infoschoolИнформатика в школеInformatics in school2221-1993Publishing House Education and Informatics10.32517/2221-1993-2024-23-2-35-43infoschool-775Research ArticleМЕТОДИЧЕСКАЯ КОПИЛКАTEACHING PRACTICESЛабораторная работа «Цифровая схемотехника и алгебра логики: создание цифровых устройств в онлайн-симуляторе»: компетентностный подход в целях преемственности уровней образованияLaboratory work “Digital circuit design and algebra of logic: creation of digital devices in an online simulator”: competence-based approach for the purposes of continuity of education levelsПоповВ. С.PopovV. S.

Попов Владислав Сергеевич - старший преподаватель кафедры «Информационные системы и  телекоммуникации», факультет «Информатика и  системы управления»; аспирант Института педагогического образования и социальных технологий

105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

170100,  г. Тверь, ул. Желябова, д. 33

Moscow

Tver

popov_vlad@mail.ruМосковский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет); Тверской государственный университетРоссияBauman Moscow State Technical University; Tver State UniversityRussian Federation202405062024023543Copyright © Попов В.С., 20242024Попов В.С.Popov V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://school.infojournal.ru/jour/article/view/775

В статье представлена и подробно описана лабораторная работа «Цифровая схемотехника и алгебра логики: создание цифровых устройств в онлайн-симуляторе», проводимая для старших школьников в МГТУ имени Н. Э. Баумана. Во введении показано место занятия в системе взаимодействия организаций среднего общего и высшего уровней образования, на основе рассмотренных проблем образования в области цифровой схемотехники приведено обоснование необходимости данной лабораторной работы. Практико-ориентированный характер рассмотренной лабораторной работы по информатике обуславливает необходимость применения современных средств моделирования. В данной лабораторной работе используется онлайн-среда Logic.ly, позволяющая создавать и исследовать цифровые устройства: полусумматор, сумматор, триггеры, мультиплексоры, дешифраторы. Подробно описаны основные характеристики, структура и ход занятия, предметное содержание и межпредметные связи, целевые предметные и метапредметные результаты на основе современного компетентностного подхода.

The article presents and describes in detail the laboratory work “Digital circuit design and algebra of logic: creation of digital devices in an online simulator”, conducted for high school students at Bauman Moscow State Technical University. The introduction describes the place of the lesson in the system of interaction between organizations of secondary general and higher levels of education; based on the considered problems of education in the field of digital circuitry, the rationale for the need for this laboratory work is given. The practice-oriented nature of the considered laboratory work in informatics necessitates the use of modern modeling tools. This laboratory work uses the online environment Logic.ly, which allows you to create and explore digital devices: half-adder, adder, flip-flops, multi-plexers, decoders. The main characteristics, structure and stages of the lesson, subject content and interdisciplinary connections, target subject and meta-subject results based on a modern competency-based approach are described in detail.

