МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ОСНОВАМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРАФИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОГРАММЫ PASCALABC

Статья опубликована в рамках: Международной научно-практической интернет-конференции «Актуальные проблемы методики обучения информатике в современной школе» (Россия, г.Москва, МПГУ,16 — 17 февраля 2016г.)

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ОСНОВАМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРАФИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРОГРАММЫ PASCALABC

Каменский Олег Геннадьевич
МБОУ СОШ с УИОП №22
Россия, г.Химки
e-mail: oleg.scout@gmail.com

В условиях развития информационного общества, изменения характера и видов профессиональной деятельности всё больше возникает необходимость реализации новой идеологии построения  современного общего образования. Введение Федеральных государственных образовательных стандартов общего образования устанавливает приоритеты, ориентированные не только на достижение предметных образовательных результатов но и на развитие личностных и метапредметных образовательных результатов. Организация учебного процесса должна не только предоставлять обучаемому определённую сумму знаний, но и стимулировать и активно развивать способности к самостоятельному мышлению.

Наибольшим потенциалом для решения поставленных задач обладает предмет «Информатика», как динамично развивающийся, изучающий закономерности протекания и управления информационными процессами в системах различной природы, помогающий обучаемому понять основу, законы и движущие силы информационных процессов и информационного общества. Большим потенциалом для развития самостоятельное мышления обладают смежные темы «Алгоритмы» и «Основы программирования».

Развитие аналитического мышления, умение разбивать сложные действия на цепочку взаимосвязанных простых шагов, умение обнаруживать и устанавливать причинно-следственные связи  приводит к развитию критического мышления, способности построения алгоритмов действия в жизненных ситуациях, рассчитанных на достижения конкретных целей.

Многолетний опыт преподавания этого предмета выявляет определённые проблемы в освоении обучающимися тем «Алгоритмы» и «Основы программирования», которые могут в определённой степени решаться при использовании метода визуализации.  В теме «Алгоритмы» успешность освоения материала темы гораздо выше при использовании в записи алгоритмических конструкций блок-схем, чем при записи на алгоритмическом языке. С блок-схемами обучаемые легче справляются с построением сложных алгоритмических конструкций поскольку в визуальном представлении можно видеть задачу «целиком»  при этом разбивая её на подзадачи в рамках одного визуального поля. Уже решённая таким образом задача легко переписывается на алгоритмический язык.

В теме «Основы программирования» используется какой-либо язык программирования, причём практически всегда программа пишется в текстовом режиме. Среди учительского сообщества  эта тема считается одна из сложных тем школьного курса информатики. Обучающимся эта тема зачастую  неинтересна и найдутся среди всех лишь единицы, которые заинтересуются программированием. Основные причины состоят в следующем:

  1. в программе пишутся команды и обучаемому сложно представить сразу конкретный результат действия именно этой команды;
  2. результат работы программы, как правило, отображается в текстовом формате;
  3. однотипность и скучность задач, предлагаемых в школьном курсе по этой теме.

Автор данной статьи несколько лет назад ввел в практику обучения основам программирования элементы визуализации. Используемая для этих целей среда программирования PascalABC имеет возможность отображать результат действия программы в отдельном окне в графическом виде. Текущая версия этой среды — PascalABC.NET позволяет программировать в различных стилях: структурное программирование, объектно-ориентированное программирование, функциональное программирование. Важной особенностью является наличие в этой среде встроенных средств обучения языку и задачника, исполнители Робот и Чертёжник, которые дают задания в графическом виде и программа, написанная обучающимся, выполняется пошагово тоже в графическом виде.

При использовании графических возможностей этой среды у обучающихся повышается усваимость материала, даже у тех, которым трудно даётся обучение по другим темам и по другим школьным предметам.

