Особенности изучения алгоритмизации программирования в основной школе

Что касается вопросов, связанных с исполнителем и системой его команд, то они рассматриваются уже в связи с формированием понятия программа и программирование. Здесь рассматриваются подробно различные подходы к созданию программы, а также большое внимание уделяется процедуре. На изучение данной темы отводится всего лишь 1 час занятий без использования компьютера.

А затем идет рассмотрение полностью практического вопроса, подводящему итог изучения теоретических основ построения алгоритмов и программ, «среда программирования». В данном учебнике для обучения учащихся алгоритмизации предлагается язык программирования ЛОГО. В состав данного языка входит исполнитель Черепашка, назначение которого -изображение на экране чертежей, рисунков, состоящих из прямолинейных отрезков. Программы управления Черепашкой составляются из команд: вперед(а), назад(а), направо(в), налево(в), поднять хвост, опустить хвост. Имеется в виду, что черепашка рисует хвостом, и если хвост опущен, то при перемещении проводится линия, а когда хвост поднят, то линия не рисуется. Кроме того в языке имеются все основные структурные команды. В целом ЛОГО предназначен для обучения структурной методики программирования.

Главное методическое достоинство Черепашки – ясность для ученика решаемых задач, наглядность процесса работы в ходе выполняемой программы. А как известно дидактический принцип наглядности является одним из важнейших в процессе обучения. Всего на изучение этой темы отводится 8 часов, что не является достаточным для разбора всех тонкостей этой среды, но хватает для знакомства с одной из сред программирования.

В 9 классе происходит более подробное изучение темы «основы алгоритмизации», на этот раздел выделяется уже 8 часов. В этом классе происходит повторение всех изученных понятий и их свойств с более глубоким проникновением в тему благодаря владению учащимися различными формами представления алгоритмов: блок-схемы, школьный алгоритмический язык, среда программирования ЛОГО. Учащиеся более подробно останавливаются на рассмотрении циклических алгоритмов, в частности они изучают различные разновидности циклических алгоритмов: цикл с предусловием, цикл с постусловием, цикл с известным числом повторений. Также они начинают знакомиться с новой средой программирования Visual Basic, хотя это происходит с помощью рассмотрения аналогов алгоритмов, записанных на изученных раннее алгоритмических языках (ЛОГО, Кумир).

Следующей авторской программой, которая будет рассмотрена в рамках данной курсовой работы является программа Угриновича Н.

Данная учебная программа составлена с расчетом на 1 урок информатики в неделю. Рассмотрение раздела «алгоритм и исполнители» начинается с 9 класса и входит как отдельная тема в главу «основы алгоритмизации и объектно-ориентированного программирования». На изучение данной темы отводится 7 часов.

Изучение начинается с рассмотрения вопросов, связанных с алгоритмом и его формальным представлением, при этом определение алгоритма дается только после объявления и пояснения примерами его основных свойств. Здесь не так много приводится примеров алгоритмов по сравнению с учебником Макаровой Н.В., что усложняет формирование у учащихся библиотеки алгоритмов. Достаточно подробно рассматривается понятие исполнитель алгоритма, в качестве которого упор делается на компьютер и человека. Все последующие уроке посвящены непосредственно изучение объектно-ориентированного программирования на примере языка Visual Basic. Также параллельно с этим происходит преставление алгоритмов с помощью редактора блок-схем алгоритмов Block-diagram editor.

С одной стороны система объектно-ориентированного визуального программирования Visual Basic является системой программирования, так как позволяет кодировать алгоритмы на этом языке. С другой стороны, она является средой проектирования, так как позволяет осуществлять визуальное конструирование графического интерфейса. В данной теме также рассматривается понятие проекта, который является результатом процессов программирования и проектирования.

В рамках системы программирования Visual Basic учащиеся изучают основные алгоритмические структуры (линейная, ветвление, выбор, цикл), типы, имена и значения переменных, операцию присваивания, а также графические возможности языка программирования.

В качестве формы отчетности учащимися выполняются различные проекты, соответствующие теме урока.

Следующая авторская программа, которой необходимо уделить внимание является программа по учебному курсу «информатика и ИКТ» является программа Семакина И.Г. Она предусматривает изучение данного курса на базовом уровне в расчете – 2 урока в неделю.

