Теоретические основы SCRATCH

Потенциал среды программирования Scratch в организации проектной научно-познавательной деятельности школьника

Средa прoгpаммиpoвaния Scratch — этo, прeждe всeгo, сиcтeмa программирования, которая имеет всe нeобхoдимые aтрибуты.

У Scratch есть своя программа текстового редактора, построенная на интересной идее конструкторов Lego: все языковые операторы и другие ее элементы представлены блоками, которые могут быть связаны друг с другом, формируя скрипт (фрагмент кода).

Важной особенностью блоков является их «специализация»: существует несколько типов блоков, и их можно компилировать не произвольно, а только по их назначению. Поэтому в дизайнере Lego не каждая деталь может быть объединена с любым другим.

Это ограничивает количество возможных вариантов подключения и, соответственно, исключает возможность синтаксических ошибок. Кроме того, есть переводчик, унаследованный от Squeak, и отладчик, который позволяет запускать программы в пошаговом режиме.

Как язык программирования, Scratch — это своего рода объектно-ориентированный язык, наследник первого объектно-ориентированного языка Smalltalk.

Такая родословная Scratch позволяет программисту свободно использовать ее в качестве инструмента для моделирования объектов и процессов реального мира.

Встроенная и интуитивно понятная графическая языковая подсистема позволяет легко визуализировать динамику модели, а также включать элемент интерактивности.

Одной из важнейших особенностей Scratch как языка программирования является его ориентированный на события характер. Это означает, что все объекты взаимодействуют посредством обмена сообщениями. Такая схема обмена информацией делает Scratch близкой к современным объектно-ориентированным языкам и позволяет более легко организовать переход к изучению Java, Delphi, C # и т. д.

Scratch — это язык, на котором последовательно реализуется идея многопоточности. Каждый скрипт любого объекта запускается в отдельном потоке. В отличие от процедурных языков, в которых предполагается выполнение последовательного кода, скрипты могут выполняться параллельно в Scratch. И никаких дополнительных действий не требуется: все это особенности языка.

Наконец, нет другого языка программирования, который бы имел возможность писать программы, которые могут получать информацию извне (из реального мира) без помощи клавиатуры и мыши. Если у вас есть специальное устройство, подключенное к USB-порту, программа на Scratch может «слышать» звуки, «чувствовать» освещение в комнате, «чувствовать» движения пользователя и выполнять различные действия в соответствии с полученной информацией.

Таким образом, мы можем выделить следующие имманентные свойства Scratch, которые имеют значительный педагогический потенциал:

• 1) Простота и удобство интерфейса позволяет начинать обучение программированию, как только дети учатся читать;
• 2) редактор текстов в качестве дизайнера позволяет на подсознательном уровне превратить «изучение» в «не изучаемый», а кроме того — уменьшить количество ошибок в программе;
• 3) ориентация на график, поскольку эффективность обучения подтверждается поддержкой визуально-образного мышления.

Ориентация объекта позволяет изучить основные способы создания программ с объектами. Обратите внимание, что Scratch — это своего рода объектно-ориентированный язык. В нем отсутствуют концепции, без которых многие даже не представляют объектно-ориентированную технологию. Например, при изучении Scratch ученик не описывает классы, не использует полиморфизм, не создает деревья наследования, не инкапсулирует инкапсуляцию. Существует объект, его поля и методы (переменные и скрипты). Но отсутствие этих понятий создает трудности для программирования, особенно заметно при разработке сложных проектов. Многочисленные повторения кода приводят, в конце концов, к идее наследования, многочисленным однотипным сообщениям для разных объектов — идеям полиморфизма и абстрактных классов. Легкость изменения полей (и совершение ошибок с такими изменениями) приводит к идее сокрытия данных, то есть инкапсуляции. В то же время важно, чтобы эти идеи не были переданы учителем неподготовленному ученику (даже для студентов 1-го и 2-го курсов физико-математического факультета эти концепции слишком абстрактны), но они самогенерированы и затем падают на подготовленную почву.

Ориентация на обработку событий способствует формированию мета-понимания для установления причинно-следственных связей, развития логического мышления, закладывает основы системного мировоззрения посредством демонстрации систем как объектов со ссылками. Наблюдая за поведением таких объектов, ученик приобретает способность отделять существенные атрибуты объекта от несущественных. Такая аналитическая и синтетическая работа характерна для начальных этапов исследований и разработок (Н.А. Менчинская).

Многопоточность позволяет не просто создавать модели объектов, но создавать модели действительно сложных систем и без лишних технических трудностей. Кроме того, параллельное программирование сегодня является чрезвычайно популярной технологией, что делает раннее знакомство детей с ним полезным с точки зрения будущего профессионального руководства.

