ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ 
ИНСТИТУТ ИНФОРМАТИЗАЦИИ ОБРАЗОВАНИЯ РАО
АДМИНИСТРАЦИЯ ГОРОДСКОГО ОКРУГА ТРОИЦК В ГОРОДЕ МОСКВЕ 
РЕГИОНАЛЬНЫЙ ОБЩЕСТВЕННЫЙ ФОНД НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБРАЗОВАНИИ «БАЙТИК»
АНО «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОБРАЗОВАНИИ» 
 XXV МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
 «ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ОБРАЗОВАНИИ»  
«ИТО-Троицк-2014»
25-26 июня 2014 года, г.Москва, г.о. Троицк

Путешествие в параллельные миры.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №83 имени кавалера ордена Мужества Е. Е. Табакова
Часто на выполнение работы не хватает времени. Как организовать работу таким образом, чтобы времени было достаточно? В данной работе рассматривается сценарий урока-игры или внеурочного мероприятия, проводимого с целью знакомства детей с различными способами организации работы. Цель - научить детей мыслить "параллельно" и познакомить с современными суперкомпьютерными технологиями.
"Все уроки, как люди, похожи и разны, Если к ним приглядеться с различных сторон: Ведь бывают уроки, как радостный праздник, А бывают они, как мучительный сон". X В.Троицкий

Путешествие в параллельные миры.

 Развитие суперкомпьютерного образования необходимо здесь и сейчас.

В рамках Летней Суперкомпьютерной Академии – 2013 появился трек «Параллельное программирование как перспектива развития школьного курса информатики», на котором обсуждались вопросы  о возможности внедрения (в перспективе) в школьный курс информатики  основ параллельного программирования. Поэтому становится необходимым знакомить детей с «параллельным» мышлением уже сегодня.

Необходимо решить задачу? В задаче несколько действий, которые можно выполнять одновременно? – Так давайте поделим работу (вычисления) между собой и сэкономим время!

На мой взгляд, в школе можно знакомить ребят с новыми технологиями (это я о суперкомпьютерах, или параллельных высокопроизводительных системах) на факультативах, кружках и элективах, а также при изучении темы «История ЭВМ».

Можно проводить интегрированные уроки (информатика + математика, информатика + английский язык, информатика + география, информатика + труд,…, и даже информатика + физическая культура). Урок – игра для детей интереснее, да и запомнят они больше с урока, который не похож на  другие…

Вы спросите: «Изучать информатику на физкультуре?» Я отвечу: «ДА!»

Возьмем несколько разноцветных мячей, разложим их по коробкам. Задача: перенести все мячи (или другие предметы) как можно быстрее, не нарушая указаний (для каждой команды своих) в другую коробку:

три команды будут действовать согласно предложенным правилам:

1.      по принципу обычного персонального компьютера (последовательного):        в команде 1 человек и он все делает сам (по одному мячу носит из коробки А в коробку Б);

2.      по принципу конвейера: (4 игрока в команде) 1-й взял из коробки А, передал 2-ому, тот 3-ему, 3- й  -  4 –ому, 4-й положил в коробку  Б; как только 1-й отдал второму, он уже может взять еще один мяч из коробки А, после чего сразу отдать его 2-ому (если у 2-го нет мяча)… и так до тех пор пока все мячи из коробки А не окажутся в коробке Б;

3.      параллельно: (4 игрока в команде) все четверо берут из коробки А и несут в коробку Б, после чего возвращаются за другими мячами.

Так происходит до тех пор пока все шары не окажутся в коробке Б (для каждой команды своей). Естественно, для всех команд в коробке А должно быть одинаковое число мячей (количество на усмотрение учителя, но если игроков 4 (это количество тоже можно изменить в зависимости от ситуации), то удобнее брать число, кратное 4, особенно для учеников младших классов (чтоб не расстраивались, что не хватило, да и работу чтобы поровну делить)).

            Чтобы было не так обидно игроку, который один в команде, можно сделать еще одну - две команды, в каждой из которых будет всего один игрок.

            Для каждой из команд засекаем время выполнения задания.

            Подводим итог: «Кто оказался быстрее?», «Во сколько раз?» «Почему так получилось?», «Что было бы, если число игроков во 2 и 3 командах было бы не 4, а 8?», «Не 4, а 50?», «А не помешают ли они друг другу, особенно если дорога узкая?»…Хорошо, если судьи прокомментируют то, как развивалась игра. У какой команды раньше закончились шары в коробке А (ведь в случае большого числа шаров и игроков это может оказаться команда-«конвейер»).

            Здесь уместно рассмотреть задачу о землекопах. (1 землекоп выкопает яму 1м×1м за 1 час. Во сколько раз быстрее такую же яму выкопают 2 землекопа? 10 землекопов? 1000 землекопов?)

            Вот мы и рассмотрели 3 способа обработки данных: последовательный, параллельный и конвейер.