цифровая схемотехникаалгебра логикилогический вентильлабораторная работакомпетентностный подходdigital circuit engineeringalgebra of logiclogic gatelab workcompetence-based approachReferencesАльманах «Русская система обучения ремеслам. Истоки и традиции». Т. I—VII. М.: НОЦ «Контроллинг и управленческие инновации» МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2015–2021.Альманах «Русская система обучения ремеслам. Истоки и традиции». Т. I—VII. М.: НОЦ «Контроллинг и управленческие инновации» МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2015–2021.Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика. Базовый уровень: учебник для 10 класса. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017. 288 с.Босова Л. Л., Босова А. Ю. Информатика. Базовый уровень: учебник для 10 класса. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017. 288 с.Видьманов Д. А., Локтев Д. А., Попов В. С. Информационные технологии для решения практических задач: методические указания к выполнению лабораторных работ. М.: Изд-во МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2016. 58 с.Видьманов Д. А., Локтев Д. А., Попов В. С. Информационные технологии для решения практических задач: методические указания к выполнению лабораторных работ. М.: Изд-во МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2016. 58 с.Горюшкин А. П. Полные булевы функции // Вестник Камчатского государственного технического университета, Петропавловск-Камчатский. 2011. № 15. С. 5–11. EDN: NEFRJL.Горюшкин А. П. Полные булевы функции // Вестник Камчатского государственного технического университета, Петропавловск-Камчатский. 2011. № 15. С. 5–11. EDN: NEFRJL.ГОСТ 2.743-91. Межгосударственный стандарт. Единая система конструкторской документации. Обозначения условные в графических схемах. Элементы цифровой техники. https://docs.cntd.ru/document/1200010863ГОСТ 2.743-91. Межгосударственный стандарт. Единая система конструкторской документации. Обозначения условные в графических схемах. Элементы цифровой техники. https://docs.cntd.ru/document/1200010863Зеленцова Н. Ф, Зеленцова Е. В., Зеленцов В. В. Университетская среда для учителей в МГТУ им. Н. Э. Баумана // XLIV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С. П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства (Москва, 28–31 января 2020 г.). Сборник тезисов. В 2 т. Т. 2. М.: Изд-во МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2020. С. 25–27. EDN: ONQZFR.Зеленцова Н. Ф, Зеленцова Е. В., Зеленцов В. В. Университетская среда для учителей в МГТУ им. Н. Э. Баумана // XLIV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С. П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых — пионеров освоения космического пространства (Москва, 28–31 января 2020 г.). Сборник тезисов. В 2 т. Т. 2. М.: Изд-во МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2020. С. 25–27. EDN: ONQZFR.Исмагилова Е. И. Булевы функции и построение логических схем: учебное пособие. М.: МИРЭА, 2015. 160 с.Исмагилова Е. И. Булевы функции и построение логических схем: учебное пособие. М.: МИРЭА, 2015. 160 с.Логические элементы // BEAM-ROBOT.RU — сайт о робототехнике и BEAM-роботах. http://beam-robot.ru/electronics_for_beginners/logic_gates.phpЛогические элементы // BEAM-ROBOT.RU — сайт о робототехнике и BEAM-роботах. http://beam-robot.ru/electronics_for_beginners/logic_gates.phpМатвейчук Р. И. Электронный конструктор NAUROBO: методическое пособие. М.: Де’Либри, 2018. 55 с.Матвейчук Р. И. Электронный конструктор NAUROBO: методическое пособие. М.: Де’Либри, 2018. 55 с.Механцев Б. Е. Логическое проектирование в рамках школьного курса информатики: проблемы и варианты разрешения // Педагогическая диагностика: история, теория, современность. Материалы Всероссийской научной конференции Таганрогского института имени А. П. Чехова (филиала) ФГБОУ ВО «Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)» (Таганрог, 30 октября 2020 г.). Ростов-на-Дону: РГУЭ «РИНХ», 2020. С. 124–128. EDN: GXOGIV.Механцев Б. Е. Логическое проектирование в рамках школьного курса информатики: проблемы и варианты разрешения // Педагогическая диагностика: история, теория, современность. Материалы Всероссийской научной конференции Таганрогского института имени А. П. Чехова (филиала) ФГБОУ ВО «Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)» (Таганрог, 30 октября 2020 г.). Ростов-на-Дону: РГУЭ «РИНХ», 2020. С. 124–128. EDN: GXOGIV.Механцев Б. Е., Саенко Н. М. Практические занятия по логическому проектированию в рамках курса информатики: техническая возможность // Наука и бизнес: пути развития. 2017. № 6 (72). С. 18–21. EDN: ZDLYTR.Механцев Б. Е., Саенко Н. М. Практические занятия по логическому проектированию в рамках курса информатики: техническая возможность // Наука и бизнес: пути развития. 2017. № 6 (72). С. 18–21. EDN: ZDLYTR.Михолап Э. Л. «Логические элементы компьютера. Построение логических схем» в школьном курсе информатики // Актуальные проблемы методики обучения информатике и математике в современной школе. Материалы международной научно-практической интернет-конференции (Москва, 22–26 апреля 2019 г.) / под ред. Л. Л. Босовой, Д. И. Павлова. М.: МПГУ, 2019. С. 160–165. EDN: KQZQJS.Михолап Э. Л. «Логические элементы компьютера. Построение логических схем» в школьном курсе информатики // Актуальные проблемы методики обучения информатике и математике в современной школе. Материалы международной научно-практической интернет-конференции (Москва, 22–26 апреля 2019 г.) / под ред. Л. Л. Босовой, Д. И. Павлова. М.: МПГУ, 2019. С. 160–165. EDN: KQZQJS.Половецкий С. Д. Анализ современного состояния системы ранней профориентации и предпрофессиональной подготовки московских школьников // Профессиональное образование и общество. 