Методика преподавания темы «введение в программирование» в 9 классе

    Министерство образования и науки

    Сочинский государственный университет туризма  и курортного дела

    Институт  информационных технологий и математики 
 
 
 

    Курсовая  работа

    по  теории и методике обучения информатики 

     Методика  преподавания темы «введение в программирование» в 9 классе. 
 
 
 

Выполнил: студент  4 курса

Группы 07-МИ

Зарандия Л.Р. 
 

Сочи 2011

 

     Содержание: 

     Введение . . . . . . . 03 с.

     Выбор языка программирования. . . 05 с.

     Подходы к изучению программирования . 09 с.

       Методика обучения программированию. 010 с.

     Планы уроков . . . . . . 11 с.

     Список  литературы . . . . . 25 с. 

 

Введение

     Преподавание  информатики в школах нашей страны фактически начиналось с преподавания программирования. В то время даже был провозглашен лозунг: “Программирование - это вторая грамотность”. Заметим, что компьютеры в школах тогда практически отсутствовали. Для ЭВМ первых поколений это было достаточно сложным и трудоемким занятием, искусством которого овладевали за многие годы. Прогресс вычислительной техники и развитие программирования привели к тому, что им начало заниматься всё большее число людей, а профессия программиста стала престижной.

     Одновременно  с революционным развитием аппаратного  и программного обеспечения и  оснащением современной компьютерной техникой учебных заведений курс информатики претерпел существенные изменения. Наиболее яркая характеристика такого изменения - вымывание программирования из школьного курса информатики.

     Основное  внимание в большинстве школ стало  уделяться освоению современных  информационных технологий. Эти тенденции отражены и в новом “Стандарте по информатике”, в котором собственно обучению программированию отводится очень мало времени. Но, как заметил А.Г. Гейн, “…очевидно, что именно алгоритмизация с самого начала вытянула на школьную арену курс информатики и ныне во многих реально существующих курсах информатики позволяет уйти от умных, но пустоватых разговоров к конкретному делу (не случайно альтернативой алгоритмизации нередко выступает обучение информационным технологиям — учить детей тому и другому многим представляется невозможным, так как освоение реального дела требует значительных затрат и труда, и времени)”.

     Следует остановиться на определении программирования. Программирование - это раздел информатики, изучающий вопросы разработки программного обеспечения ЭВМ. В узком смысле под программированием понимают процесс создания программы на одном из языков программирования. Разработку средств системного программного обеспечения и систем программирования называют системным программированием. Создание прикладных компьютерных программ принято называть прикладным программированием. По такому же принципу проводят деление программистов на системных и прикладных.

     Существует  несколько парадигм (образчиков) программирования:

• процедурное;
• логическое;
• функциональное;
• объектно-ориентированное.

     Процедурное программирование является универсальным и наиболее распространённым видом программирования. Для него существует наибольшее количество языков программирования. К ним относятся: Ассемблер, Фортран, Бейсик, Паскаль.

     Логическое  программирование в основном представлено языком Пролог. Этот язык основан на логических построениях. Логическое программирование предполагает, что компьютер должен уметь работать по логическим построениям, которыми пользуется человек.

     Функциональное  программирование использует так называемый декларативный язык программирования, который построен на предварительном описании данных и явных указаниях о том, что должно получиться в результате. В этом случае программа представляет собой совокупность определенных функций, которые являются также блоками текста программы. Например, функцией принтера является печатание, функцией текстового редактора - подготовка документа. Типичными представителями функциональных языков являются ЛИСП и Лого.

     Объектно-ориентированное  программирование имеет в своей основе понятие объекта, как элемента программирования, соединяющего в себе данные и действия над ними. Такой подход позволяет упростить программирование и сделать его более естественным для человека. Типичными языками объектно-ориентированного программирования являются Visual Basic, Delphi, С++

     Обучение  программированию включает в себя три  части:

1. изучение методов построения алгоритмов;
2. изучение языков программирования;
3. изучение и освоение какой-либо системы программирования.