            Теперь вспомним о компьютерах. Поговорим о том, что даже в рекламе мы слышим и видим: «многоядерный процессор»… Не удивлюсь, если большинство первоклассников скажет, что это «круто». А что «крутого»? А зачем он такой… многоядерный?  Что в нем хорошего? Вот на эти вопросы мы уже сумеем ответить. И это будет просто, ведь мы уже играли с мячами…

            Мячи и компьютеры? Интересно… Что же у них общего? А ничего!  А вот игра их связывает!

            Теперь рассмотрим математику и информатику. Здесь все похоже на игру с мячами, только теперь мы будем не мячи переносить, а примеры решать (или задачи – вариантов много). Если это примеры, то можно взять, скажем, 8-12 (для случая 4 игроков в двух командах). Много примеров не интересно для игроков «последовательных» команд, да и придется дожидаться, пока игрок решит их все – заскучают другие игроки. А можно подобрать один пример, в котором можно выполнять действия одновременно и, соответственно, поделить вычисления между игроками. Для «конвейерной команды» этот пример будет выполняться по действиям (Важно подобрать такой пример, чтобы 1-й игрок, выполнив свое действие, передавал полученное значение 2-ому,  2-й выполнял свое действие с использованием полученного значения, после чего передавал 3-ему свой результат и т.д. по цепочке. Передав второму, первый игрок принимается за вычисление следующей своей части задания… и так до тех пор, пока пример не будет решен полностью.) Весь пример можно игрокам команды не записывать (кроме «последовательной» команды, конечно), а записать лишь ту часть, которую необходимо просчитать.

            Перейдем к английскому языку (или любому другому иностранному) и информатике. Здесь можно рассмотреть перевод текста или слов, используя словарь. В случае текста – можно разбивать работу по предложениям или абзацам. В случае слов – по отдельным словам. И снова надо указать, как должна работать «конвейерная» команда. Это несложно придумать. Например, каждое 4-е предложение – отдельному игроку. Но приступать к новому он может только при условии, что уже получил сигнал от предыдущего игрока, а свой перевод отдал следующему. Это можно организовать за счет разбиения всего текста на фрагменты, например по 4 предложения (или слова). При этом все карточки должны находиться у первого игрока. Перевел свою часть карточки – передал другому игроку. Принялся за следующую карточку. И так пока весь текст (все слова) не переведем.

Один ребенок считает, переводит, бегает быстро, другой медленно, но и процессоры выпускают не все одинаковые…

            Важно, чтобы задания были простыми,  ведь цель – не проверить умение считать, бегать и переводить, а показать  способы организации работы.

            Можно даже домик из конструктора строить по похожим правилам…

 

На основе данного материала можно также провести  внеурочное мероприятие – игру «Путешествие в параллельные миры». В одном кабинете будет мир математики, в другом – мир иностранного языка, в спортивном зале – мир физической культуры. Путешествовать по «параллельным» мирам можно сразу 3 командами (первая – в мире математики, вторая – в мире иностранного языка, третья – в мире физической культуры). В каждом мире дети выполняют определенные задания, фиксируется время выполнения. Задания выполняются последовательно, параллельно и по принципу конвейера. Каждая команда должна побывать во всех трех мирах. После все команды попадают в мир информатики, где подводятся итоги, обсуждаются суперкомпьютерные технологии и параллельные вычисления, алгоритмы. 

Список использованных источников
  1. http://academy2013.hpc-russia.ru/about - сайт Международной Летней Суперкомпьютерной Академии – 2013
Вид представления доклада  Публикация
Уровень  Дополнительное образование детей
Ключевые слова  СУПЕРКОМПЬЮТЕР, ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ, УРОК-ИГРА, ВНЕУРОЧНОЕ МЕРОПРИЯТИЕ, КОНВЕЙЕР, ОБРАБОТКА ДАННЫХ

В статусе «Черновик» Вы можете производить с тезисами любые действия.

В статусе «Отправлено в Оргкомитет» тезисы проходят проверку в Оргкомитете. Статус «Черновик» может быть возвращен тезисам либо если есть замечания рецензента, либо тезисы превышают требуемый объем, либо по запросу участника.

В статусе «Рекомендован к публикации» тезис публикуется на сайте. Статус «Черновик» может быть возвращен либо по запросу участника, либо при неоплате публикации, если она предусмотрена, либо если тезисы превышают требуемый объем.

Статус «Опубликован» означает, что издана бумажная версия тезиса и тезис изменить нельзя. В некоторых крайне редких ситуацих участник может договориться с Оргкомитетом о переводе тезисов в статус «Черновик».

Статус «Отклонен» означает, что по ряду причин, которые указаны в комментариях к тезису, Оргкомитет не может принять тезисы к публикации. Из отклоненных тезис в «Черновики» может вернуть только Председатель программного или председатель оргкомитета.