Особенности преподавания темы «Основы алгоритмизации и программирования» в школьном курсе информатики

§ 1. История школьного предмета «Информатика»

§ 2. Общие вопросы изучения алгоритмизации и программирования в школьном курсе информатики

§ 3. Основные методы преподавания темы «Основы алгоритмизации и программирования»

§ 4. Разработка урока по теме «Основы алгоритмизации и программирования»

Заключение

Список литературы Приложение

В любой среде программирования реализуются основные алгоритмические конструкции, развивающие алгоритмический стиль мышления, важность которого отмечена Н. М. Амосовым, Н. Н. Моисеевым, А. Н. Лонда и другими учеными. Ими подчеркивалась необходимость разработки алгоритмов для развития мышления школьников. Они показывали, что с помощью алгоритмов можно не только организовывать мыслительную деятельность, но и описывать процессы.

Алгоритмы возникают не только в ходе описания какого-либо процесса (физического, химического, биологического, математического), но и в управлении, воспитании, во всей социальной сфере жизни человека. Именно это и доказывает необходимость их введения в обучение. Таким образом, алгоритм — это не программа-шаблон, а механизм, согласно которого функционирует, развивается любая самоорганизующая система. Некоторые алгоритмы человек осваивает самостоятельно, другие требуют обучения.

Фундаментальное понятие информатики — «алгоритмизация», имеет большое значение не только в теории информатики, но и в теории самореализации в развитии ученика.

Существует несколько различных подходов к преподаванию данной темы в школьном курсе, и учитель, особенно начинающий, легко может запутаться в том, какой подход является наиболее подходящим. А ведь алгоритмизация и программирование представляют собой наиболее удобное и наглядное средство для развития логического мышления у обучающихся. Поэтому их изучению следует уделить пристальное внимание. Кроме того, большие трудности при изучении темы «Основы алгоритмизации и программирования» в школьном курсе возникают из-за несоответствия между достаточно большим объемом содержания и относительно небольшим количеством часов, выделенным на изучение данной темы. Все выше сказанное и обуславливает актуальность выбора темы данной работы.

Объектом исследования является процесс изучения алгоритмизации и программирования, их приложения в школьном курсе информатики. Предмет исследования — основные методы изучения тригонометрических функций в школьном курсе информатики.

Основной целью данной работы является получение методических положений, наиболее оптимальных для изучения темы: «Основы алгоритмизации и программирования», разработка дидактических материалов по данной теме.

Для достижения цели реализуются следующие задачи:

— анализ уже имеющейся научно-методической литературы по этой теме;

— разработка и проведение уроков по данной теме;

— подготовка дидактических материалов, посвященных методике составления алгоритмов и программ.

Для достижения целей работы, и решения выше поставленных задач были использованы следующие методы:

— изучение программ, учебных пособий, методических материалов, касающихся алгоритмизации и программирования;

— разработка и проведение урока по данной теме;

— наблюдение за учащимися во время проведения занятий.

§ 1. История школьного предмета «Информатика»

Чтобы удивиться, достаточно одной минуты, чтобы сделать удивительное, нужны многие годы.

К. Гельвеций

Антикитерский механизм из Древней Греции был калькулятором, использовавшим шестерни различных размеров и конфигурации, обусловливавших его работу, по отслеживанию метонова цикла, до сих пор использующегося в Лунно-солнечный календарях. Аль-Джазари построил программируемый автомат-гуманоид в 1206 году. Одна система, задействованная в этих устройствах, использовала зажимы и кулачки, помещённые в деревянный ящик в определённых местах, которые последовательно задействовали рычаг, которые, в свою очередь, управляли ударными инструментами.

Часто первым программируемым устройством принято считать жаккардовый ткацкий станок, построенный в 1804 году Жозефом Мари Жаккаром, который произвёл революцию в ткацкой промышленности, предоставив возможность программировать узоры на тканях при помощи перфокарт. Первое программируемое вычислительное устройство, Аналитическую машину, разработал Чарлз Бэббидж (но не смог её построить). 19 июля 1843 года графиня Ада Августа Лавлейс, дочка великого английского поэта Джорджа Байрона, как принято считать, написала первую в истории человечества программу для Аналитической машины. Эта программа решала уравнение Бернулли, выражающее закон сохранения энергии движущейся жидкости. В своей первой и единственной научной работе Ада Лавлейс рассмотрела большое число вопросов. Ряд высказанных ею общих положений (принцип экономии рабочих ячеек памяти, связь рекуррентных формул с циклическими процессами вычислений) сохранили свое принципиальное значение и для современного программирования. В материалах Бэббиджа и комментариях Лавлейс намечены такие понятия, как подпрограмма и библиотека подпрограмм, модификация команд и индексный регистр, которые стали употребляться только в 1950;х годах. Однако ни одна из программ написанных Адой Лавлейс никогда так и не была запущена.

