 |
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:- 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.- 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 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.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.- учебная, объектно-ориентированное Java-среду, разработанное прежде всего в учебных целях. Greenfoot позволяет разрабатывать программы для моделирования и диалоговые игры.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.- 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;
. выполнение научно-познавательных и творческих проектов междисциплинарного характера;
. работа над выполнением проектов в разновозрастных группах.
|
|
|
К наиболее существенным особенностям предлагаемой модели внеучебной деятельности относится:
. выполнение проектов в среде программирования Scratch (с возможностью впоследствии перейти к другим средам);
. возможность как индивидуальной, так и групповой работы (в том числе в разновозрастныхгруппах);
. работу на выбранном уровне сложности;
. отсутствие жесткого регламента, что предполагает возможную необязательность посещения занятий, выполнения заданий и т. п., т. е. индивидуальную образовательную траекторию для каждого ученика;
. безотметочная система оценивания;
. свободный выбор тематики работы;
. доведение проекта до защиты как одно из наиболее важных правил;
. возможность свободно обмениваться мнениями, как внутри своей группы, так и с коллегами;
. 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.
|
|
|
