Цели учебника и строящихся на его основе курсов

Сегодня в мире пользуется популярностью понятие Computational Thinking, возможный перевод термина – Цифровая компетентность. Одно из широких пониманий этого понятия соответствует нашему Учебнику.

Что мы хотим дать ученику:
1. Математические основания цифрового мира

• Когда ученик решает задачу про робота в лабиринте, сортировку, алгоритм Евклида, стратегию для игры в камешки, строит цепочку по системе условий, доказывает правильность своего алгоритма, пишет программу на каком-то реальном языке, он в деятельности осваивает важнейшие элементы современной математики.
• В основе цифровых технологий лежат математические факты и алгоритмы. Понимание этих фактов и алгоритмов, самостоятельное их открытие и построение, как и решение задач на конструирование моделей цифровых технологий, полезно независимо от области деятельности человека, так же как понимание законов физики и химии может быть полезно для представления о том, как работает двигатель внутреннего сгорания и автомобиль, а знание биологических фактов – как работает тело человека.

2. Пре-адаптивность (готовность решать непредвиденные задачи в неожиданных ситуациях)

• В программировании, входящем в курс информатики, ученик естественным образом постоянно решает новые задачи, при этом главным для него становится обратная связь от мира, а не отметка от учителя.
• То же можно сказать и о круге математических задач предыдущего пункта. Этот круг намного разнообразнее, чем круг современных учебников по математике; осваивая его, учащийся намного чаще будет встречаться с чем-то новым и неожиданным.
• Этим наш курс информатики отличается (к сожалению) от обычных современных учебников школьной математики. Новизна задач характерна и для системы обучения в кружках и в математических школах Константинова.

3. Многие большие идеи, осваиваемые в программировании и в курсе информатики, находят реальное применение вне его. К ним относятся, в частности, идеи:

• алгоритма и планирования,
• управления и обратной связи,
• разбиения задачи на подзадачи и сборки результата (подпрограммы, динамическое программирование),
• перебора вариантов,
• инварианта,
• стратегии в игре,
• отладки.

4. Информационная интерпретация процессов и ситуаций, относящихся к различным сферам и различным школьным предметам, дает нам ориентацию в мире, язык для объяснения и понимания таких явлений, как эволюция и генетика, существование и развитие языка, управление в обществе, поведение и мышление.

5. Цифровые технологии в каждом школьном предмете способны существенно, зачастую радикально, изменить эффективность его изучения в школе, одновременно – повысить мотивацию. В ситуации пандемии мы увидели всплеск таких решений в школах. Частью Computational Thinking – Цифровой компетентности – является умение эффективно эти технологии применять.

6. Понимание того, как применяются цифровые технологии в различных сферах деятельности человека, происходит через применение в школьных предметах.

Примерные программы

Стандарт – один. Примерных основных образовательных программ (ПООП) может быть много. Фактически используется одна – РАО – Просвещение 2015 г. Образовательная программа (ОП) конкретной общеобразовательной организации может строиться на основе этой ПООП и использовать наш Учебник.

В цифровой учебно-методический комплекс нашего Учебника входят и рекомендации по построению ОП для школы. В частности, такая ОП может включать разъяснение того, как отдельные элементы, разделы ПООП, как предметные, так и метапредметные, реализуются с применением цифровых технологий в соответствии с Учебником.

В Реестре примерных программ будут размещены соответствующие материалы. При этом для модулей учебника возможно их освоение с участием соответствующего учителя и учебным планированием:

• В каком-то предмете, где цифровые технологии применяются: Русский язык, Физика и т.д.
• В предмете Технология
• В предмете Информатика и ИКТ
• В дополнительном образовании
• В самообразовании
• В профподготовке
• В СПО

Место учебника в школе

Уникальным свойством учебника, скоординированным с другими его свойствами, является то, что он может занимать в школе очень разное место. Далее рассматриваются различные варианты.

Консервативный вариант
Предмет «Информатика и ИКТ» готовит учащихся к сдаче ГИА. Такая цель сохраняется и в других вариантах.

Математика и информатика
Алгоритмика рассматривается как часть математического образования, существенно обогащающая данную предметную область, в частности, за счет разнообразия решаемых задач. Программирование рассматривается как область прикладной алгоритмики и инструмент достижения целей в алгоритмике. Статистика осваивается в компьютерном варианте, вводя школьника в современные методы анализа данных и искусственного интеллекта. Компьютерная алгебра и динамическая геометрия используются на уроках математики.