В отличие от естественных наук, компьютерные науки получили большой стимул от широкого и непрерывного взаимодействия с логикой. Особую роль в компьютерных науках играют доказательные методы разработки алгоритмов и программ с доказательствами их правильности.

1 сентября 2011 года школьному предмету «Информатика» исполнилось 25 лет. Начинался тогда ещё курс «Основы информатики и вычислительной техники» с программирования. Его изучали все учащиеся 10−11.

Постепенно изучение информатики сместилось на 8−9 классы. В новом курсе наряду с программированием стали изучать текстовый и графический редакторы, электронные таблицы и базы данных.

В этот период программированию всё ещё уделялось большое внимание. На составление алгоритмов для исполнителей отводилось 15 часов, на решение вычислительных задач, т. е. работу с величинами, ещё 16.

С переходом на 12-летнее обучение программа по информатике изменилась кардинальным образом. Мы перешли на пользовательский курс. Оставшиеся небольшие вкрапления, связанные с алгоритмизацией, в 7, 8 классах, программированием назвать сложно. В курсе не было предусмотрено составление вычислительных алгоритмов, а лишь работа с исполнителями.

В настоящее время происходит постепенный возврат к программистскому курсу.

школьный информатика алгоритмизация программирование

§2. Общие вопросы изучения алгоритмизации и программирования в школьном курсе информатики

Основными целями изучения учебного предмета «Информатика» являются формирование представления об информатике как науке; практическая подготовка учащихся к жизни в современном обществе; воспитание информационной культуры.

Основными задачами изучения учебного предмета «Информатика» являются формирование основ компьютерной грамотности; развитие логического и алгоритмического мышления; формирование умений индивидуальной и коллективной работы.

Учебный предмет «Информатика» как самостоятельная дисциплина является образовательным компонентом общего среднего образования. Вместе с тем он имеет междисциплинарный характер, который раскрывается через выполнение практических задач, создание и обработку электронных документов.

Для чего вообще изучать программирование, а следовательно среду программирования? Очевидно, что процесс проектирования программ — это процесс решения проблем человеком, подобно другим процессам решения проблем в науке и технике. [Кузнецов И.Н.]

Программирование в компьютере подразумевает описание некоторой проблемы на определенном языке и последующее многократное моделирование с целью проверки модели и решения проблемы. Эффективное описание проблемы для моделирования требует развитого объектного мышления. Правильно организованное обучение с использованием среды программирования развивает алгоритмическое и логическое мышление в естественной для этого обстановке; дает опыт работы с разными моделями; знакомит с общими принципами и методами программирования, что позволяет учащимся адаптировать приобретенные навыки при освоении других программных сред.

Основными целями изучения алгоритмизации и программирования являются:

ь развитие алгоритмического и логического мышления учащихся;

ь приобретение навыков работы с различными моделями;

ь обеспечение прочного и сознательного освоения основ информатики;

ь овладение элементарными навыками использования компьютерных технологий.

В изучении алгоритмизации и программирования можно выделить следующие этапы:

1. Первое знакомство с основами алгоритмизации и программирования. На этом этапе обучающиеся знакомятся с понятием алгоритма и его исполнителем. Рассматривают виды алгоритмов и способы их записи. Учатся составлять алгоритмы.

2. Знакомство со средой программирования Pascal ABC и простейшими операторами и функциями. Первоначальное знакомство с графическими возможностями языка программирования.

3. Ввод понятия массива и его свойств. Составление и реализация программ с использованием массивов.

4. Систематизация и расширение знаний о среде программирования.

Таким образом, изучая алгоритмы и программы, обучающиеся лучше начинают разбираться в сущности самого программирования. Они начинают осознавать, что исполнителем алгоритма может быть не только чертёжник, но и непосредственно сам компьютер и даже человек.

§ 3. Основные методы преподавания темы «Основы алгоритмизации и программирования»

В 6 классе на изучение основ алгоритмизации и программирования отводится 8 часов. Из них на освоение понятия алгоритма и знакомство со средой программирования Паскаль АВС — 3 часа. Оставшиеся 5 — на составление, редактирование и выполнение алгоритмов для исполнителя Чертёжник.

