Методические рекомендации по изучению темы: «Элементы программирования»

Методическое мастерство учителя информатики должно быть направлено на то, чтобы не потерять главные цели изучения предмета: общеобразовательные, развивающие и прагматические.

Программирование — это раздел информатики, задача которого — разработка программного обеспечения ЭВМ. [12].

В узком смысле слово «программирование» обозначает процесс разработки программы на определенном языке программирования. Разработку средств системного ПО и систем программирования принято называть системным программированием; разработку прикладных программ называют прикладным программированием. По этому принципу делят программистов на системных и прикладных, в зависимости от типа создаваемых ими программ.

Существуют различные парадигмы программирования, и преподавание каждой из них имеет свои особенности. К основным парадигмам программирования относятся:

• * процедурное программирование;
• * логическое программирование;
• * функциональное программирование;
• * объектно-ориентированное программирование.

Классической, универсальной и наиболее распространенной является процедурная парадигма. Наибольшее количество существующих языков программирования относятся к этой линии. Поэтому чаще всего в учебных заведениях изучается процедурное программирование. А наиболее часто изучаемыми в школе языками программирования являются Паскаль и Бейсик. В дальнейшем под словом «программирование» мы будем подразумевать именно процедурную парадигму. 12].

Процесс изучения и практического освоения программирования можно разделить на три части:

• * изучение методов построения вычислительных алгоритмов;
• * изучение языка программирования;
• * изучение и практическое освоение определенной системы программирования.

Достаточно хорошо известна методика изучения языков программирования с целью практического их освоения. Эта методика опирается на структуру самого объекта изучения — языка программирования.

Языки программирования делятся на две группы:

• * машинно-ориентированные: Автокоды, Ассемблеры;
• * языки программирования высокого уровня (ЯПВУ).

В настоящее время практически все программисты пользуются языками высокого уровня. Даже такие системные программные продукты, как трансляторы, операционные системы и др., составляются на языках высокого уровня (обычно для этого используют язык Си). 6].

На любом языке программирования алгоритм решения задачи представляется через совокупность команд. Что такое команда на машинном языке, демонстрируется на примерах учебных компьютеров. В ЯПВУ одна команда определяет уже не одну операцию процессора, а, в общем случае, множество. Поэтому к командам ЯПВУ более подходит термин «оператор».

Важнейшим оператором является оператор присваивания. В ЯПВУ оператор присваивания записывается практически так же, как в алгоритмическом языке команда присваивания.

В ЯПВУ одним оператором представляются целые алгоритмические структуры: ветвление, цикл. Правда, такое есть не во всех языках (например, нет в стандартном Бейсике). Языки, в которых имеются структурные операторы, принято называть структурными языками. К их числу относятся Паскаль и Си.

Изучение языков программирования высокого уровня в базовом курсе должно носить только ознакомительный характер. Но использовать для этого какой-то учебный язык, учебную систему программирования, совсем не обязательно. Реальные ЯПВУ можно изучать с разной степенью подробности. Освоение же работы в современных системах программирования на таких языках не вызывает больших затруднений.

Наиболее целесообразно для начального знакомства с языками программирования использовать язык Паскаль. Язык Паскаль был создан в 1971 г. Никлаусом Виртом как учебный язык. Основной принцип, заложенный в нем, — это поддержка структурной методики программирования. Этот же принцип лежит в основе учебного алгоритмического языка (АЯ). По сути дела, расхождение между АЯ и Паскалем состоит в следующем: АЯ — русскоязычный, Паскаль — англоязычный; синтаксис Паскаля определен строго и однозначно в отличие от сравнительно свободного синтаксиса АЯ.

Конечно, учитель может выбрать и язык Бейсик из-за привычки к нему или при отсутствии системы программирования на Паскале. Но в этом случае возникают серьезные методические проблемы: как аккуратно отразить концепцию типов данных и структурную методику программирования на Бейсике? В принципе, известно, как это делать, но для неопытного учителя это может оказаться проблемой.

Поскольку в базовом курсе ставится только лишь цель первоначального знакомства с программированием, то строгого описания языка программирования не требуется. Основной используемый метод — демонстрация языка на примерах простых программ с краткими комментариями. Некоторые понятия достаточно воспринять ученикам на «интуитивном» уровне. Наглядность такого языка, как Паскаль, облегчает это восприятие. Кроме того, пониманию помогает аналогия между Паскалем и русскоязычным алгоритмическим языком. Для выполнения учениками несложных самостоятельных заданий достаточно действовать методом «по образцу».

Учитель может задуматься над проблемой: как лучше связать изучение методов построения алгоритмов работы с величинами и языка программирования. Здесь возможны два варианта:

• 1) сначала рассматриваются всевозможные алгоритмы, для описания которых используются блок-схемы и АЯ, а затем — правила языка программирования, способы перевода уже построенных алгоритмов в программу на этом языке;
• 2) алгоритмизация и язык программирования осваиваются параллельно.

В учебнике [15] используется первый подход, в учебниках [6, 12] использован второй подход. В курсе А. Г. Кушниренко [14] учебный алгоритмический язык доведен до уровня языка программирования, реализованного в системе КуМир. В этом случае алгоритмизация и программирование осуществляются в единой языковой среде.

Опыт показывает, что теоретическое изучение алгоритмизации и программирования, оторванное от практики, малоэффективно. Желательно, чтобы ученики как можно раньше получили возможность проверять правильность своих алгоритмов, работая на компьютере. А для этого им нужно знакомиться с языком программирования, осваивать приемы работы в системе программирования. Метод последовательного изучения алгоритмизации и языка программирования приемлем лишь в «без машинном» варианте.

Даже при использовании компьютера, на первом этапе рекомендуется не отказываться от ручной трассировки алгоритма. Этот прием помогает ученикам «почувствовать» процесс исполнения, увидеть свои ошибки, допущенные в алгоритме. Когда же они станут более опытными программистами, например, осваивая профильный курс программирования в старших классах, тогда можно будет отказаться от ручной трассировки.

Обучение программированию должно проводиться на примерах типовых задач с постепенным усложнением структуры алгоритмов. По признаку алгоритмической структуры их можно классифицировать так:

• * линейные алгоритмы: вычисления по формулам, всевозможные пересылки значений переменных;
• * ветвящиеся алгоритмы: поиск наибольшего или наименьшего значений из нескольких данных; сортировка двух-трех значений; диалог с ветвлениями;
• * циклические алгоритмы: вычисление сумм и произведений числовых последовательностей, циклический ввод данных с последовательной обработкой.

Такая последовательность задач рассматривается в учебнике [6] и предлагается в списке заданий для самостоятельного выполнения.

Таким образом, содержание базового курса информатики соответствует стандарту образования по информатике и ИКТ. При ведении предмета «Информатика и ИКТ» учитель должен руководствоваться принципами: принцип инвариантности, демонстрации. Используя демонстрационный экран, учитель показывает различные учебные элементы содержания курса (новые объекты языка, фрагменты программ, схемы, тексты и т. п.). Лабораторная работа (фронтальная). Практикум (или учебно-исследовательская практика). Тема «Основы программирования» включает в себя следующие основные вопросы: Языки программирования, их классификация. Правила представления данных. Правила записи основных операторов: ввода, вывода, присваивания, ветвления, цикла. Правила записи программы. Этапы разработки программы: алгоритмизация — кодирование — отладка — тестирование. Подпрограммы: процедуры и функции. Массивы (таблицы) как способ представления информации. Обрабатываемые объекты: цепочки символов, числа, списки, деревья, графы.