Математика, информатика, технология
Часы математики и Информатики и ИКТ используются, в основном, как описано в предыдущем пункте. Технологический компонент осваивается в курсе Технологии.

Цифровые технологии предметов и областей деятельности
Цифровая технология предмета может осваиваться в предмете и в начальной, и основной школе. Например, технологии работы с устным и письменным текстом могут осваиваться в предмете Русский язык начальной школы. Цифровые технологии наблюдения и записи могут осваиваться в предмете Окружающий мир начальной школы и во всем образовательном процессе там. Система компьютерной алгебры может осваиваться в рамках предмета Физика. В силу понятных причин наш Учебник пишется «с нуля», как если бы в начальной школе соответствующее содержание отсутствовало.

Программирование и другие ИТ-модули
Учебник, прежде всего – в цифровой части, может быть использован для освоения элементов профессионального программирования, анализа данных и т. д., в частности, в школах, где для этого предусмотрены часы в рамках основной образовательной программы.

Дополнительное образование, самообразование, информальное образование
Школа и учитель могут принять решение, что Учебник может быть использован в дополнительном образовании, например, в рамках дополнительных платных образовательных услуг. Каждый школьник может использовать учебник для самообразования, например, для освоения разделов программирования или для подготовки к ГИА, или, если учитель какого-то предмета не запрещает этого явно, как пособие для самостоятельного освоения и последующего использования цифровой технологии этого предмета.

Роль московского образования
Система московского образования в настоящее время обладает высокой степенью вариативности, в частности, в московских школах имеются ИТ-классы, инженерные классы, медицинские классы. Их образовательные программы могут существенно отличаться от «обычных».

Исходно идея создания учебника принадлежала руководству Департамента образования и науки города Москвы и поддержана Издательством «Просвещение».

Структура и состав учебника
Структура учебника отражает одно из главных отличий его от других учебников:
Основное содержание учебника – цифровое.
Описание структуры:

• «Зеркало» бумажного учебника, видимо, основная версия – HTML, с сохранением нумерации страниц, разделов и т. д. Параллельно сохраняется PDF. (Возможно, будет и что-то совершенно другое.)
• Разделы бумажного учебника (т. е. его цифровой копии) имеют расширенные версии, с дальнейшими ссылками (необязательно дерево, но ориентированный, скорее всего, иерархический ациклический граф). Со страницы бумажного учебника переход может происходить по QR-коду.
• Очень важными для Учебника являются его разделы, общие для Учебника и других предметов, в том числе метапредметные. В силу важности, описание этой конструкции идет отдельным пунктом дальше. Для такого раздела может иметься бумажный модуль учебника, относящийся к информатике и ИКТ соответствующего предмета. Объем раздела может быть 1.000 – 10.000 знаков (1 – 3 стр.), объем бумажного модуля – 16 – 32 страницы. Цифровой компонент включает базовый модуль и варианты его расширения.
• Для заданий учебника, как имеющихся в бумажном компоненте, так и включенных только в цифровой, как правило, имеются среды их выполнения, в частности, могут иметься ссылки на внешние среды.
• Существен вопрос об общей платформе, на которой все это размещается или с которой к этому есть доступ. Очевидным вариантом является платформа Сбера.

Ядро учебника
Ядро учебника составляет учебник по «Информатике и ИКТ», продолжающий Первый Учебник по информатике А. П. Ершова и соавторов, с учетом изменений, произошедших в нашей сфере за треть века.

Ядро учебника, в частности, вводит (школьный) алгоритмический язык, статус которого должен быть аналогичен (школьным) языкам алгебры и элементарных функций и геометрии, теории вероятностей, математической статистики, физики, химии и т. д.

Межпредметные и метапредметные разделы
В таком разделе возможны компоненты:
1. Информатика предмета.
2. ИКТ – цифровые технологии в предмете.

Центральным является второй компонент. В нем описывается применение ЦТ учащимся в его работе в данном предмете. Например, в физике он использует средства записи физического процесса – с помощью видеокамеры и цифровых датчиков, обработки этой записи на компьютере, визуализации результатов; кроме того, используется компьютерная алгебра для….

Аналогично строятся метапредметные разделы:
1. Информатика метапредметной компетентности, компоненты.
2. Цифровые технологии.
3. Примеры применения.