Методика по преподаванию раздела «Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы

Методика по преподаванию раздела «Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы

• Введение
• Глава 1. Теоретические аспекты проблемы преподавания раздела «Программирование в среде Scratch»
• 1.1 Особенности обучения младших школьников программированию
• 1.2 Анализ существующих методик обучения младших школьников программированию
• Выводы по Главе 1
• Глава 2. Разработка методики преподавания раздела «Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы
• 2.1 Программирование в среде Scratch
• 2.2 Методика по преподаванию раздела «Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы
• 2.3 Рекомендации по организации работы младших школьников в программе Scratch
• Выводы по Главе 2
• Заключение

преподавание программирование младший школьник Информатика рассматривается как важнейший компонент общего образования современного человека, играющий значимую роль в решении одной из приоритетных задач образования — формировании целостного мировоззрения, системно-информационной картины мира, учебных и коммуникативных навыков и основных психических качеств детей. Практически все концепции реформирования общеобразовательной школы основываются на широком внедрении компьютерных технологий в учебный процесс. В этой связи большинство специалистов сходятся на необходимости реализации в начальной школе пропедевтического курса информатики, начала ее изучения с младшего школьного или дошкольного возраста.

Значительный вклад в разработку вопросов становления информатики на пропедевтическом уровне внесли С. А. Бешенков, В. И. Варченко, Ю. М. Горвиц, А. В. Горячев, Е. Н. Зворыгина, А. Л. Камбурова, А. Ю. Кравцова, Я. Б. Марголис, Н. В. Матвеева, А. Т. Паунтова, Ю. А. Первин, М. А. Плаксин, А. Л. Семенов, Н. И. Суворова, М. С. Цветкова, Е. Н. Челак, А. В. Хуторской и др. Начальный этап обучения информатике носит развивающий характер и призван заложить основы общей информационной культуры школьников, дать первоначальные представления об информации и информационных процессах в окружающем мире, стать основой интеграции предметов начальной школы.

Однако, несмотря на накопленный опыт обучения информатике в начальной школе, вопросы, связанные с влиянием пропедевтического курса информатики на учебный процесс в целом, и вытекающие отсюда проблемы отбора содержания обучения и методов формирования учебно-познавательной деятельности на уроках информатики остаются недостаточно исследованными. В этом случаи владение хотя бы начальными навыками компьютерного моделирования и программирования значительно повышает эффективность использования компьютера. Овладение такими навыками, по мнению шведского общественный деятеля и педагога А. Кея, должно произойти как можно раньше, чтобы направлять и поддерживать процесс мышления. Возникает проблема выбора языка, наиболее подходящего для раннего вхождения в программирование. Основными требованиями к языку программирования будут:

— простота изучения и, возможность его изучения в начальной школе;

— возможность использовать язык не только для составления «игрушечных» программ, но и для решения сложных задач моделирования с использованием динамической графики;

— объективная ориентированность.

В настоящее время предлагаются многочисленные варианты для образовательных программ, разрабатываются программно-методические комплексы. Тем не менее, единства в понимании предмета, целей и места информатики как учебной дисциплины в школьном образовании не существует за исключением старших классов.

Среди множества языков и сред программирования названным критериям отвечает Scratch, разработанный в Массачусетском технологическом институте (США). Эта среда обладает всеми перечисленными и многими интересными свойствами.

В данной курсовой работе, обращается внимание, на то что, Scratch разрабатывался как новая учебная среда для обучения школьников программированию и позиционировался авторами как альтернатива культуре PhotoShop. К настоящему времени накоплен немалый опыт в методике преподавания Scratch в начальной школе. Scratch может использоваться в различных формах: в школах, музеях, центрах дополнительного обучения, дома. Он создавался для учеников 8 — 16 лет, но и дети более раннего возраста могут работать над Scratch проектами вместе с родителями или старшими братьями или сестрами.

Объект исследования — процесс обучения информатике в начальной школе и дошкольных учреждениях.

Предмет исследования — методика изучения языка программирования Scratch для младших школьников.

Цель курсовой работы — разработка методики преподавания раздела «Программирование в среде Scratch» для младших школьников.

Для достижения цели работы определен ряд задач:

1) Определение особенностей обучения младших школьников программированию;

2) Анализ существующих методик обучения младших школьников программированию;

3) Разработка методики преподавания раздела «Программирование в среде Scratch»

Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: теоретический анализ психолого-педагогической и методической литературы по проблеме исследования; анализ школьных программ основ информатики, учебных и учебно-методических пособий по информатике для начальной школы; изучение и анализ педагогического опыта, инновационных технологий; беседы с учителями начальных классов и учащимися; наблюдение за ходом учебного процесса и деятельностью учащихся на уроках информатики в начальных классах Курсовая работа состоит из введения, двух глав и заключения, содержит список литературы.

Глава 1. Теоретические аспекты проблемы преподавания раздела «Программирование в среде Scratch»

1.1 Особенности обучения младших школьников программированию

Информатизация начального образования на современном этапе является актуальным социально-востребованным процессом, важнейшим элементом изменяющейся парадигмы начального образования.

Образовательный стандарт начальной школы пока не декларирует идею начала изучения информатики 1 сентября в 1 классе, но тенденции снижения стартового возраста в обучении информатике школьников реализуются сегодня не только в многочисленных научных исследованиях (достаточно посмотреть публикации в журнале «Информатика и образование» и его приложениях), но и в руководящих методических и административных документах. Можно выделить две задачи обучения информатике в школе: формирование стиля мышления учащихся и совершенствование частных предметных методик. Мы при этом хотим отметить, что формирование мышления — одна из основных функций школы, а мышление ученика начинает складываться в начальной школе.

