Методика преподавания темы «введение в программирование» в 9 классе

 

     Подходы к изучению программирования

     Итак, пусть выбор языка и среды  программирования сделан. Рассмотрим теперь два подхода к изучению языка программирования: формальный и "программирование по образцу". Первый основан на формальном (строгом) описании конструкций языка программирования (синтаксиса языка и его семантики) тем или иным способом (с помощью синтаксических диаграмм, мета-языка или формального словесного описания, в частности, семантики) и использовании при решении задач только изученных, а следовательно, понятных элементов языка. При втором же подходе школьникам сначала выдаются готовые программы, рассказывается, что именно они делают, и предлагается написать похожую программу или изменить имеющуюся, не объясняя до конца ряд "технических" или несущественных, с точки зрения учителя, для решения задачи деталей. При этом говорится, что точный смысл соответствующих конструкций вы узнаете позднее, а пока поступайте аналогичным образом. Второй подход дает возможность так называемого "быстрого старта", но создает опасность получить полуграмотных пользователей среды программирования, т.е. людей, которые используют в своей практике достаточно сложные конструкции, но не могут четко объяснить, почему в том или ином случае нужно применять именно их, и как они работают. В результате рано или поздно такие "программисты" сталкиваются с ошибками, исправить которые они просто не в состоянии - им не хватает знаний.

     В практике при работе с 9-классниками лучше использовать первый, формальный подход. При этом некоторыми неформальными умениями эти школьники чаще всего уже обладают. Одна из задач школьной информатики - научить именно формальному подходу, в частности, при применении различных определений. И формальное изучение языка программирования этому немало способствует. Но и без хороших примеров (образцов) при обучении программированию школьников не обойтись. И чем младше ученики, тем больше примеров необходимо приводить при описании языка (иногда даже заменяя ими строгое определение). В этом случае сильные ученики получат возможность понять все досконально и смогут использовать полученные знания в дальнейшем, а средние — приобретут конкретные навыки и оставят для себя возможность вернуться при необходимости к формальным определениям позже. Подобный подход и будет продемонстрирован в дальнейших уроках.

 

     Методика  обучения программированию

     Итак, все вводные замечания сделаны. Перейдем к собственно методике обучения, неотъемлемой частью которой является и сам изучаемый материал. Поэтому  в конце приведем содержание первого  урока по программированию. За рамками  рассмотрения оставляем основы использования  выбранной среды программирования, которые на первом уроке вкратце  должны быть продемонстрированы: как  создать новый файл для редактирования текста программы, как его сохранить  и в дальнейшем открыть, как запустить  программу на компиляцию и выполнение и как увидеть результат работы программы. Подразумевается, что с  основами редактирования текстов и  работы с файлами операционной системы  учащиеся уже знакомы. Несмотря на все  сделанные выше замечания, проведем первый урок неформально, а именно, научимся писать простейшие программы, без строгого описания их синтаксиса и введения формальных определений  таких понятий, как оператор.

 

Планы уроков

     Урок 1

     Цель  первого урока заключается в  том, чтобы продемонстрировать основы работы в среде программирования. Работа программы не имеет смысла, если она не содержит выдачи какой-нибудь информации. Поэтому урок мы дополним правилами выдачи информации в языке Pascal. Они даны практически в полном виде и для первого урока могут показаться избыточными. Но, выполнив соответствующие упражнения, школьники должны освоить основные принципы вывода в языке Pascal, а при необходимости в дальнейшем они всегда смогут вернуться к материалам урока.

     Простейшая  программа на языке  Delphi

     Собственно  программа на языке Delphi (как еще говорят — тело программы) должна начинаться со слова begin, а заканчиваться словом end и знаком точки. То есть ее можно сравнить с законченным предложением. Программа, состоящая только из этих слов, разделенных пробелом или переводом строки, верна, но ничего не делает. Добавим в нее вызов процедуры печати каких-либо сообщений (в дальнейшем мы будем называть его оператором), например:

     begin

       showmessage('Hello');

     end.

     Текст, заключенный в апострофы, компьютер  не анализирует, а просто выводит  на экран, поэтому он может быть произвольным, то есть содержать любые символы, набираемые на клавиатуре, в том числе русские и латинские большие и маленькие буквы. Программа может быть записана и в одну строку, тогда различные слова нужно разделять хотя бы одним пробелом:

     begin showmessage('Hello') end.

     Набейте текст этой программы и запустите  ее на выполнение. Теперь познакомимся с правилами вывода в языке Delphi подробнее.

     Стандартная процедура showmessage служит для вывода информационного окна. После слова showmessage в скобках перечисляются параметры, которые мы хотим напечатать.