Основной сложностью при изучении этой темы будет, на мой взгляд, научить грамотно писать команды для исполнителя Чертёжник. Но, к счастью, команд не много. Можно для лучшего усвоения сделать памятки с командами и структурой программы. В процессе уроков, я думаю, команды будут усвоены.

Материал темы хорошо изложен в учебном пособии для 6 класса. Там разобрано понятие алгоритма, система программирования Паскаль АВС с использованием исполнителя Чертёжник, есть примеры программ.

В 7 классе на тему «Основы алгоритмизации и программирования» отводится 12 часов. Ученики будут впервые знакомиться с этой темой. У них не сформировано ни понятие алгоритма, они не знакомы со средой.

Из 12 уроков 6 предназначены для знакомства с понятием алгоритма, средой программирования, структурой программы, типами данных, арифметическими операциями и стандартными функциями, командой присваивания, 3 — на составление линейных вычислительных алгоритмов, а затем ещё 3 — на изучение графических возможностей языка программирования Паскаль.

Имеется в виду не исполнитель, а использование графических процедур.

Рассматриваются процедуры рисования точки, отрезка, окружности и прямоугольника.

В таблице я сравнила по написанию соответствующие процедуры для Borland Pascal и Паскаль АВС.

В 8 классе на тему «Основы алгоритмизации и программирования» отводится 10 часов. Из них 2 урока — на знакомство со структурой программы, типами данных, арифметическими операциями и стандартными функциями, командой присваивания. А дальше сразу переходим к изучению условий. 3 часа на алгоритмы с ветвлениями, 3 часа на алгоритмы с повторениями, 1 на закрепление обеих конструкций и 1 на проведение практической работы.

8-классники уже знакомы с понятием алгоритма. Они уже умеют составлять алгоритмы, но они мало знакомы с возможностью составления вычислительных алгоритмов.

Ученики 9 класса с понятием алгоритма хорошо знакомы. Эти дети в 7,8 классах составляли программы. Правда, за 9 класс они могли слегка подзабыть пройденный материал, но это не беда. В «очередном» 9 классе, в котором они оказались, на изучение основ алгоритмизации и программирования в этом году отводится 11 часов. Из них 1 час на изучение понятия в среде программирования, основных операторов, команды присваивания; по 6 часов — на действия с элементами массивов и ещё 1 час на практическую работу; 3 часа на обобщение и закрепление знаний. Времени вполне достаточно.

В заключение, хотелось бы сделать вывод. В наиболее выигрышных условиях оказались ученики 6, 7 и 9 классов. У них достаточное количество часов на изучение темы. Материал для 6,7 и 9 классов хорошо изложен в учебниках. При изучении понятия алгоритма в 6 и 7 классах полезными могут оказаться электронные материалы «Основы алгоритмизации и программирования», автор Тарасов.

В 8 классе, как я говорила ранее, нужно будет за выделенное количество часов объяснить большее количество материала. При изучении материала можно, также использовать электронные материалы «Основы алгоритмизации и программирования», автор Тарасов. Немаловажное значение будут иметь памятки по структуре программы.

Положительным моментом является то, что ни в одном из классов материал темы «Основы алгоритмизации и программирования» не вошёл ни в одну контрольную работу.

§ 4. Разработка урока по теме «Основы алгоритмизации и программирования»

Урок информатики по теме «Среда программирования Pascal ABC», 7-й класс

Цели урока:

Обучающие:

o Сформировать представление о структуре программы.

o Изучить среду программы Pascal ABC.

Развивающие:

o умения анализировать, сравнивать, систематизировать и обобщать;

o интерес к учению, стремление к расширению кругозора;

Воспитательные:

o бережное отношение к имуществу, ВТ и учебным пособиям;

Место урока в учебном плане: первый урок по теме «Основы алгоритмизации и программирования».

Тип урока: урок усвоения и обобщения новых ЗУН.

Технические средства: компьютеры с ОС MS WINDOWS;

Программное и методическое обеспечение урока: Pascal ABC; файл «Oshibka».

Базовые понятия и термины: программирование, файл, открыть файл, создать файл, программа, имя программы, панель инструментов, рабочая область, строка меню.

План урока:

ь Организационный момент — 6 минут.

ь Актуализация опорных знаний — 7 минуты.

ь Изучение нового материала — 7 минут .

ь Физкультминутка — 2 минуты.