     Первая  и вторая части изучаются в  базовом курсе информатики, а системы программирования обычно изучаются в профильном обучении.

 

Выбор языка программирования

     Перейдем  к обсуждению выбора языка программирования. Здесь, категоричной рекомендации быть не может. Единственное условие, которое  должно выполняться, - это то, что не только язык, но и выбранная среда программирования должны быть одними из реально используемых в современной практике, в том числе и профессионалами. Обратимся к мировому опыту как обучения программированию, так и профессионального программирования.

     Basic, Quick Basic и Visual Basic

     Cчитается, что язык программирования Basic является с методической точки зрения непригодным для обучения даже началам программирования будущих профессионалов, так как программирование с GoTo приводит к формированию плохого стиля, исправить который в дальнейшем очень сложно. Однако эволюция языка, начиная с Quick Basic и заканчивая Visual Basic, привела к тому, что сам язык стал мало отличаться, например, от языков Pascal и Delphi соответственно, и категоричные высказывания о непригодности его использования в учебных целях вряд ли можно считать корректными.

     Если обратиться к статистике использования тех или иных языков программирования на международном рынке труда, то Visual Basic в настоящее время занимает почетное второе место, уступая лишь Visual С++. Однако это далеко не так у нас в стране, где аналогичную Visual Basic программистскую нишу прочно занимает Delphi. Кроме того, компания Microsoft заявила о прекращении выпуска новых и поддержки старых версий языка Visual Basic в связи с переходом на платформу .NET. Единственным неоспоримым аргументом в пользу выбора данного языка в качестве базового для изучения программирования вообще является то, что именно он используется для написания макрокоманд в современных офисных приложениях. И если изучение, например, электронных таблиц ведется на уровне, предполагающем свободное владение этим языком, то выбор Visual Basic для освоения алгоритмизации и программирования может быть оправданным. В данном случае оказывается возможным построить интегрированный курс одновременного освоения как информационных технологий, так и программирования. Многие учителя отмечают также легкость "быстрого старта" при знакомстве школьников с данным языком. Но опыт работы показывает, что школьники, способные к овладению программированием вообще, очень быстро преодолевают сложности работы с любой средой программирования и легко осваивают формальные правила записи программ на изучаемом языке, в частности, описание переменных с корректным указанием их типов.

     Итак, большинство аргументов "за" и "против" языка Basic рассмотрены, перейдем к анализу языков группы Pascal и сравнению их с "Си-подобными" языками.

     Pascal или С (С++)

     Напомним, что язык Pascal был создан в начале 70-х годов прошлого столетия выдающимся специалистом в области computer science Никлаусом Виртом именно как язык для изучения программирования. Основой для построения синтаксических конструкций этого языка послужил широко распространенный в то время Algol (algorithmical language). Вирт продолжил свою работу над созданием методически обоснованного языка программирования, предложив общественности сначала язык Modula-2, а затем объектно-ориентированный Oberon. Однако последние два языка не получили сколь либо широкого распространения в отличие от языка Pascal, чрезвычайной популярности которого способствовало развитие семейства компиляторов фирмы Borland, начиная от Turbo Pascal и заканчивая Delphi. Не все новшества, привнесенные специалистами Borland в классический Pascal, кажутся Вирту оправданными, тем не менее и они в том числе привели к тому, что Pascal долгие годы занимал одно из ведущих мест среди профессиональных языков разработки различных  приложений, а проект Delphi придал ему новое дыхание.