В 9 классе тема «алгоритм и исполнители» входит в раздел «информация и управление», таким образом можно отметить несколько иной подход к пониманию алгоритмизации. Его можно назвать кибернетическим подходом. Алгоритм трактуется как информационный компонент системы управления. Такой подход дает возможность ввести в содержание базового курса новую содержательную линию – линию управления. Это многоплановая линия, которая позволяет затронуть следующие вопросы:

• элементы теоретической кибернетики: кибернетическая модель управления с обратной связью;
• элементы прикладной кибернетики: структура компьютерных систем автоматического управления (системы с программным управлением); назначение автоматизированных систем управления;
• основы теории алгоритмов.

На изучение этого раздела отводится 10 часов, в том числе 5 часов теории и столько же практики.

Основные теоретические вопросы, которые следуют обязательному рассмотрению: управление и кибернетика, автоматизированные и автоматические системы управления; определение и свойства алгоритма; линейные алгоритмы; вспомогательные алгоритмы и подпрограммы; циклические алгоритмы и ветвления.

Обучение программированию должно проводиться на примере типовых задач с постепенным усложнением структуры алгоритмов.

В качестве примера построение последовательности изучения темы «алгоритм и исполнители» можно предложить следующее поурочное планирование, разработанное по учебнику Семакина (9 класс) [9].

Таблица 2. – Основные темы

Согласно с данным поурочным планированием на изучение раздела «алгоритм и исполнители» в 9 классе по программе И.Г. Семакина отводится 10 учебных часов, из которых 5 посвящены теории и 5 практическому освоению учебной среды программирования. Учащиеся на примерах знакомятся с базовыми алгоритмическими конструкциями, тем самым на данном этапе закладываются первые навыки, необходимые для дальнейшего совершенствования в области освоения более сложных сред программирования.

В конце освоения раздела предусмотрен контроль знаний, включающий в себе проведение контрольной работе в форме, соответствующей уровню подготовки учащихся и оптимальностью использования того или иного метода контроля.

Для сравнения нужно рассмотреть поурочное планирование, составленное на основе другой авторской программы – это программа Н.Д. Угриновича. По ее основе составлено поурочное планирование предмета «Информатика и ИКТ», а именно раздела «алгоритм и исполнители» для 9 класса базового уровня. [12]

Таблица 3. – Темы и  программное обеспечение

Первое отличие поурочного планирования по учебнику Н.Д. Угриновича от планирования по программе И.Г. Семакина заключается в количестве часов, отводимое на изучение этого довольно объемного и сложного для понимания раздела школьной программы – их всего 7, включая и контроль знаний. Этого явно недостаточно для глубокого и детального изучения материала, но вполне хватает для поверхностного знакомства с алгоритмами и их конкретном представлении на языке программирования.

Второе существенное отличие данной программы, как было отмечено раньше, это использование с самого начала обучения довольно сложной среды объектно-ориентированного программирования - Visual Basic 2005, что также вызывает дополнительные сложности у учащихся. Также параллельно с Visual Basic 2005 на уроках используется редактор блок-схем алгоритмов Block-diagram editor, что обеспечивает многосторонний подход для осмысления учащимися понятия структуры алгоритма, что в свою очередь обеспечивает лучшее понимания этапов работы программы, тем самым помогает понять логические основы программирования.

В конце раздела также предусматривается контрольная работа, в форме наиболее оптимальной для учащихся.

Заключение

В ходе проведенного исследования был осуществлен теоретический анализ учебников и литературных источников по теме, который позволяет сделать следующие выводы.

Раздел «Алгоритм и исполнители» в различных учебных пособиях освещен по разному, но несмотря на это в данной курсовой работе удалось представить необходимый минимум учебного материала, который подлежит обязательному рассмотрению. В дальнейшем приводится подтверждение целесообразности такого выбора в соответствии с образовательным стандартом и требованиями к знаниям учащихся, заключенными в нем. В связи с этим все рассмотренные учебники раскрывают вопросы, связанные с рассмотрением понятий – алгоритм, свойства алгоритма, исполнитель, алгоритма, система команд исполнителя, формы представления алгоритма, базовые алгоритмические конструкции, программа, среда программирования и т.д. Важным является на данном этапе рассмотрение различных исполнителей алгоритма, в том числе человека и компьютера.

На основе анализа различной литературы доказывается необходимость рассмотрения такой формы представления алгоритма как блок-схема, так как она помогает обеспечить структурное представление алгоритма, что играет немаловажную роль при формировании алгоритмического мышления.

Также можно сделать вывод, что теоретическое изучение алгоритмизации и программирования малоэффективен. Поэтому возникает необходимость преставления алгоритмов с помощью специально разработанного языка; на ранних этапах для подкрепления теоретических сведений наиболее оптимальным является изучение школьного алгоритмического языка.