ь Закрепление и обобщение знаний. Практическая работа на ПК — 11 минут.

ь Зарядка для глаз — 1минута.

ь Подведение итогов урока — 7 минут.

ь Домашнее задание. -2 минута.

ь Рефлексия — 3 минуты.

1. Организационный момент.

Вы уже знаете, что компьютер обладает поистине неограниченными возможностями: с ним можно поиграть в какую-нибудь игру, с его помощью можно написать сочинение, его можно превратить в музыкальный инструмент, в альбом для рисования и т. д.

Но всё это возможно при одном условии: компьютер выполнит задание, если ему будет задана определённая последовательность команд. Которая называется … КАК? Правильно, молодцы!

Как вы думаете, как же будет называться процесс составления программ? Правильно, программированием! Как вы думаете чему мы должны научиться сегодня на уроке?

Откроем тетради и запишем число, классная работа и тему «Среда программирования PascalABC».

В учебнике это параграф № 9, страница 55.

2. Актуализация опорных знаний.

Но перед тем как приступить к изучению новой темы давайте немного повторим пройденное в 6 классе. На центральной доске вы видите три записи, что они вам напоминают? Правильно! Это всё способы записи алгоритмов (словесный, блок-схема, программный).

А кто помнит что же такое программа?

v Программа Ї это алгоритм, исполнителем которого является компьютер.

ЗАПИШЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЕ В ТЕТРАДИ.

3. Изучение нового материала.

Пока, ребята, вам непонятно и страшновато, что будет дальше. Но не стоит унывать! Эта среда программирования довольно таки простая, в ней такое же окно программы, как и во многих программах сделанных под windows, работать с текстом в этой программе можно так же просто, как и в текстовом редакторе Блокнот.

Вспоминаем схему написания алгоритма в виде программы и, на основании её, объясним структуру написания программы.

Учитель раздаёт ученикам карточки со структурой программы и вместе разбирают её структуру.

program имя программы;

uses раздел подключения модулей;

var раздел описаний;

begin операторы;

end.

Первой строкой программы является её заголовок. Он подобно заголовку книги рассказывает читателю, что это программа, для решения какой задачи она предназначена. При написании текста программы следует соблюдать несколько правил:

— разрешается использовать только символы латинского алфавита для команд

— большие и маленькие буквы Паскаль не различает. То есть слово begin может быть написано как с маленькой, так и с большой буквы «Вegin; BEGIN; BeGin»

— все операторы заканчиваются точкой с запятой «;»

Самый простой и одновременно один из самых важных операторов — оператор вывода, ведь программа должна вывести результат на экран монитора. Выглядит оператор следующим образом:

Write ('Здравствуй Мир!');

4. Подвижная физкультминутка.

5. Закрепление и обобщение знаний. Практическая работа.

Какова же структура среды PascalABC?

ь Как обозначается заголовок программы?

ь Как описать раздел подключения модулей?

ь В какой строке описываются данные?

ь Какие зарезервированные слова означают начало и конец программы?

Молодцы! Не забыли!

Со структурой программы мы уже разобрались, осталось разобраться с рабочим окном.

Сделаем это при помощи учебника. На страничке 57, рис. 3.1 показано рабочее окно программы. Рассмотрим его.

Учащиеся называют элементы интерфейса программы.

Ну, а теперь приступим к работе за компьютером!

Запустим программу PascalABC. И попробуем написать нашу первую программу!

Пусть она выводит на экран текст: «Я Ї программист!». На доске есть подсказка.

!На выполнение задания отводится 4 минуты.

Учащиеся сохраняют полученные результаты. Выходят из программы.

! После выполнения задания необходимо выполнить с учениками зарядку для глаз.

Примерный комплекс упражнений для глаз:

Закрыть глаза, сильно напрягая глазные мышцы, на счет 1−4, затем раскрыть глаза, расслабить мышцы глаз, посмотреть вдаль на счет 1−6. Повторить 4−5 раз.

Посмотреть на переносицу и задержать взор на счет 1−4. До усталости глаза не доводить. Затем открыть глаза, посмотреть вдаль на счет 1−6. Повторить 4−5 раз.

6. Подведение итогов урока.

Чтобы закрепить полученные на сегодняшнем уроке знания ответим на вопросы:

Контрольные вопросы:

1. Какими зарезервированными словами начинается и заканчивается тело любой программы?

2. Какова структура программы?

3. Как загрузить среду PascalABC?

4. Как в среде PascalABC запустить программу на выполнение?

7. Домашнее задание.