Наибольшее противоречие в складывающейся ситуации состоит в том, что от ребенка, пришедшего в первый класс, уже сразу требуется достаточно высокий уровень развития логического мышления, необходимый для успешного усвоения программы. В этой связи довольно часто в последние годы при выявлении готовности будущих первоклассников к школе их проверяют на уровень развития логического мышления уже в процессе приема в первый класс. Низкий уровень этого развития может привести к отказу в приеме ребенка в классы с насыщенными программами обучения, в гимназические классы. Причина в том, что недостаточная развитость логической сферы первоклассника в течение первого года обучения создаст ему большие трудности в обучении, и трудности эти не уменьшатся с переходом в следующие классы, а будут увеличиваться.

Психологическая наука говорит, что возраст младшего школьника приходится на сенситивный период, когда он способен сознательно осуществлять частично-поисковую деятельность. Это хорошо сочетается с использованием метода проектов, который особенно эффективен при внеурочной форме обучения и способствует усвоению знаний путем разрешения проблемных ситуаций.

Специальная педагогическая работа по формированию развитию логико-алгоритмического и алгоритмического мышления детей младшего возраста дает благоприятный результат, повышая в целом уровень их способностей к обучению в дальнейшем. Многочисленные психологические исследования доказывают, что тот тип интеллекта, который складывается к 7−8 классу, качественно изменить уже практически невозможно. Те интеллектуальные способности, которые не достигли к этому возрасту определенного уровня развития, не будут в дальнейшем развиваться сами по себе, по мере взросления школьника, а постепенно подавляются окончательно. В более старшем возрасте никаких принципиально новых интеллектуальных операций в системе мыслительной деятельности человека уже не возникает. При организации систематического педагогического воздействия на формирование и развитие логико-алгоритмического и алгоритмического мышления соответствующие интеллектуальные операции могут быть сформированы у ребенка в младшем школьном возрасте. Становление и активизация «сильного мышления» у ребенка интеллектуализирует его познавательную деятельность, делает ее активно-поисковой, формирует творческое и деятельностное отношение к действительности. Ребенок чувствует себя уверенно в различных отношениях с окружающим миром.

Анализ психолого-педагогической литературы показал, что во многих работах логическое мышление характеризуется способностью к оперированию понятиями, суждениями и умозаключениями, а его развитие сводится к развитию логических приемов мышления.

Логическое мышление определяется как способность и умение ребенка младшего школьного возраста самостоятельно производить: простые логические действия: анализ, синтез, сравнение, обобщение; составные логические операции: построение отрицания, доказывание как построение рассуждения, опровержение как построение рассуждения; использование для выполнения этих операций индуктивных и дедуктивных логических схем.

Изучение психолого-педагогической литературы дало основание сделать вывод, что, хотя проблема организации формирования и развития логико-алгоритмического мышления в педагогической и психологической теории до сих пор не нашла единого решения, практически все исследователи единодушны в том, что в практике обучения целенаправленная работа по формированию и развитию логико-алгоритмического мышления младших школьников необходима и должна носить системный характер.

Для эффективного формирования и развития логико-алгоритмического и алгоритмического мышления на уроках информатики учеников начальных классов необходимо использовать специальную систему заданий, которую можно включать в учебный процесс при изучении различных учебных предметов дополнительно к учебникам. При этом сама система заданий должна учитывать специфику восприятия и мышления детей младшего школьного возраста. Только в этом случае можно говорить о том, что она соответствует личностно ориентированному подходу к обучению.

Навыкам работы с какими-то конкретными приложениями обучить учащихся начальных классов особой сложности не представляет: они с раннего детства «дружат» с компьютером, к школе уже достаточно уверенно запускают игры, а то и в Интернет могут что-то посмотреть. Но те психологические особенности, которые свойственны этому возрасту позволяют сделать большой шаг в развитии логико-алгоритмического и алгоритмического мышления у учащихся начальных классов. Не сделав этого мы, во-первых, ограничим их возможности по дальнейшему освоению сложной учебной информации, а, во-вторых, сократим для себя контингент выпускников средней школы, который сможет осваивать специальности, связанные с разработкой и использованием IT-технологий.

В современной психологии отмечается значительное влияние изучения основ алгоритмизации на развитие у обучаемых логического, алгоритмического (операционного) и творческого мышления. Информатика вместе с математикой и лингвистикой закладывает в образовании как бы опорный треугольник главных проявлений человеческого интеллекта: способность к обучению, рассуждению и действию.

Важнейшую роль в курсе информатики играет развитие у обучаемых способности к действию на основе сформированного у него алгоритмического стиля мышления. Человек, живущий в современном информационном обществе, должен обладать алгоритмическим мышлением. Формирование алгоритмического мышления всегда было важнейшей задачей курса информатики Следует отметить, что многие видят в информатике предмет, в котором преподаватель должен научить обучаемых пользоваться современными информационными технологиями. Несомненно, что это очень важно. Но при изучении основ алгоритмизации формируется системно-информационная картина мира, формируются навыки выделения объектов, процессов и явлений, понимания их структуры, и, что самое главное, вырабатывается умение самостоятельно ставить и решать задачи.

Системы-Исполнители представляют собой интегрированные оболочки для начального обучения по теме «Алгоритмы и исполнители» в школьном курсе информатики. Однако в школе на данную тему отводится недостаточно времени, нет возможности организовать индивидуальную работу. Поэтому необходимо детям освоить исполнителя, который выполняет программу, которая вводится в текстовом редакторе. Все действия исполнителя отображаются на экране.

