Логика на уроках информатики: больше практики!

Алгебра логики является не только одним из основных разделов школьной информатики, позаимствованным из математической логики и дискретной математики, но и основой работы современных компьютеров – от состоящих из логических элементов базовых схем, осуществляющих обработку и хранение информации, до широко используемых современных ПЛИС – программируемых логических интегральных схем, логику работы которых можно программировать уже после их изготовления. Логика как наука о правильном мышлении позволила перейти человечеству от аристотелевского Органона к современным компьютерам и информационному обществу.

На уроках информатики ученики Цифровой школы изучают теорию без отрыва от практики: самостоятельная работа кроме традиционных логических задач различного уровня сложности включает задания по составлению электронных схем демонстрации конъюнкции («логическое и») и дизъюнкции («логическое или») с использованием компонентов набора по схемотехнике.

Подобные электронные схемы можно реализовать также с использованием любых других наборов электроники, в которых имеются выключатели, лампы и проводники. Действие последовательно соединенных выключателей эквивалентно «логическому и» – для замыкания цепи необходимо включение обоих выключателей. Параллельное соединение выключателей эквивалентно «логическому или» – для замыкания цепи необходимо включение хотя бы одного выключателя.

Во время дистанционного обучения вместо коробочных наборов для обучения электронике можно применить веб-редакторы электронных и логических схем. Например, для создания электронных схем, демонстрирующих логические операции конъюнкции и дизъюнкции, можно использовать не требующий установки онлайн-редактор Circuit Diagram. Для создания схемы требуются два выключателя (Toggle Switch), лампа (Lamp), источник питания (в данном случае был использован источник постоянного тока DC Source) и несколько проводников.

Алгебра логики лежит в основе счета в двоичной системе счисления и хранения информации. После освоения основ алгебры логики – логических операций и их таблиц истинности, сложных высказываний и основных логических законов – ученики ознакомились с понятием «логический вентиль» и в симуляторе логических схем https://logic.ly/demo составили схемы для таких устройств, как полусумматор, сумматор, RS-триггер и D-триггер. Полусумматор и сумматор – логические схемы, реализуемые в арифметико-логических устройствах процессоров и выполняющие операции двоичной арифметики – обработку информации. Триггер – элемент статической оперативной памяти, способный записать и хранить 1 разряд двоичного кода.

Составление реальных и виртуальных электрических и логических схем при изучении алгебры логики не только позволяет более эффективно организовать работу обучающихся на уроке и дома, понять алгебру логики и логические основы современных компьютеров на наглядном учебном материале, но и способствует реализации межпредметного и метапредметного обучения. Практика показывает: благодаря подобным деятельностно-ориентированным заданиям ученики не только эффективно повторяют и запоминают пройденный учебный материал, но и лучше вовлекаются в образовательный процесс, понимая области применения полученных знаний, в результате чего демонстрируют лучшие образовательные результаты.

Владислав ПОПОВ, учитель информатики и программирования Цифровой школы