Условия проектирования. Scratch — это не только язык программирования, но и хорошая среда для деятельности проекта, поскольку все необходимое для таких мероприятий включено в его состав. В дополнение к вышеупомянутому редактору, компилятор и отладчик:

графический редактор для создания и модификации визуальных объектов;

библиотека готовых графических объектов (некоторые из них содержат наборы скриптов);

библиотека звуков и музыкальных фрагментов;

большое количество примеров.

Scratch не включен в среду, но он также играет важную роль в динамичном и дружественном сообществе поклонников Scratch, которые могут быть подключены через Интернет. В сообществе, организованном в Массачусетском технологическом институте (США), вы можете публиковать свою работу, слушать похвалу и критику, находить единомышленников и изучать новые идеи. Одной из основных особенностей Scratch является то, что проекты распространяются с исходным кодом, поэтому в принципе нет идеи авторского права (или почти нет). Поскольку мы не говорим о коммерческих разработках, это не приводит к неудовлетворенности. Напротив, благодаря этой свободе возможен быстрый обмен мыслями, который может влиять только на количество работ с открытым доступом.

Несмотря на то, что каждая работа может занять и заимствовать код оттуда, повторная работа (плагиат) очень мала. И это несмотря на то, что заимствование кода приветствуется. По-видимому, существует процесс самоорганизации, посредством которого банальный плагиат трансформируется в заимствование и развитие идей.

Давайте проиллюстрируем возможность реализации междисциплинарных проектов. Это междисциплинарность, которая позволяет студенту создать единый образ мира, преодолевая мосты между разными, иногда на первый взгляд, между науками. В этом случае возможности царапин неоценимы, потому что они не только доступны представителю точных наук. Например, учитель-призрак может создавать динамические и интерактивные презентации с помощью Scratch.

Обратите внимание, что работа в среде с нуля может быть организована как индивидуально, так и коллективно. Разделение функций и ролей между участниками проекта может основываться на следующих принципах:

по функции или роду деятельности (сценарист, художник, программист и т. п.);

по частям проекта (каждый участник выполняет одновременно несколько ролей, разрабатывая свою часть общего проекта).

Метод первого деления можно использовать в группах разного возраста, группы с различным опытом в проектной работе, в которых учащиеся имеют разные способности или способы мышления в гетерогенных группах. Второй метод подходит для однородных групп. Однако эти рекомендации носят не суровый характер и могут варьироваться в зависимости от ситуации.

Модельная среда. Эти особенности Scratch делают его очень удобной, почти идеальной средой для моделирования.

Моделирование — один из самых универсальных методов восприятия реальности. Для нас в данном контексте важно его образовательный потенциал, а также возможность реализовать этот потенциал на месте.

Ментальный образ модели основан на анализе исследуемого объекта и может быть представлен его компонентами и связями в основных элементах языка. В нашем случае идеальный объект моделирования разделяется на компоненты, а затем воссоединяется (синтезируется) в новой среде, отличной от мозга, а именно в среде царапины: происходит объективация идеальной структуры. Такой подход типичен для построения модели, заставляя учеников простейшие аналитические и синтетические действия.

Следующим шагом после создания модели является проверка ее адекватности и, при необходимости, коррекции. Тестирование выполняется в игровом режиме с помощью модели. Это не наблюдение столбцов цифр, а не стремление к колебаниям абстрактных графов, а именно к игре. Автор замечает ошибки, неточности и ошибки во время игры. Затем он соотносит их с кодом и вносит необходимые исправления. Обратите внимание, что фаза анализа очень сморщена на многих курсах моделирования. Это связано с тем, что результаты моделирования слишком абстрактны и не вызывают сочувствия среди учеников. С моделями на «царапине» интересно играть, и если что-то не так в «игре», вы можете легко исправить ошибку.

Среди моделей Scratch вы можете выбрать: простую или интерактивную анимацию; феноменологическая модель объекта, процесса или явления; математическая модель.

Давайте поясним, что может быть очень простая программа для реализации математической модели, которая очень сложна для интерактивной анимации.

Таким образом, Scratch отличается от других языков программирования, используемых в школе, от первоначального внимания до создания моделей и работы с моделями. Это делает его незаменимым инструментом для организации научной и познавательной деятельности в проекте.

Среда для творчества. Было бы неправильно представлять Scratch как средство организации учебных занятий. Он также может быть использован как инструмент творчества. В Интернете большое количество проектов исключительно эстетической ориентации. Большое количество визуальных эффектов делает Scratch очень привлекательным как средство самовыражения. Несмотря на отсутствие «научных», такие проекты являются лишь первым шагом на пути к более серьезной научной и познавательной деятельности студентов, потому что с ростом чемпионата растут и здоровые амбиции создателей. Я хочу новые идеи, новые инструменты, которые приводят автора «творческих» проектов к «исследовательским проектам» (слова здесь включены в цитаты, потому что часто бывает сложно провести линию между различными проектами).