На примере любого исполнителя детям дается возможность составления и решения разных типов задач по темам: «Исполнитель и его команды», «Процедуры», «Функции», «Циклы», «Условные операторы», «Переменные», «Арифметические выражения», «Логические операции и логические переменные», «Глобальные переменные», «Операторы ввода и вывода» и др. Учебный исполнитель предназначен для того, чтобы без участия человека сажать цветы в подготовленные для них грядки.

Например, в программе «Исполнитель», Робот-исполнитель изображен в виде машинки, которая ездит по полю. Поле размечено на квадраты, каждый из которых может быть: 1) свободным местом; 2) грядкой или 3) стенкой.

Робот может переходить из клетки в клетку по грядкам или по свободным клеткам, ходить по клумбам с цветами запрещается. Он должен посадить цветы на всех грядках и вернуться на Базу, обозначенную значком, для пополнения запасов.

В начальной школе применяются различные образовательные программные оболочки для изучения языка программирования Лого, которые позволяет программировать максимально легко и просто. Наличие визуального исполнителя позволяет сразу видеть результат выполнения программы, что очень важно при обучении программированию младших школьников. Имеется возможность писать команды, как на английском, так и на русском языке. Такие программы могут использоваться для обучения основам программирования детей как младшего, так и среднего школьного возраста. Рекомендуется использовать такие программные продукты как базовый для пропедевтического курса программирования в начальной школе (3−4 класс), а также в 5−7 классах, возможно в рамках факультативных курсов или в кружковой работе.

Такие оболочки обладают замечательными особенностями, которые позволяют начать программировать легко и непринуждённо.

— Встроенный интерпретатор языка устраняет необходимость скачивать и устанавливать дополнительные программы.

— Выполнение можно замедлить и остановить в любое время.

— Мощный редактор команд с подсветкой синтаксиса, нумерацией строк и многим другим.

— Холст с результатами работы программы может быть сохранен как изображение или распечатан.

— Холст имеет функцию переброса Черепашки на другой край, когда она достигнет первого.

— Контекстная подсказка по всем командам.

— Имеется диалог с сообщениями об ошибках, облегчающий процесс отладки.

Предполагается уже в начальной школе, после того, как дети «понажимают кнопки», начнут уверенно чувствовать себя за компьютером, поиграют и порисуют, плавно подойти к вопросу: «А как это все устроено и как оно все работает?».

В это время рассказывается, что описанием всех программ, их «проектом» является алгоритм. Дается несложное определение алгоритма, приводятся примеры из кулинарии, на свойствах алгоритмов можно не задерживаться, приводятся формы представления алгоритмов, а затем происходит выход на стандартную методику изложения раздела «Алгоритмизация».

Примерное содержание раздела «Алгоритмизация» выглядит так:

— Общие сведение об алгоритмах.

— Понятие о разработке алгоритмов

— Организация циклических процессов

— Разработка алгоритмов с использованием базового набора структур.

Разработка алгоритмов сложных процессов по методу пошаговой детализации алгоритма. Особое внимание уделяется исполнению алгоритмов, оформлению на доске и в тетради пошаговое исполнение алгоритма, результаты проверки условий. Для завершающей работы по разработке алгоритмов используется компьютерный исполнитель алгоритмов, с помощью которого можно будет по шагам или целиком исполнять на компьютере алгоритм. Это могут быть и любые исполнители.

После урока, посвященному разработке алгоритма, проводится как минимум один урок для его исследования с различными исходными данными. При этом существует необходимость анализа и разбора с детьми влияния отдельных переменных на ход исследуемого процесса.

Наибольшую трудность составляет подбор задач для поддержания раздела алгоритмизации и программирования, возможно воспользоваться опытом преподавания этого раздела на других ступенях обучения, а так же любыми наработками, работами коллег, опубликованными в различных научных изданиях. Очень важна систематизация такого материала.

Но наибольший интерес для детей представляет выполнение, в том числе и совместное, в составе небольшого коллектива, некоторого проекта, отнесенного к понятной детям области учебы или окружающего их мира.

Учебные исполнители алгоритмов являются традиционно применяемым дидактическим средством при изучении алгоритмов, которое широко использовал ещё академик А. П. Ершов в первом варианте курса информатики.

Учебный исполнитель должен удовлетворять условиям:

1. Исполнитель должен работать «в обстановке».

2.Исполнитель должен имитировать процесс управления некоторым реальным объектом, например роботом, черепахой, чертежником и др.

3.В системе команд исполнителя должны быть представлены все основные структурные команды управления — циклы, ветвления.

4.Исполнитель должен позволять использовать вспомогательные алгоритмы (процедуры).

На таком исполнителе можно обучать структурной методике алгоритмизации, что является главной целью обучения по разделу алгоритмизации.

Изучая работу любого исполнителя алгоритмов, учителю следует привести его характеристики, совокупность которых называется архитектурой исполнителя. К ним относятся:

— среда, в которой работает исполнитель;

— режим работы исполнителя;

— система команд исполнителя;

— данные, с которыми работает исполнитель.

Далее рассмотрим более подробно существующие методики обучения программированию учащихся начальной школы.