2018. Т. 26. № 2. С. 262–284. EDN: XOQIWD.Половецкий С. Д. Анализ современного состояния системы ранней профориентации и предпрофессиональной подготовки московских школьников // Профессиональное образование и общество. 2018. Т. 26. № 2. С. 262–284. EDN: XOQIWD.Поляков К. Ю., Еремин Е. А. Информатика. Базовый и углубленный уровни: учебник для 10 класса. Ч. 1. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016. 352 с.Поляков К. Ю., Еремин Е. А. Информатика. Базовый и углубленный уровни: учебник для 10 класса. Ч. 1. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2016. 352 с.Попов В. С., Парфентьева Н. А. Физический крест: как и почему информатика стала популярнее физики на ЕГЭ // Преподавание информационных технологий вРоссийской Федерации. Сборник научных трудов Двадцать первой открытой Всероссийской конференции (Нижний Новгород, 18–19 мая 2023 г.). Н. Новгород: Изд-во Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского, 2023. С. 462–465. EDN: JNWUUN.Попов В. С., Парфентьева Н. А. Физический крест: как и почему информатика стала популярнее физики на ЕГЭ // Преподавание информационных технологий вРоссийской Федерации. Сборник научных трудов Двадцать первой открытой Всероссийской конференции (Нижний Новгород, 18–19 мая 2023 г.). Н. Новгород: Изд-во Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского, 2023. С. 462–465. EDN: JNWUUN.Романова Т. В., Карпова О. В., Золотых Н. Ю. «Шаг в будущее»: «мужество, воля, упорство и труд» // Современное технологическое образование. Сборник научных статей. В 2 ч. Ч. 2. М.: Ассоциация технических университетов, 2021. С. 264–275. EDN: MVTKJD.Романова Т. В., Карпова О. В., Золотых Н. Ю. «Шаг в будущее»: «мужество, воля, упорство и труд» // Современное технологическое образование. Сборник научных статей. В 2 ч. Ч. 2. М.: Ассоциация технических университетов, 2021. С. 264–275. EDN: MVTKJD.Токмовцева М. В., Карабанова О. В. Сетевое взаимодействие образовательных организаций на основе модели «Школа-Колледж-Вуз»: монография. М.-Берлин: ДиректМедиа, 2015. 192 с. EDN: THYRRF.Токмовцева М. В., Карабанова О. В. Сетевое взаимодействие образовательных организаций на основе модели «Школа-Колледж-Вуз»: монография. М.-Берлин: ДиректМедиа, 2015. 192 с. EDN: THYRRF.Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника: учебное пособие для вузов. СПб.: БХВ-Петербург, 2007. 800 с.Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника: учебное пособие для вузов. СПб.: БХВ-Петербург, 2007. 800 с.Универсальные компетентности и новая грамотность: от лозунгов к реальности / под ред. М. С. Добряковой, И. Д. Фрумина; при участии К. А. Баранникова, Н. Зиила, Дж. Мосс, И. М. Реморенко, Я. Хаутамяки; Нац. исслед. ун-т «Высшая школа экономики». М.: Изд. дом Высшей школы экономики, 2020. 472 c.Универсальные компетентности и новая грамотность: от лозунгов к реальности / под ред. М. С. Добряковой, И. Д. Фрумина; при участии К. А. Баранникова, Н. Зиила, Дж. Мосс, И. М. Реморенко, Я. Хаутамяки; Нац. исслед. ун-т «Высшая школа экономики». М.: Изд. дом Высшей школы экономики, 2020. 472 c.Фрумин И. Д., Добрякова М. С. Из доклада: универсальные компетентности и новая грамотность // Образовательная политика. 2019. № 3 (79). С. 63–72. EDN: QTQQEW.Фрумин И. Д., Добрякова М. С. Из доклада: универсальные компетентности и новая грамотность // Образовательная политика. 2019. № 3 (79). С. 63–72. EDN: QTQQEW.Харрис Д. М., Харрис С. Л. Цифровая схемотехника иархитектура компьютера. 2-е изд. NY: Morgan Kaufman, 2013. 1627 с.Харрис Д. М., Харрис С. Л. Цифровая схемотехника иархитектура компьютера. 2-е изд. NY: Morgan Kaufman, 2013. 1627 с.Цурков С. А. Современные пути подготовки специалистов радиотехники в вузе // Радиотехнические, оптические и биотехнические системы. Устройства и методы обработки информации. Вторая Всероссийская научная конференция: сборник докладов. СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2001. С. 182–184. EDN: SBSGMC.Цурков С. А. Современные пути подготовки специалистов радиотехники в вузе // Радиотехнические, оптические и биотехнические системы. Устройства и методы обработки информации. Вторая Всероссийская научная конференция: сборник докладов. СПб.: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения, 2001. С. 182–184. EDN: SBSGMC.Шувалова И. С. Аспекты подготовки школьников к сдаче предпрофессионального экзамена по направлению «Программирование» // Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами в строительстве и на транспорте. Материалы 77-й научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (Москва, 27 января — 1 февраля 2019 г.). М.: Техполиграфцентр, 2019. С. 203–211. EDN: JRWLCU.Шувалова И. С. Аспекты подготовки школьников к сдаче предпрофессионального экзамена по направлению «Программирование» // Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами в строительстве и на транспорте. Материалы 77-й научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (Москва, 27 января — 1 февраля 2019 г.). М.: Техполиграфцентр, 2019. С. 203–211. EDN: JRWLCU.IEC 60617-12:1997. International Standard “Graphical symbols for diagrams — Part 12: Binary logic elements”.IEC 60617-12:1997. International Standard “Graphical symbols for diagrams — Part 12: Binary logic elements”.IEEE 91/91a-1984 — IEEE Standard Graphic Symbols for Logic Functions (Including and incorporating IEEE Std 91a1991, Supplement to IEEE Standard Graphic Symbols for Logic Functions). 160 p. DOI: 10.1109/IEEESTD.1984.7896954IEEE 91/91a-1984 — IEEE Standard Graphic Symbols for Logic Functions (Including and incorporating IEEE Std 91a1991, Supplement to IEEE Standard Graphic Symbols for Logic Functions). 160 p. DOI: 10.1109/IEEESTD.1984.7896954

The authors declare that there are no conflicts of interest present.