     С методической точки зрения Pascal действительно хорошо подходит на роль учебного языка. Он позволяет познакомиться с большинством понятий современного программирования, освоить как различные типы, так и структуры данных. Программы на Pascal легко читаются, а один из важнейших принципов современного программирования — удобочитаемость более важна, чем краткость кода (конечно, если это не приводит к замедлению работы программы более чем в два-три раза), ведь над современными программными комплексами трудятся целые коллективы программистов, и им необходимо быстро ориентироваться в коде друг друга. Не случайно при описании различных алгоритмов в большинстве учебной литературы, в том числе и западной, используется именно Pascal или схожий с ним псевдокод. Удобочитаемость Pascal весьма кстати и учителю при проверке программ, написанных школьниками. Кроме того, синтаксис языка устроен так, что своей строгостью фактически вынуждает писать правильные программы. Это выгодно отличает Pascal, например, от языка С (С++), который, давая программисту широкие возможности, требует от него знания многих нюансов, которые зачастую упускают из вида начинающие программисты. Чего стоит, например, конструкция

     if (а = Ь) ...,

     которая, являясь синтаксически корректной, имеет в С весьма далекую от интуитивного смысла семантику (синтаксис языка определяет правила записи на нем программ, а семантика — что означает та или иная языковая конструкция, например, как должен выполняться тот или иной оператор.), переменной а присваивается значение переменной Ь, затем значение а сравнивается с нулем. Или логическое выражение вида

     а < b < с.

     Оно является некорректным для числовых и символьных типов языка Pascal и не будет пропущено компилятором, но вполне воспринимается компиляторами с языка С(++), однако имеет смысл весьма отличный от двойного неравенства в математике: сначала выполняется сравнение а и Ь, результатом которого оказывается либо 1 (истина), либо 0 (ложь). Затем уже это число (0 или 1) сравнивается с с. Ситуацию, в которой такое сравнение имеет смысл, придумать практически невозможно. Завершить обзор подобных нюансов (сами же нюансы на этом вовсе не заканчиваются) хочется семантикой оператора switch в языке С (++), которая также зачастую приводит к написанию некорректных программ начинающими программистами, так как только оператор break в конце описания каждого из вариантов переключателя позволяет придать данной конструкции тот смысл, в котором она в большинстве случаев используется (только в этом случае она превращается в аналог оператора case из других языков программирования).

     Не  случайно на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ  им. М.В. Ломоносова курс программирования начинается именно с изучения языка  Pascal, причем в его классической версии. Кроме того, большинство российских призеров международных олимпиад по информатике и студенческих чемпионатов мира по программированию для быстрого решения задач используют также именно Pascal, хотя те же самые студенты в своей профессиональной деятельности применяют совсем другие языки программирования (в частности, Java). Казалось бы, на этом вопрос о выборе языка программирования для современной школы можно считать решенным. Однако не все так просто.

     Если  обратиться к опыту стран Юго-Восточной  Азии, а именно в них широко ведется  преподавание школьникам программирования, то там уже долгие годы обучение старшеклассников ведется на базе языка  С. Выбор профессионалов в последние годы также лежит между С++ и Java. Более того, все так называемые "скриптовые языки" и языки web-программирования имеют С-подобный синтаксис. А для операционных систем UNIX-класса именно язык С является фактически родным. Наступление на Pascal ведется и на олимпиадном фронте: его использованию на студенческих чемпионатах мира, видимо, приходит конец (а разрешенными останутся как раз только С++ и Java). Все это вновь заставляет задуматься о выборе языка программирования.

     Помимо  уже упомянутых выше сложностей, возникающих  при написании программ на С++, особенно на начальном этапе его освоения, существуют сложности технического порядка: настройка среды программирования требует некоторого навыка и зачастую нетривиальна в условиях школьной локальной сети, а тратить на нее драгоценное время урока - непозволительная роскошь. Средства отладки при этом не столь удобны, а сообщения компилятора о различного рода ошибках не столь информативны, как в средах программирования для языка Pascal. Кроме того, большинство известных компиляторов с языка С++содержат те или иные ошибки, в результате чего даже самые простые программы время от времени оказывались неработоспособными, а вставка в них, например, не несущего смысла оператора вроде ; приводила к желаемому результату. Список же известных ошибок компилятора BP 7.0 весьма краток, и не одна из таких ошибок при решении учебных задач встретиться не может. Последнее очень важно на начальном этапе обучения программированию: ученик должен четко понимать, что если его программа не работает, то это происходит уж никак не по вине компилятора или операционной системы.