1.2 Анализ существующих методик обучения младших школьников программированию

Алгоритмизация как часть программирования является основным, центральным элементом содержания курса информатики. Однако объём её изучения ее остается дискуссионным, что связано как с важностью осуществления фундаментализации курса, так и с необходимостью проведения профориентации на профессию программиста. Поэтому изучение алгоритмизации имеет два аспекта: развивающий и программистский. Развивающий аспект связан с необходимостью развития алгоритмического мышления учащихся как необходимого качества личности современного человека. Программистский аспект носит преимущественно профориентационный характер и связан с необходимостью показа учащимся содержания деятельности программистов.

Учащиеся знакомятся с понятиями алгоритма и исполнителя алгоритмов. В первом учебнике по информатике (Основы информатики и вычислительной техники: Пробное учеб. пособие для сред. учеб. заведений: В 2 ч. / Под ред. А. П. Ершова и В. М. Монахова, — М.: Просвещение, 1985;1986.) алгоритмизации отводилось центральное место, а в качестве исполнителя алгоритма выступал человек. Такой прием давал возможность формировать понятие формального исполнителя алгоритма, позволял учащимся ощутить себя исполнителем алгоритма и находить ошибки в алгоритмах. В то время это обеспечивало изучение информатики в безмашинном варианте.

Применение у младших школьников «взрослых» языков программирования не является целесообразным, поскольку у детей еще слабые навыки абстрактного мышления, необходимые для полноценного программирования, т. е. необходимо использовать языки и среды программирования, специально разработанные для обучения младших школьников, с учетом психофизиологического и интеллектуального развития детей — учебные языки программирования, большинство из которых являются начальным или промежуточным звеном перед работой в средах программирования профессионального уровня.

Ещё в конце 1960 годов американским педагогом и программистом С. Пейпертом для обучения детей алгоритмизации был разработан специальный учебный язык программирования ЛОГО, в состав которого входил исполнитель Черепашка, позволявший изображать на экране компьютера чертежи и рисунки, состоящие из отрезков прямых линий. Система команд Черепашки включала в себя команды: вперед, назад, налево, направо, поднять хвост, опустить хвост (Черепашка рисует хвостом, когда он опущен). Язык ЛОГО имел основные структурные команды и позволял обучать структурной методике программирования. Большим методическим достоинством исполнителя Черепашка являлась его наглядность в процессе выполнения команд.

Группой академика А. П. Ершова для обучения программированию был разработан язык Робик, в котором использовалось несколько различных исполнителей. Дальнейшее развитие идей академика А. П. Ершова по обучению алгоритмизации нашло в учебнике А. Г. Кушниренко, в котором основным методическим приёмом стало использование учебных исполнителей Робота и Чертежника. Робот предназначен для перемещения по полю из клеток с разными стенками и выполнению при этом различных заданий: закрашивать клетки, измерять температуру и радиацию. Причем Робот управляется компьютером, который подает ему управляющие команды, и получает от него ответы на запросы о текущей обстановке. Таким способом осуществляется идея обратной связи, что позволяет создавать для управления работой исполнителя алгоритмы сложной структуры, содержащие циклы и ветвления.

Чертежник предназначен для выполнения в системе координат чертежей, графиков, рисунков, состоящих из прямолинейных отрезков. Его работа во многом подобна действиям Черепашки.

Языком описания для этих исполнителей является учебный алгоритмический язык (АЯ), основы которого разработал академик А. П. Ершов. В 1980 годах для учебных целей был создан язык Рапира. Под руководством Г. А. Звенигородского была разработана первая отечественная интегрированная система программирования «Школьница», ориентированная на обучение школьников. В 1987 году в Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова была создана учебная среда программирования на основе АЯ, которая затем была интегрирована в широко известный пакет учебного программного обеспечения КуМир.

В учебнике А. Г. Кушниренко компьютер рассматривается как универсальный исполнитель алгоритмов, для которого предлагаются типовые задачи по обработке численной и символьной информации.

В учебнике А. Г. Гейна линия алгоритмизации рассматривается по двум линиям — это использование учебных исполнителей алгоритмов, работающих «в обстановке», и обучение построению вычислительных алгоритмов в математическом моделировании. Исполнители алгоритмов, используемые в этом учебнике, во многом похожи на те, что описаны в учебнике А. Г. Кушниренко. Алгоритмы для решения вычислительных задач изучаются с использованием учебного исполнителя Вычислитель, для которого применяется язык программирования Бейсик в упрощенном варианте. Следует отметить, что в некоторых учебниках используются другие исполнители, например, Кенгуренок, ГРИС (графический исполнитель).

В учебнике И. Г. Семакина используется другой подход к теме алгоритмизации это кибернетический подход, в котором алгоритм трактуется как информационный компонент системы управления. Такой подход позволяет рассматривать в базовом курсе новую содержательную линию: «Информация и управление». В качестве исполнителя алгоритмов используется ГРИС. Иной подход к изучению линии алгоритмизации принят в учебниках, выпущенных под редакцией профессора Н. В. Макаровой. Алгоритмизации и программирование изучаются в них на примере работы в среде ЛогоМиры, которая представляет собой систему программирования, специально созданную для обучения младших школьников. В ней используется язык ЛОГО, а в качестве исполнителя — знакомая нам Черепашка.

Языки программирования для школьников:

LightBot — игрушечная среда для самых маленьких (можно использовать с 5−6 лет). Необходимо запрограммировать движение «виртуального» робота. Несмотря на простоту, с помощью LightBot можно не только формировать операционное мышление ребенка, но и изучать такие понятия программирования, как подпрограммы-процедуры.

RoboMind — простая среда программирования, которая позволяет начинающим программировать поведение «машинки"-робота. Здесь в доступной форме изучаются популярные методы программирования и основы «искусственного интеллекта». Робот может программироваться на разных языках.

