в контексте предпрофильной и предпрофессиональной подготовки школьников в инженерных и IT-классах.

Литература:
1.      Викторова Т. А., Рыжова Н. И., Баранова Е. П., Козырева А. Х. Подготовка школьников в области инженерии как актуальный тренд в условиях формирования технологического суверенитета страны // Информатизация образования и методика электронного обучения: цифровые технологии в образовании. Сб. тр. VII Межд. науч. конф. (Красноярск, 19–22 сентября 2023 г.) – Красноярск: КрГПУ им. В.П. Астафьева, 2023. C. 871–875.
2.      Викторова Т. А., Рыжова Н. И., Пушкина Е. С. Актуальные тренды реализации профильной и предпрофессиональной подготовки школьников в условиях основного общего образования в столичном регионе // Наука и школа. 2025. № 4. С. 62–77.
3.      Piotrowska X., Alekseeva T. Scaffolding for CLIL in Computer Science Courses: Data Driven Learning Approach // CEUR Workshop Proceedings. 15. Сер. NESinMIS 2020 - Proceedings of the 15th International Conference "New Educational Strategies in Modern Information Space". St. Petersburg, march, 25, 2020. Т. 2630. С. 87–100.
4.      Рыжова Н. И., Викторова Т. А. Практико-ориентированные задания как актуальная составляющая предпрофессиональной подготовки школьников в области использования информационных и цифровых технологий // Образовательное пространство в информационную эпоху: Сб. тр. Межд. науч.-практ. конф. (Москва, 03 июня 2025 г.) – Москва: РАО, 2025. С. 484–497.
5.      Каракозов С. Д., Рыжова Н. И., Уваров А. Ю. Условия результативности системной трансформации учебного процесса на основе ИКТ в образовательном учреждении // Инновационные технологии в медиаобразовании: материалы II Международной научно-практической конференции (СПб, 29–30 мая 2017 г) - СПб., Изд-во СПбГИКиТВ. 2018. С. 227–235.
6.      Крамаренко Н. С., Крюков Е. В. Микрообучение в непрерывном образовании педагога в мире VUCА // Вестник Московского государственного областного университета. 2021. № 4. С. 156–167.
7.      Долгая О. И., Тагунова И. А. Меньше, да больше: технология микрообучения как новое слово в образовании // Школьные технологии. 2021. № 4. С. 10–15.
8.      Лаптев В. В., Рыжова Н. И., Швецкий М. В. Специальные методы обучения информатике // Вопросы теории и практики обучения информатике: сборник научных трудов. – СПб., РГПУ им. А.И. Герцена, 1998. С. 95–113.
9.      Рыжова Н. И. Метод целесообразно подобранных задач в обучении информатике // Вопросы теории и практики обучения информатике: сборник научных трудов – СПб., РГПУ им. А.И. Герцена, 1998. С. 115–113.
10.  Викторова Т. А., Баранова Е. П., Козырева А. Х. Голякова Е. Г., Никифорова И. Н. Актуальность межпредметного взаимодействия в инженерных и IT-классах в контексте проектной деятельности // Информатизация образования и методика электронного обучения: цифровые технологии в образовании: Сб. тр. VIII Межд. науч. конф. В 4-х ч. (Красноярск, 24–27 сентября 2024 г.) – Красноярск: КрГПУ им. В.П. Астафьева, 2024. С. 112–117.
ВОПРОСЫ И КОММЕНТАРИИ
Система комментирования SigComments
Made on
Tilda