Методика основывается на пошаговом усложнении алгоритмических конструкций решаемых задач, причём каждый шаг и каждая новая задача визуально может отображаться по разному. Сначала обучаемому предлагается самая простая задача — открыть графическое окно заданного размера и цвета (всего 2 оператора языка), затем отобразить простейшие фигуры — точка, линия, круг, прямоугольник. «Рисование» фигур осуществляется по фиксированным значениям координат графического окна, что в случае осмысленного сложного рисунка требует предварительного наброска на бумаге для вычисления координат всех фигур.  В этих заданиях отрабатывается простая алгоритмическая конструкция — следование. Следующий шаг подразумевает отказ от фиксированных координат фигур, которые заменяются текущими значениями переменных. Отрабатывается конструкция «цикл», сначала «рисованием» определённого количества одной фигуры, сдвинутой на заданный шаг, затем произвольного количества до достижения границы графического окна. Задания получаются относительно простые, но возможность неограниченного творчества обучающихся приводит к большому интересу, соответственно к большой степени усвоения материала. Как правило на этой ступени обучаемые знают наизусть очень многие операторы языка. Используя возможность отображения значения переменных в графическом окне обучаемые могут в графическом виде представлять уравнения математических функций, решения при конкретных значениях входных переменных и изображать график этой функции.

На последнем шаге используется принцип рисования фигуры и, после временной паузы, повторного рисования её но цветом фона. Таким способом получаем анимацию. Простой цикл отображает фигуру, движущуюся по графическому окну. Используя вложенные циклы и процедуры можно задавать любую траекторию любого количества фигур, а с алгоритмической конструкцией «ветвление» изображать сталкивание фигур. При правильном разбиении алгоритмической конструкции задачи на небольшие подзадачи даже не очень успешные обучающиеся справляются с довольно сложными заданиями. Так учениками обычного 9 класса были написаны программы, графически отображающие модели движения и столкновения физических тел и небольшой мультфильм с загорающимися звёздами, растущим месяцем и падающим снегом, который засыпал снеговика и домик.

Так, почти в игровой форме, обучаемые успешно осваивали две, традиционно считающиеся трудными, темы «Алгоритмы» и «Основы программирования». Визуализация, быстрая обратная связь в графической форме, решение задач со свободно выбираемой формой ответа является мощным стимулом к творческому самостоятельному обучению и приводит к желанию самому творить с тем инструментарием, который они должны освоить по учебной программе. Когда сформулирована задача и обучающийся визуально представляет нужный результат, тогда он и развивает аналитическое и алгоритмическое мышление в той степени и с той скоростью на которую он способен.

Большие возможности математического и графического моделирования среды программирования PascalABC позволяют решать задачи из других предметных областей, таких как математика, физика.

Предлагаемая методика может способствовать развитию мотивационных, операционных и когнитивных ресурсов личности, обеспечивать достижение личностных, метапредметных и предметных результатов, соответствующим актуальным и перспективным  образовательным потребностям личности, общества, государства.

Отправить ответ

Уведомить о
avatar
Sort by:   newest | oldest | most voted
Т.Б. Захарова

Уважаемый Олег Геннадьевич! Спасибо Вам большое за Ваш интересный опыт, который, безусловно, полезен нашим коллегам. Сегодня уже немало работ по совершенствованию методики обучения алгоритмизации и программированию, но, на мой взгляд, Ваш оригинальный подход заслуживает особого внимания.

А.В. Горячев

Олег Геннадьевич, подскажите, пожалуйста, переходите ли вы к последующему обучению выполнения заданий на программирование без использования графических возможностей, подобных заданиям на ЕГЭ?

О.А. Козлов

Уважаемый Олег Геннадьевич! Искренне поддерживаю Ваш подход к изложению этих тем. Подобный опыт был и у меня, он изложен в докторской диссертации и учебниках. Графика здорово выручает и помогает. Ваши методические рекомендации могут быть полезны многим учителям. Успехов!

С.Ю. Сафронова

Действительно, использование графических возможностей языка программирования при изучении основных алгоритмических конструкций способствует лучшему их усваиванию. Учащиеся более заинтересованы, усидчивы. Мы также используем данную методику, а потом переходим на программирование задач из курса алгебры и геометрии, предварительно согласовав их с учителем математики. В таком варианте ребята видят практическое применение языка для решения математических задач.

С.В. Вабищевич

А как Вы знакомите учащихся с массивами?

wpDiscuz