Karel, Karel ++, Karel J. Robot — языка для начинающих, они используются для составления программ управления «роботом». Karel использует собственный язык программирования, Karel ++ - язык программирования C++, Karel J. Robot — версия Karel на Java.

Guido van Robot — роботом управляют с помощью программы (как в Karel J. Robot), за синтаксисом похожим на Python. Это свободно расширенная программа, работа с которой может быть началом к изучению любого языка программирования.

Greenfoot — учебная, объектно-ориентированное Java-среду, разработанное прежде всего в учебных целях. Greenfoot позволяет разрабатывать программы для моделирования и диалоговые игры.

Little Wizzard — среда программирования для детей, предназначенное для изучения основных элементов программирования в начальной школе. Используя только мышку, дети получают возможность составлять программы и изучать такие понятия, как переменные, выражения, ветвления, условия и логические блоки. Каждый элемент языка программирования представляет собой интуитивно понятный символ.

Peter — средство визуального программирования, предназначенный для простого и быстрого создания приложений для Windows 95/98/NT/ME/2000/XP. Принцип работы похож на разработку графической презентации с созданием программной структуры для управления объектами. Составление программы несколько напоминает составление головоломки из отдельных частиц.

Стрелка — программа — тренажер для развития алгоритмического мышления и формирования навыков составления управляющих алгоритмов. 21]

К возможностям Scratch относится проекция его ресурсов в психолого-педагогический и методический планы, то есть те его свойства, которые напрямую проистекают из наличных ресурсов. Наиболее существенны, возможности Scratch направленные на: изучение основ алгоритмизации; изучение объектно-ориентированного и событийного программирования; знакомство с технологиями параллельного программирования; моделирование объектов, процессов и явлений; организацию проектной деятельности, как единоличной, так и групповой; организацию научно-познавательной деятельности; установление межпредметных связей в процессе проектной и научно-познавательной деятельности; организацию кружковой работы с направленностью на художественное творчество.

Способности Scratch определяются как проявление его возможностей в отношении развития личностных качеств учеников. Потенциальность этой связи заключается в вероятностном характере объективации возможностей Scratch.

К наиболее значимым новообразованиям относятся: ответственность и адаптивность; коммуникативные умения; творчество и любознательность; критическое и системное мышление; умения работать с информацией и медиа средствами; межличностное взаимодействие и сотрудничество; умения ставить и решать проблемы; направленность на саморазвитие; социальная ответственность.

Таким образом, педагогический потенциал среды программирования Scratch позволяет рассматривать как перспективный инструмент (способ) организации междисциплинарной внеучебной проектной научно-познавательной деятельности школьника, направленной на его личностное и творческое развитие.

И, наконец, перечисленные особенности Scratch показывают влияние на развитие таких личностных качеств ученика: ответственность и адаптивность; коммуникативные умения; творчество и любознательность; критическое и системное мышление; умения работать с информацией и медиа средствами; межличностное взаимодействие и сотрудничество; умения ставить и решать проблемы; направленность на саморазвитие; социальная ответственность.

Таким образом, в качестве способов организации внеучебной проектной научно-познавательной деятельности школьника можно выделить:

1. использование среды программирования Scratch в качестве системообразующего элемента;

2. выполнение научно-познавательных и творческих проектов междисциплинарного характера;

3. работа над выполнением проектов в разновозрастных группах.

К наиболее существенным особенностям предлагаемой модели внеучебной деятельности относится:

1. выполнение проектов в среде программирования Scratch (с возможностью впоследствии перейти к другим средам);

2. возможность как индивидуальной, так и групповой работы (в том числе в разновозрастныхгруппах);

3. работу на выбранном уровне сложности;

4. отсутствие жесткого регламента, что предполагает возможную необязательность посещения занятий, выполнения заданий и т. п., т. е. индивидуальную образовательную траекторию для каждого ученика;

5. безотметочная система оценивания;

6. свободный выбор тематики работы;

7. доведение проекта до защиты как одно из наиболее важных правил;

8. возможность свободно обмениваться мнениями, как внутри своей группы, так и с коллегами;

9. равноправие «научных» и «творческих» проектов.

Выводы по Главе 1

Методика преподавания информатики в начальной школе является относительно новым направлением для отечественной дидактики. Хотя отдельные попытки обучения младших школьников и даже дошкольников имели место на раннем этапе проникновения информатики в школу, систематическое преподавание ведётся с начала 1990 годов. Ещё в 1980 году С. Пейперт разработал язык программирования ЛОГО, который был первым языком программирования, специально созданным для обучения детей младшего возраста. Работая на компьютере с этим программным средством, дети рисовали на экране различные рисунки с помощью исполнителя Черепашка. Через рисование они познавали основы алгоритмизации, а хорошая наглядность Черепашка позволяла обучать даже дошкольников. Эти эксперименты показали принципиальную возможность успешного обучения детей младшего возраста работе на компьютере, что в то время было достаточно революционным.

Психологи считают, что развитие логических структур мышления эффективно идёт до 11 летнего возраста, и если запоздать с их формированием, то мышление ребёнка останется незавершенным, а его дальнейшая учеба будет протекать с затруднениями.

Изучение информатики на раннем этапе обучения, наряду с математикой и русским языком, эффективно способствует развитию мышления ребенка. Информатика обладает большой формирующей способностью для мышления, и это необходимо всегда помнить учителю при планировании и проведении занятий.