     Существует  три вида параметров: константы, переменные (о них мы поговорим на следующем  уроке) и выражения (например, арифметические выражения). Константы бывают числовые (это просто различные числа —  целые и вещественные), логические и строковые. Любой текст, набранный  с клавиатуры и заключенный в  апострофы (одиночные кавычки), называется строковой константой. Если в текст  нам нужно поместить апостроф, например, в слове О'Кеу, на этом месте нужно набить два апострофа подряд вместо одного: showmessage (‘ О ‘ ‘ Key ‘ ). 

     Урок 2. Основные понятия языка программирования. Числовые типы данных. Оператор присваивания.

     Словарь языка Delphi

     Словарь любой программы на языке Delphi состоит из букв, цифр и специальных символов, комбинации которых являются знаками пунктуации в языке программирования.

     Цифры: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

     Буквы: _, А, В, С, D, Е, F, G, Н, I, J, К, L, М, N, О, Р, Q, R, S, Т, U, V, W, X, Y, Z, а, Ь, с, d, е, f, g, h, i, j, k, 1, m, n, o, p, q, r, s, t, u, v, w, x, y, z.

     Знаки операций: +,-,*,/,<,>, <= (меньше или равно), >= (больше или равно), =, <> (не равно).

     Знаки пунктуации:

     {} или (* *) Скобки комментариев

     // Комментарий до конца строки, используется только в Delphi

     [] Выделение индексов массивов, элементов  множеств 

     ' ' Выделение символа или строковой  константы

     ( ) Выделение выражений, списков  параметров

     := Присваивание значения переменной

     ; Разделение операторов и объявлений

     : Отделение переменной или константы  от типа и метки от оператора

     = Отделение имени типа от описания  типа или константы от ее  значения

     , Запятая для разделения элементов  в списке 

     . .  Разделение границ диапазона

     . Конец программы, отделение целой части от дробной, отделение полей в записи

     ^ Значение величины по ее указателю

     @ Обозначение адреса переменной 

     # Обозначение символа по его  коду

     $ Обозначение директивы компилятора  или знак 16-ричного числа

     Отступление для учителя. При рассмотрении знаков операций, возможно, некоторым школьникам будут не знакомы знаки, обозначающие операции умножения и деления, а большинству - знаки логических операций "меньше или равно", "больше или равно", "не равно". Знаки этих операций (соответствующие комбинации символов) относятся к плохо запоминаемым учениками. Научите их сразу следующему правилу: комбинация символов для обозначения первых двух операций строится так же, как мы произносим их название. Мы говорим "меньше или равно" и строим обозначение из символов '<' — меньше и '=' — равно. Аналогично для "больше или равно". Операция "не равно" обозначается '<>' потому, что по-другому ее можно прочитать как "меньше или больше".

     Большинство же знаков пунктуации даже с приведенными комментариями будут учащимся не понятны. Попросите их выделить из приведенных те знаки препинания, с которыми они уже встречались на предыдущем уроке (точка, запятая, точка с запятой, круглые скобки, апострофы). Научите ребят использовать в программе комментарии. Объясните, что они используются не только для "комментирования" элементов программы, но и для временного "выключения" части операторов из программы. Сообщите, что с остальными знаками пунктуации они познакомятся позднее. Сейчас же список знаков был приведен полностью только для того, чтобы показать, какие вообще символы могут использоваться при написании программ на языке Delphi. Исключение составляют лишь строковые (и символьные) константы, так как их содержимое компилятором не анализируется. В них могут использоваться все символы текущей кодовой таблицы.

     Переменные 

     Любой алгоритм или программа для компьютера состоит из двух разделов: описания данных и описания действий, которые  над этими данными необходимо выполнить. В языках программирования действия представляются так называемыми  операторами. Данные есть общее понятие для всего того, с чем оперирует компьютер. Память компьютера с точки зрения языка Pascal разделена на секции, называемые переменными. Переменные бывают разных типов. Тип определяет допустимое конечное множество значений, которое может принимать та или иная переменная. Каждая переменная имеет жестко закрепленное за ней имя. Значения переменных могут меняться в ходе выполнения программы.

     Имена (или идентификаторы) используются не только для обозначения переменных, но и для констант, типов, процедур и функций. Имя может иметь и программа.

     Имя (идентификатор) — это любое количество букв и цифр, начинающееся с буквы, кроме служебных слов. Хотя имена  и могут быть очень длинными, в  конкретных реализациях в них  анализируется лишь несколько первых символов (например, 63, т.е. имена, у которых  первые 63 символа совпадают). Прописные и строчные буквы в именах не различимы. Так, имена My_Name, my_name и MY_NAME совпадают. Список служебных (или зарезервированных, или ключевых) слов приведен ниже.