Обратите внимание, что Scratch может использоваться как единый инструмент для разных возрастов и способов мышления. Практически с того момента, как ребенок научился читать (и раньше: просто в этом случае блоки языка считаются своего рода иероглифами) и до 14−16 лет.

Таким образом, мы будем образовательным потенциалом как сочетание ресурсов, навыков и способностей среды Scratch.

Под ресурсами Scratch все его функции понимаются как язык и система программирования. Прежде всего, они включают: объектную ориентацию; Поддержка событийного программирования; параллельное выполнение скриптов; удобный интерфейс; разумное сочетание абстракции и ясности; Организация текстов программ из элементарных блоков; Доступ к интерактивным программам из-за реального мира с помощью дополнительного устройства; библиотека встроенных объектов; встроенные редакторы; Активное онлайн-сообщество пользователей.

Учетные функции включают проектирование их ресурсов в психолого-образовательных и методологических планах, то есть те атрибуты, которые производятся непосредственно из денежных ресурсов. Основными особенностями Scratch являются те, которые нацелены на: изучение основ алгоритмизации; исследование объектно-ориентированного программирования на основе событий; знание технологии параллельного программирования; моделирование объектов, процессов и явлений; организация проектной деятельности, как индивидуальная, так и групповая организация научной и познавательной деятельности; установление межсубъектной коммуникации в процессе проектирования и научно-познавательной деятельности; организация круглой работы, посвященной художественному творчеству.

Способность скребка определяется нами как проявление его способностей в отношении развития личностных качеств учащихся. Потенциал этого контекста заключается в вероятностном характере цели функций Scratch.

Основными опухолями являются:

Ответственность и приспособляемость коммуникативные навыки творчество и любопытство критическое и системное мышление Возможность работать с информацией и средствами массовой информации Межличностное взаимодействие и сотрудничество способность решать проблемы сосредоточиться на социальной ответственности за саморазвитие Таким образом, воспитательный потенциал среды программирования Скретч рассматривается как перспективный инструмент e? (метод) организация mezhdisiplinarnoy внеучебной проекта научно-познавательной деятельности учащихся, направленных на его личностного и творческого развития.

И, наконец, эти особенности в Scratch влияют на развитие таких личных характеристик ученика:

Ответственность и приспособляемость коммуникативные навыки творчество и любопытство критическое и системное мышление Возможность работать с информацией и средствами массовой информации Межличностное взаимодействие и сотрудничество способность решать проблемы Сосредоточьтесь на саморазвитии социальная ответственность Таким образом, в качестве средства организации научной и познавательной деятельности школьницы мы выделяем внеучебный проект:

• 1) использование среды программирования Scratch как позвоночника;
• 2) осуществление научно-педагогических проектов междисциплинарного характера;
• 3) работа над реализацией проектов в разных возрастных группах.

Для наиболее существенных особенностей предлагаемой модели упражнений с дополнительными ставками мы включаем:

• 1) выполнение проектов в среде программирования Scratch (с возможностью последующего переключения в другие среды);
• 2) Возможность индивидуальной и групповой работы (входит в разные возрастные группы);
• 3) работать на выбранном уровне сложности;
• 4) Отсутствие строгих правил, что подразумевает возможность не участвовать в занятиях, выполнять задания и т. д., Т. е. индивидуальный образовательный путь для каждого учащегося;
• 5) система без маркировки для оценки;
• 6) свободный выбор предметов в работе с поощренной полидисциплинарностью;
• 7) защищать проект как один из самых важных правил;
• 8) возможность свободно обмениваться мнениями как в группе, так и с коллегами;
• 9) Равенство «научных» и «креативных» проектов.

Выберем несколько типов проектов, выполняемых в среде Scratch:

музыкальный проект;

анимация;

комиксы;

интерактивные игры;

графика;

с элементами искусственного интеллекта (AI);

Образовательная презентация учебная модель, демонстрационный эксперимент учебная программа.

По содержанию проекты делятся на свободные и предметы (например, в рамках школьной дисциплины).

Для успешной работы в среде Scratch желательно, чтобы студент имел предварительную практику работы с компьютером, включая знания и навыки в следующих областях:

• o назначение основных компьютерных устройств для ввода и вывода информации;
• o включении и выключении компьютера и устройства, подключенные к нему;

в операционной системе MS Windows: рабочий стол; панель задач; марки; файлы и папки; имя файла; размер файла; съемные носители; адрес файла; операции с файлами и папками; писать навыки на компьютере; техника для работы с мышью; окна и их элементы; начать и завершить программу.

Для общих педагогических навыков, которые студент должен иметь для успешного входа в этот курс, умение читать.

Как вы можете видеть, эти требования к специальным (связанным с информационной технологией) и общим образовательным навыкам минимальны и позволяют вам выполнять занятия в среде Scratch уже в начальной школе. Кроме того, деятельность руководителя проекта младшей школьной строки тесно связана с коммуникативной, игривой и эстетической и по существу творческой.

среда программирование scratch.