Целесообразность привлечения программированного обучения и контроля в начальной школе не вызывает сомнения. Его преимущества: оперативность выявления качества знаний, широта сферы применения, стимулирование и активизация познавательной деятельности учащихся, экономия труда учителя, возможность осуществить дифференцированный подход, формировать у детей навык самостоятельной работы, контроля и самоконтроля, возможность адаптивного обучения и не только это — могут быть успешно использованы в обучении младших школьников.

Если сравнить программу Little Wizzard — и Scratch" мы приходим к выводу: что программа Scratch позволяет младшему школьнику самому составляет программу. Программа Little Wizard предназначена для обучения детей основам знаний о главных элементах реальных компьютерных языков. А при создании программ в Scratch не требуется написания текстов программ на формализованных языках программирования, так как здесь предоставлены все необходимые графические средства для изображения данных и структур управления. Совмещая графические блоки, можно создать программу и запустить ее на выполнение в той же самой среде Scratch.

Глава 2. Разработка методики преподавания раздела «Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы

2.1 Программирование в среде Scratch

Scratch — среда программирования, появившаяся относительно недавно, даёт возможность учащимся младшего и среднего школьного возраста создавать игры, фильмы, анимированные истории и многое другое. Программа Scratch в объектно-ориентированной среде «собирается» из разноцветных блоков команд так же, как собираются из разноцветных кирпичиков в конструкторах Лего различные объекты. Создание программ в Scratch происходит путём совмещения графических блоков в стеках. При этом блоки сделаны так, что их можно совмещать только в синтаксически верные конструкции, что исключает ошибки. Различные типы данных имеют разные формы блоков, подчеркивая совместимость / несовместимость объектов между собой. Имеется возможность внесения изменений в программу даже тогда, когда она запущена, что позволяет экспериментировать с новыми идеями по ходу решения задачи. В результате выполнения простых команд создаётся сложная модель, в которой взаимодействуют множество объектов, наделенных различными свойствами.

Мы можем начинать пользоваться языком с нуля, не обладая никакими предварительными знаниями о программировании. Важно отметить, что Scratch приходит в современный мир вместе с другими важными педагогическими инициативами. Это движение свободных программ и движение «Один ребенок — один компьютер» — «1:1».

Согласно идеологии этого движения ребенок должен осваивать не программы-приложения, а различные способы деятельности: создавать свои собственные истории, придумывать игры, разрабатывать компьютерные модели. Для таких целей Scratch подходит как нельзя лучше. Разработчики языка думают о том, как дети в среде Scratch смогут самостоятельно осваивать современную культуру, играть с образами, звуками, мультипликацией. В этой среде ученики не используют готовые компьютерные игры, а конструируют свои собственные игры, истории и модели. В ходе этой созидательной деятельности у учеников формируется свобода обращения с различными элементами окружающей медиакультуры.

Цель движения «1:1» состоит в том, чтобы не просто дать детям технические средства, но помочь им научиться думать лучше и глубже, чем думают большинство взрослых. Для достижения этой цели создаются новые технические и программные среды — как новые формы электронной бумаги, на которой могут быть представлены новые пути представления новых мощных идей. Персональные компьютеры, доступные для каждого ученика, создают новую среду чтения и письма, в которой люди могут играть с новыми мощными идеями совсем не так, как они это делали с книгами. Образцы этой новой литературы публикуются в сети Интернет, для того, чтобы и взрослые и дети могли бы читать, играть с ними, классифицировать, обсуждать и критиковать. Новый стиль усвоения знаний дает ученикам возможность обдумывать идеи и представлять их в сетевой форме доступной для обсуждения и критики. Как отмечает Алан Кей «возможность обсуждения и критики является одним из самых древних оснований обучения». Опыт взаимодействия с глубокими идеями помогает вырастить людей, которых будет значительно труднее ввести в заблуждение, поскольку у них будет заложен опыт критического отношения и активной работы с любыми мифами и мимами.

Впервые отношение к компьютеру как к дружественному средству, которое ученик может контролировать и при помощи которого он может думать новыми, более эффективными способами, сформулировал Сеймур Пейперт. В своих работах он сместил направление педагогических инноваций с поиска лучших методов преподавания на поиск лучших объектов, при помощи которых можно конструктивно действовать и размышлять о своей деятельности. Пейперт и его коллеги предположили, что построение собственных интеллектуальных структур осуществляется учеником наиболее эффективно в том случае, если он вовлечен в создание реального конечного продукта: замка из песка, машины, книги или компьютерной программы. Лучше всего обучение происходит в том случае, если ученик вовлечен в деятельность, которая сопровождается размышлением и обсуждением о том, что он делает. Люди учатся значительно эффективнее, если они вовлечены в создание объектов, которые имеют для них личное значение. Компьютеры и компьютерные сети позволяют людям получать доступ к новым объектам, создавать и играть с гораздо большим числом искусственных объектов, чем это было возможно раньше. При помощи этих новых учебных объектов ученики могут конструировать новые истории, новые произведения и объекты. Они могут проводить исследования этих новых объектов и описывать их поведение.

Одним из принципиальных достоинств данной среды является то, что она является свободно распространяемым программным продуктом, таким образом, любое образовательное учреждение может скачать программу из интернета и приступить к непосредственному изучению и работе в новой среде программирования. Scratch не требует установки.

