Методические рекомендации по изучению языков программирования

Методика изучения языков программирования достаточно хорошо разработана. Языки программирования делятся на две большие группы: машинно-ориентированные (Автокод, Ассемблер) и языки высокого уровня. Языками первой группы пользуются весьма малое число программистов профессионального уровня для специфических целей. Большинство программистов используют в настоящее время языки высокого уровня, причем имеет место некоторая мода на языки. В то же время язык Фортран существует уже 5о лет и всё ещё достаточно популярен среди физиков-теоретиков и части математиков.

В базовом курсе информатики изучение языков программирования высокого уровня должно носить ознакомительный характер, поэтому для первоначального знакомства целесообразно использовать язык Паскаль, который был разработан в 1971 году Н. Виртом специально как учебный язык. Этот язык ориентирован на структурную методику программирования. Специально разработанный в нашей стране учебный алгоритмический язык (АЯ) отличается от Паскаля, в основном, тем, что он русскоязычный и имеет более свободный синтаксис. Поэтому во многих учебниках программирование рассматривается на основе АЯ. Приверженцы языка Паскаль указывают на то, что обучение Бейсику имеет методическую особенность, связанную с трудностью изучения в нём типов данных и структурной методики программирования.

Так как в базовом курсе ставится цель первоначального знакомства с программированием, то подробного и точного описания языка не требуется. Поэтому методика обучения может основываться на демонстрации языка и его возможностей на примерах составления простых программ с комментариями, тем более, что часть понятий языка могут восприниматься учащимися на интуитивном уровне из-за их наглядности. Широко используемый при этом методический приём — это выполнение учащимися действий «по образцу».

Обычно учителя строят последовательность изучения так, что сразу после изучения алгоритмов, блок-схем и АЯ для их описания, переходят к изучению языка программирования. Возможен также вариант, когда алгоритмы, алгоритмизация и язык программирования изучаются вместе и параллельно.

Изучая язык программирования высокого уровня, учителю следует сразу остановиться на том, что алгоритм решения задачи на любом языке записывается через совокупность команд. Эти команды в языках высокого уровня определяют уже не одну операцию, которую должен выполнить процессор, а некоторое множество команд. Поэтому для обозначения команд пользуются термином «оператор».

Для языков высокого уровня важнейшим оператором является оператор присваивания. Этот оператор записывается также как и в алгоритмическом языке. Всего одним оператором можно записывать целые алгоритмические структуры (циклы, ветвления). Поэтому языки высокого уровня, в которых имеются такие структурные операторы, называют ещё структурными языками. Ими являются Паскаль и СИ.

Как уже отмечалось выше, изучение алгоритмов и языка программирования можно организовать по двум возможным вариантам:

• · Первый вариант — сначала рассматриваются алгоритмы, блок-схемы алгоритмов, алгоритмический язык, а затем изучается язык программирования, его синтаксис, семантика и перевод построенных алгоритмов и блок-схем в программу на этом языке.
• · Второй вариант — и алгоритмизация и язык программирования изучаются параллельно.
• · В части учебников реализован второй вариант, что позволяет связать теоретическое изучение алгоритмизации и программирования с практикой, когда учащиеся, работая на компьютере, могут проверить правильность составленных алгоритмов и программ. Выбор того или иного варианта обычно определяется предпочтениями учителя.

Системы программирования в базовом курсе информатики изучаются только в ознакомительном плане, однако систематическое изучение их возможно в предпрофильном обучении.

Под системой программирования понимают комплекс инструментальных программных средств, предназначенных для создания и работы с программами на одном из языков программирования. Выбор системы программирования определяется поставленной задачей и предпочтениями пользователя. В состав системы программирования входят:

• · трансляторы;
• · средства редактирования, компоновки и загрузки программ;
• · микроассемблеры;
• · отладчики машинных программ;
• · библиотека блоков и подпрограмм.

В начале обучения надо лишь кратко охарактеризовать компоненты системы, отметив, что более подробно они будут рассмотрены по ходу темы.

Учащимся следует сообщить, что создание программы складывается из трёх этапов: написание программы, отладка программы, исполнение программы. Система программирования позволяет это сделать более продуктивным способом за счёт использования специальных средств и готовых наработок частей и блоков программы.

В любой системе программирования можно выделить компоненты: среда, режимы работы, система команд, данные. С ними следует кратко ознакомить учащихся.

Под средой системы программирования понимают ту системную оболочку, точнее, обстановку на экране монитора, с которой работает пользователь. обычно она представляет собой такие компоненты, как окна редактора с текстами программы и меню команд переключения режимов работы. В таком представлении среда системы программирования стала в последние годы, в определённой степени, стандартной.

Режимами работы обычно являются следующие:

• · режим редактирования программы;
• · режим компиляции текста программы;
• · режим исполнения;
• · режим работы с файлами;
• · режим помощи;
• · режим отладки программы.

Учителю при объяснении материала следует специально остановиться на том, что в каждом режиме работы используется определённая система команд.

Для системы программирования данными являются файлы с текстами программ, содержащих исходную и конечную информацию для задачи.

В режиме редактирования обычно используется встроенный редактор, на котором и пишется текст программы. В принципе, текст можно подготовить в любом тестовом редакторе и отрабатывать с учащимися навыки написания программ.

В режиме компиляции происходит перевод программы на машинный язык. При этом идёт собирание программы из различных блоков, модулей, обычно взятых из библиотеки системы программирования. В результате компиляции получается объектный файл, представляющий собой часть программы на машинном языке с необходимыми внешними ссылками и связями. Режим компиляции существует у тех систем программирования, которые имеют компилируемые языки (Паскаль, Си, Фортран).

В режиме исполнения происходит исполнение полученной после трансляции программы. обычно интерпретатор (который является тем или иным типом транслятора) непосредственно сам исполняет программу на языке программирования высокого уровня, например, в Бейсик-системе.

В режиме работы с файлами выполняются обычные операции: сохранить файл, прочитать информацию из файла в оперативную память, присвоить имя файлу, вывести содержимое окна редактора на печать и др.

В режиме помощи программист может получить подсказку на экране, как по работе с системой, так и по языку программирования.

Режим отладки обычно реализуется в современных системах программирования. В этом режиме можно производить трассировку программы (отображение результатов выполнения каждой команды), пошаговое исполнение программы, отслеживать изменение определённых величин, поиск и исправление ошибок.

Закрепление теоретического материала этой темы рекомендуется проводить на практических занятиях по написанию коротких программ на языке Паскаль или Visual Basic.