Параграф 9, вопросы 1−4, упр.2 по желанию. Домашнее задание понятно? Хорошо.

8. Рефлексия.

Ученикам предлагается оценить свою работу на уроке, выбрав подходящий для них вариант <�Слайд>.

v доволен / не доволен

v коротким / длинным

v не устал / устал

v понятен / не понятен

v полезен / бесполезен

v интересен / скучен

v легким / трудным

v интересно / не интересно

Заключение

Проанализировав особенности преподавания темы «Основы алгоритмизации и программирования» в школьном курсе информатики и наиболее часто используемые учебники с точки зрения изложения данной темы, обобщив полученные результаты, используя опыт преподавания в среднеобразовательной школе, можно сделать следующие выводы:

1. Алгоритмы и исполнитель Чертёжник являются удобным и наглядным средством для обучения учащихся программированию.

2. Преподавание темы «Основы алгоритмизации и программирования» требует тщательного подбора содержания, средств и методов обучения, то есть применения эффективной методики.

3. Изучение алгоритмизации и программирования будет более эффективным, в том случае когда:

ь перед введением понятия программы проведена достаточно широкая пропедевтическая работа алгоритмами;

ь алгоритм рассматривается как последовательность команд, исполнителем которых может быть как компьютер так и человек;

ь составление программ осуществляется после исследования алгоритмов различных видов.

Материалы данной работы имеют практическую значимость и могут быть использованы преподавателями при изложении темы «Основы алгоритмизации и программирования» в школьном курсе информатики.

1. Информатика: учебное пособие для 6-го класса общеобразовательных учреждений с белорусским и русским языками обучения / А. Е. Пупцев. Н. П. Макарова, А. И. Лапо. — Минск: Народная асвета, 2008.

2. Информатика в 6 классе: учебно-методическое пособие для учителей общеобразо-вательных учреждений с белорусским и русским языками обучения / Н. П. Макарова, А. Е. Пупцев, А. И. Лапо. — Минск: Издательский центр БГУ, 2010.

3. Информатика: учебное пособие для 7-го класса общеобразовательных учреждений с белорусским (русским) языком обучения / Г. А. Заборовский, А. А. Козинский, А. Е. Пупцев, Н. В. Якунина / под редакцией Г. А. Заборовского. — Минск: Народная асвета, 2009.

4. Информатика: учебное пособие для 8-го класса общеобразовательных учреждений с белорусским (русским) языком обучения / Е. Л. Миняйлова, Д. А. Вербовиков, Н. Р. Коледа, Н. В. Якунина. — Минск: Народная асвета, 2010.

5. Информатика: учебное пособие для 9-го класса общеобразовательных учреждений с белорусским (русским) языком обучения / Г. А. Заборовский, А. И. Лапо, А. Е. Пупцев. -Минск: Народная асвета, 2009.

6. Информатика: учебное пособие для 9-го класса общеобразовательных учреждений с белорусским (русским) языком обучения / А. Е. Пупцев, А. И. Лапо, Л. А. Вишневская. — Минск: Народная асвета, 2005, 2006, 2008.

7. Информатика: учебное пособие для 11-го класса общеобразовательных учреждений с белорусским (русским) языком обучения / Г. А. Заборовский, А. Е. Пупцев. — Минск: На-родная асвета, 2010.

8. Роберт В. Себеста. Основные концепции языков программирования;

9. Грогоно П. Программирование на языке Паскаль — М.: Мир, 1982. — С. 384.

Сайты:

Ш www.minedu.unibel.by

Ш www.adu.by

Ш www.academy.аdu.by

Ш www. ru.wikipedia.org

Ш www. wiki.schoolnet.by

Ш www. luki.bos.ru

Приложение

Среда программирования

program имя программы;

uses раздел подключения модулей;

var раздел описаний;

begin операторы;

end.

Первой строкой программы является её заголовок. Он подобно заголовку книги рассказывает читателю, что это программа, для решения какой задачи она предназначена. При написании текста программы следует соблюдать несколько правил:

— разрешается использовать только символы латинского алфавита для команд

— большие и маленькие буквы Паскаль не различает. То есть слово begin может быть написано как с маленькой, так и с большой буквы «Вegin; BEGIN; BeGin»

— все операторы заканчиваются точкой с запятой «;»

Самый простой и одновременно один из самых важных операторов — оператор вывода, ведь программа должна вывести результат на экран монитора. Выглядит оператор следующим образом:

Write ('Здравствуй Мир!');