Сама идеология Scratch позволяет использовать при обучении современные методики и технологии обучения, такие как проблемный подход и метод проектов. После изучения основных конструкций языка и возможностей среды ставится задача по созданию и разработке соответствующего проекта. Это могут быть различные истории, тематику которых учитель предлагает с учётом возрастных особенностей учащихся, например, «Моя семья», «Мои увлечения», «Талантливые люди» (традиционная тематика проектов для пропедевтического обучения); рекламные ролики; анимированные истории по стихам и сказкам, изучаемым в школе и просто любимым учениками и т. д. 11]

Данная технология обучения стимулирует учащихся к освоению возможностей языка программирования, изучению предмета «Информатика и ИКТ», подчеркивая их практическую личностную значимость. Несмотря на свою простоту, Scratch предоставляет пользователю разнообразные средства работы с мультимедийными ресурсами, что вызывает интерес у учащихся, способствует развитию положительной мотивации к предмету в целом.

Среда Scratch разработана и поддерживается группой MIT Media Lab из Массачусетского института технологии (http://scratch.mit.edu). Scratch является бесплатным продуктом, что немаловажно для российских школ. Его разработка ведётся на базе языка Squeak, одном из наследников Smalltalk. Алан Кей, стоящий у истоков Smalltalk, а значит и у самых корней объектно-ориентированных технологий вообще, очень заинтересованно относится к развитию мышления и креативности детей. Среда (и язык) программирования Scratch, по задумке его создателей, является как раз тем средством, которое способно формировать «способы мышления».

Scratch используется метафора кирпичиков Лего, из которых даже самые маленькие дети могут собрать простейшие конструкции. Дети могут собирать свои программы-процедуры из блоков так же, как они собирали конструкции из разноцветных кирпичиков. Из конструкций и управляющих структур могут быть собраны различные агенты, выполняющие простые инструкции. Эти агенты могут взаимодействовать между собой и воссоздавать сообщество в среде Scratch. В результате выполнения простых команд может складываться сложная модель, в которой будут взаимодействовать множество объектов, наделенных различными свойствами. Начальный уровень программирования столь прост и доступен, что Scratch рассматривается в качестве средства обучения не только старших, но и младших школьников.

Одной из главных концепций языка Scratch, является развитие собственных задумок с первой идеи до конечного программного продукта. Для этого в Scratch имеются все необходимые средства:

— стандартные для языков процедурного типа: следование, ветвление, циклы, переменные, типы данных (целые и вещественные числа, строки, логические, списки — динамические массивы), псевдослучайные числа;

— объектно-ориентированные: объекты (их поля и методы), передача сообщений и обработка событий;

— интерактивные: обработка взаимодействия объектов между собой, с пользователем, а также событий вне компьютера (при помощи подключаемого сенсорного блока);

— параллельное выполнение: запуск методов объектов в параллельных потоках с возможностью координации и синхронизации;

— создание простого интерфейса пользователя.

Вместе с тем в Scratch пока отсутствуют такие важные компоненты языка вообще и объектно-ориентированного языка в частности, как процедуры и функции, передача параметров и возвращение значений, определение классов объектов, наследование и полиморфизм, обработка исключений, текстовый ввод и файловый ввод и вывод. Однако не вызывает сомнений, что в ближайшем будущем язык пополнится этими и, вероятно, некоторыми другими компонентами. Scratch действительно имеет богатые возможности. При этом для начала его изучения не требуется ничего, кроме умения читать, поскольку программа составляется из готовых цветных блоков. Этому уровню соответствуют практически все первоклассники.

Одной из важнейших особенностей проекта Scratch является большое постоянно действующее сообщество пользователей. Собственные разработки можно выкладывать в интернет и затем просматривать их на любом компьютере, где установлена Java (или сам Scratch). В настоящее время актуальной является версия Scratch 1.3, поддерживающая кириллицу.

Уже в начальной школе дети легко могут освоить такие понятия как «параллельность» и «синхронизация». При этом важным является не «знание» терминологии, но понимание взаимной связи выполняющихся потоков.

Scratch берет все лучшее от вычислительной техники и дизайна интерфейсов для того, чтобы сделать процесс программирования более привлекательным и доступным для детей, подростков и тех, кто хочет научиться программированию. [15]

Основные особенности Scratch:

— Блочное программирование. Для создания программ в Scratch, вы просто совмещаете графические блоки вместе в стеках. Блоки сделаны так, чтобы их можно было собрать только в синтаксически верных конструкциях, что исключает ошибки. Различные типы данных имеют разные формы, подчеркивая несовместимость. Вы можете сделать изменения в стеках, даже когда программа запущена, что позволяет больше экспериментировать с новыми идеями снова и снова.

— Манипуляции данными. Со Scratch вы можете создать программы, которые управляют и смешивают графику, анимацию, музыку и звуки. Scratch расширяет возможности управления визуальными данными, которые популярны в сегодняшней культуре — например, добавляя программируемость, похожих на Photoshop фильтров.

— Совместная работа и обмен. Сайт проекта Scratch предлагает вдохновение и аудиторию: вы можете посмотреть проекты других людей, использовать и изменить их картинки и скрипты, и добавить ваш собственный проект. Самое большое достижение — это общая среда и культура, созданная вокруг Scratch.

Scratch предлагает низкий пол, высокий потолок и широкие стены. В работе со Scratch уделяется особое внимание простоте, иногда даже в ущерб функциональности, для большей понятности.

Когда учащиеся работают над проектом в Scratch, они имеют шанс выучить важные вычислительные концепции, такие как повторения, условия, переменные, типы данных, события и процессы. Scratch уже был использован для представления этих понятий учащимся различных возрастов, от элементарной школы до колледжа. Некоторые учащиеся перешли от традиционных, текстовых, языков программирования, после того, как им показали программирование в Scratch.

