Практические занятия в процессе изучения алгебры логики как способ формирования инженерного мышления.

Перед нашей школой сегодня стоят задачи первостепенной важности – мы должны выпустить в жизнь молодого человека, который будет не только иметь представления о технической картине мира, но и сможет в процессе профессионализации реализовать "инженерное мышление", стать техническим специалистом. В решении современных технических задач практическая составляющая выполняет функцию "проверки теории практикой", подтверждает ее истинность или ложность.

Какое место занимает преподавание информатики в школе в ходе профилизации учащихся, направленной на выбор инженерного труда? Можно ли сделать более эффективным обучение базовым основам компьютера, применяя практико- ориентированный подход? Убежден – да.

Я пришел к выводу о необходимости разработать систему практикумов и начал реализовывать в преподавании идею о том, что практико-ориентированный подход при изучении логических основ компьютера позволяет в процессе выполнения практического задания с применением микросхем серии К155, элемента питания и светодиодов "потрогать руками" алгебру логики.

В качестве примера приведу следующее задание.

Дана логическая схема, построенная по логической функции:

¬(A /\ B /\ ¬C) /\ (¬A \/ ¬ (B /\ ¬C)) = ¬A \/ ¬ B \/ C.

Учащиеся должны составить логическую функцию по логической схеме, упростить логическую функцию и построить новую логическую схему. Все эти действия можно сделать на бумаге. А как доказать школьникам, что обе логические схемы идентичны? Что упрощение логических схем имеет важное значение в реальной инженерной деятельности?

Для реализации этой задачи и служат практические задания по освоению алгебры логики, выполняя которые учащиеся смогут составлять и проверять логические схемы, построенные по данным логическим функциям.

Хочу предложить задания, которые можно выполнять на уроках:

1.   Исследование базовых логических элементов.

2.   Доказательство законов алгебры-логики.

3.   Построение логической функции по схеме.

4.   Построение схемы по функции.

5.   Упрощение логических схем. Преобразование логических выражений.

6.   Построение триггера.

7.   Построение двоичного полусумматора и сумматора.

Как же подготовить старшеклассника к техническому решению задач на построение и преобразование логических схем?

Я начинаю работу в 8 классе с соотнесения базовых логических выражений и базовых логических элементов И, ИЛИ, НЕ на микросхемах серии К155 и исследования их. В процессе практической работы на выходе элемента ставится светодиод, который загорается, когда на него поступает сигнал, и учащиеся могут убедиться, что светодиод светится, когда на выходе элемента «1». По результатам эксперимента заполняются таблицы истинности, и мы начинаем строить простые логические схемы на микросхемах и практически доказываем ряд законов логических преобразований, например: правила Де Моргана ¬(A \/ B) = ¬A /\ ¬B, ¬(A /\ B) = ¬A \/ ¬B, дистрибутивный (распределительный)(A /\ B) \/ C= (A /\ C) \/ (B /\ C), (A /\ B) \/ C = (A \/ C) /\ (B \/ C).

Такая практическая деятельность дает учащимся представление о том, что алгебра логики, как иногда кажется детям чисто теоретическая наука, имеет важнейшее применение в разработке электронных схем, проектировании различных элементов компьютера.

Совершенно другой смысл приобретает решении задач на построение логической схемы по заданной логической функции. Ребятам теперь нужно не только нарисовать «прямоугольнички» и «стрелочки» в тетради, но и понять, какие элементы будут использоваться при построении схемы, как соединить «лапки» микросхем, проверить, в нужной ли последовательности загораются светодиоды при подаче сигналов.

Практические разработки представлены в форме открытых уроков и мастер-классов для педагогов города Москвы и регионов России. Видеозаписи открытых уроков наглядно демонстрируют, как в сочетании умственных и практических действий теория проверяется практикой, знания обретают форму последовательных операций для достижения конкретной цели, что и обеспечивает формирование инженерного мышления.