Scratch основан на лучшем от языка программирования Squeak. Он был вдохновлен предыдущей работой над Logo и Squeak Etoys, но задуман более простым и интуитивным. 7]

Большинство людей рассматривают программирование на компьютере как нудное, особое занятие, доступное только для тех, кто имеет хорошую техническую подготовку. И в самом деле — традиционные языки программирования, такие как Java и C++, очень сложны для изучения. Да и в базовом курсе информатики, по программе 2005 года, на изучение предлагается Паскаль, подборка задач, для которого в основном математического содержания, что очень сложно для детей со слабыми знаниями по математике. Задача Scratch, как нового языка программирования — изменить это. Хотя и в данной среде есть математические функции, вычисления, переменные, а в новой версии есть еще и списки. При преподавании программирования мало просто показать и объяснить работу различных операторов, циклов, условий и т. д. Нужно научить детей мыслить особым образом, научить понимать суть команд и алгоритмов. Ученики должны иметь возможность немедленно видеть результат своих действий, что и позволяет данная среда. При создании сложных проектов ученик не просто освоит азы программирования, но и познакомится с полным циклом разработки программы, начиная с этапа описания идеи и заканчивая тестированием и отладкой.

Таким образом, Scratch можно рассматривать как инструмент для творчества, оставив программирование на втором плане. Дети могут сочинять истории, рисовать и оживлять на экране придуманных ими персонажей, учиться работать с графикой и звуком. Применений возможностям Scratch можно найти множество: в этой среде легко создавать анимированные открытки, презентации, игры, мультфильмы, различные модели. Благодаря простоте языка и идеологии в целом Scratch позволяет легко научиться основам программирования. А в какой версии работать, в англоязычной или русской, зависит от способностей класса. Задавая поведение своих персонажей в программе, ребенок изучает такие фундаментальные понятия, как циклы и условия. К сожалению, все проекты выполняются только в среде. Конечно, ими можно делиться с другими пользователями, выкладывая на сайте Scratch. При этом запустить проект можно непосредственно из браузера. Только для просмотра нужно установить на компьютер среду выполнения Java. А изучать более сложные языки программирования наверно нужно в профильных курсах, а не в базовом курсе.

2.2 Методика по преподаванию раздела «Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы

На основе анализа учебников и возможностей программы можно составить следующее тематическое планирование.

Пояснительная записка

Кружок комплектуется из учащихся 2−4 классов.

Его цель:

— познакомить школьников с элементами информатики и на примере языка (и среды) программирования Scratch

— с элементами программирования.

Кружок имеет научно-техническую направленность.

В кружке у учащихся формируется общее представление о вычислительной технике, ее назначении, они знакомятся с текстовыми и графическими редакторами, учатся вести диалог с электронными играми и компьютером.

Основная задача курса — способствовать формированию у школьников информационной и функциональной компетентности, развитие алгоритмического мышления. Назначение курса — помочь детям узнать основные возможности компьютера и научиться им пользоваться в повседневной жизни.

— дать учащимся представление о современном подходе к изучению реального мира, о широком использовании алгоритмов и вычислительной техники в научных исследованиях;

— сформировать у учащихся умения владеть компьютером как средством решения практических задач;

— подготовка учеников к активной полноценной жизни и работе в условиях технологически развитого общества;

— создание условий для внедрения новых информационных технологий в учебно-воспитательный процесс школы.

— реализовать в наиболее полной мере возрастающий интерес учащихся к углубленному изучению программирования через совершенствование их алгоритмического и логического мышления;

— формирование знаний о роли информационных процессов в живой природе, технике, обществе;

— формирование знаний о значении информатики и вычислительной техники в развитии общества и в изменении характера труда человека;

— формирование знаний об основных принципах работы компьютера, способах передачи информации;

— формирование знаний об основных этапах информационной технологии решения задач в широком смысле;

— формирование умений моделирования и применения его в разных предметных областях;

— формирование умений и навыков самостоятельного использования компьютера в качестве средства для решения практических задач.

Реализация этих задач будет способствовать дальнейшему формированию взгляда школьников на мир, раскрытию роли информатики в формировании естественнонаучной картины мира, развитию мышления, в том числе формированию алгоритмического стиля мышления, подготовке учеников к жизни в информационном обществе.

Программа разработана в связи с разработкой общеобразовательных стандартов второго поколения. Как известно, в настоящее время продолжается активная работа по созданию новой образовательной системы в России. Одним из важнейших направлений здесь является разработка и внедрение новых образовательных стандартов. В структуре основных общеобразовательных программ и результатах их освоения проект концепции федеральных государственных образовательных стандартов общего образования выделяет четыре компонента: фундаментальное ядро (определяет содержание учебных программ и организацию образовательной деятельности по отдельным учебным предметам), базисный учебный план (регулирует педагогический процесс через инвариантную, вариативную части и внеурочную деятельность учащихся), примерные (базисные) учебные программы по предметам (дополняются программами развития универсальных учебных действий), систему оценки достижения требований стандарта.

Значимым является введение в стандарт обязательной внеучебной деятельности учащихся, которая, по замыслу разработчиков, призвана в полной мере реализовать требования стандартов общего образования. Предполагается, что часы, отводимые на внеучебную деятельность, будут использоваться по желанию учащихся и, в то же время, будут являться неотъемлемой частью образовательного процесса в школе. Именно здесь (по крайней мере, вначале) видится возможность использования Scratch.

Моделирование, презентации, средство для активизации мышления, учебные пособия, межпредметные проекты — вот неполный перечень того, где можно использовать Scratch.