Методика обучения основам алгоритмизации и программирования в пропедевтическом курсе информатики (5-6 классы)

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТОДИКА ОБУЧЕНИЯ ОСНОВАМ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ В ПРОПЕДЕВТИЧЕСКОМ КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ (5-6 КЛАССЫ)



Содержание

Введение

Глава 1. Теоретические и методические основы обучения алгоритмизации и программированию в пропедевтическом курсе информатики (5-6 классы)

1.1 Теоретические основы предметной области алгоритмизации и программирования в курсе информатики основной школы

1.2 Анализ научной, учебной и методической литературы по обучению алгоритмизации и программированию в основной школе

1.3 Анализ компьютерных сред для обучения основам алгоритмизации и программирования

1.4 Психолого-педагогические особенности обучения школьников 5-6 классов в области алгоритмизации и программирования

Глава 2. Методика обучения основам алгоритмизации и программирования в 5-6 классах

2.1 Структура и содержание методической системы обучения основам алгоритмизации и программирования в 5-6 классах

2.2 Методические рекомендации по изучению основам алгоритмизации и программирования в 5-6 классах

2.3 Результаты апробации методики обучения основам алгоритмизации и программирования в 5-6 класса

Заключение

Список литературы

Приложения



Введение

За последние годы информатика как наука прошла целый ряд этапов своего эволюционного развития. Сегодня она изучает не только информационные процессы и технологии в технических системах, но также основные закономерности и методы реализации информационных процессов в природе и обществе. Активно идет процесс формирования информатики как комплексного междисциплинарного научного направления.

К началу 90-х годов возникло твердое убеждение, что изучение информатики имеет огромное общеобразовательное значение, далеко выходящее за рамки задачи подготовки выпускников школы к жизни и труду в формирующемся "информационном" обществе. Этому немало способствовало и изменение взглядов на предмет информатики как науки, ее место в системе научного знания.

Информатика - в настоящее время одна из фундаментальных отраслей научного знания, формирующая системно-информационный подход к анализу окружающего мира, изучающая информационные процессы, методы и средства получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации, стремительно развивающаяся и постоянно расширяющаяся область практической деятельности человека, связанная с использованием информационных технологий.

В связи с этим основной линией обучения в базовом курсе информатики является линия "Алгоритмизация и программирование".

В любой среде программирования реализуются основные алгоритмические конструкции, развивающие алгоритмический стиль мышления, важность которого отмечена Н.М. Амосовым, А.Н. Лонда, Н.Н. Моисеевым и другими учеными [14].

Алгоритмы используются в ходе описания какого-либо процесса (физического, химического, биологического, математического), 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 [19]. Некоторые алгоритмы человек осваивает самостоятельно, другие требуют обучения.

Актуальность исследования обуславливается необходимостью пропедевтического обучения основам алгоритмизация и программирования, которое нивелирует трудности при изучении содержательной линии "Алгоритмизация и программирование" в базовом школьном курсе информатики, возникающие из-за несоответствия между достаточно большим объемом содержания и относительно небольшим количеством часов, выделенным на изучение данной содержательной линии.

Актуальность исследования породила некоторое противоречие между необходимостью изучения основам алгоритмизации и программирования на пропедевтическом уровне и недостаточной проработанностью методических разработок по данной теме.

Все выше написанное определило тему исследования "Методика обучения основам алгоритмизации и программирования в пропедевтическом курсе информатики (5-6 классы)".

Объектом исследования является процесс обучения информатике по содержательной линии "Алгоритмизация и программирование" в 5-6 классах.

Предмет исследования - методика обучения основам алгоритмизации и программирования в пропедевтическом курсе информатики в 5-6 классах.

Целью выпускной квалификационной работы является разработка методики обучения основам алгоритмизации и программирования в пропедевтическом курсе информатики в 5-6 классах.

Гипотеза исследования заключается в том, что разработанная методика будет способствовать более эффективному формированию первоначальных знаний по алгоритмизации и программированию в 5-6 классах, что позволит более плавно перейти к изучению содержательной линии "Алгоритмизация и программирование" в базовом курсе информатики в 7-9 классах.

На основании поставленной цели и сформулированной гипотезы были выделены следующие задачи исследования:

§ проанализировать научно-методическую и техническую (программную) литературу по теме исследования;

§ отобрать содержание обучения по теме алгоритмизация и программирование для 5-6 классов;

§ разработать методику обучения по теме "Алгоритмизация и программирования" для 5-6 классов;

§ апробировать разработанную методику обучения.

В выпускной квалификационной работе были использованы следующие методы исследования:

· теоретические: анализ и обобщение психолого-педагогической, методической и предметной литературы, учебников и учебных пособий;

· эмпирические: наблюдение и обобщение собственного опыта работы в школе, проведение педагогического эксперимента по проверке эффективности разработанной методике.

Практическая значимость исследования заключается в возможном практическом применении разработанной методики обучения алгоритмизации и программированию в пропедевтическом курсе информатики в 5-6 классах.

Выпускная квалификационная работа состоит: введения, двух глав, заключение, списка используемой литературы и приложений.



Глава 1. Теоретические и методические основы обучения алгоритмизации и программированию в пропедевтическом курсе информатики (5-6 классы)

1.1 Теоретические основы предметной области алгоритмизации и программирования в курсе информатики основной школы

Термин "информатика" в русском языке является сравнительно новым словообразованием. В работе академика А.П. Ершова "Информатика: предмет и понятие" отмечается "три прихода термина "информатика" в русский язык". Первая интерпретация относится к 1950-м годам. Ее суть отражена в статье об информатике в Большой Советской Энциклопедии выпуска 1972 г.:

"Информатика - дисциплина, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также закономерности ее создания, преобразования, передачи и использования в различных сферах человеческой деятельности" [5]. Второй приход относится к 60-м годам ХХ века, когда термин "информатика" входит в употребление как калька с французского informatique - наука об ЭВМ и их применении. Синонимом к такой интерпретации является английское "computer science".

И, наконец, определяя новое содержание информатики периода "третьего пришествия" (70-80-е годы ХХ столетия), А.П. Ершов отмечает, что термин "информатика" приобретает более широкое значение "как название фундаментальной естественной науки, изучающей процессы передачи и обработки информации".

Информатика как научная область и как область практического использования компьютерной техники и информационных технологий начала складываться во второй половине ХХ века. К первоисточникам современной информатики следует отнести теорию информации, зародившуюся в 1930-х годах в работах К. Шеннона, Р. Хартли, и теорию алгоритмов (Э. Пост, А. Тьюринг, А. Марков), и работы Джона фон Неймана по архитектуре ЭВМ.

Прикладная ветвь информатики формируется с появлением электронно Вычислительных машин. Таким образом С начала своего зарождения информатика объединяет в себе науку об информации - теоретическую информатику, информационную технику и технологии - прикладную информатику. По отношению к последней сравнительно недавно в употребление вошел оборот "Информационно-коммуникационные технологии", или сокращенно - ИКТ.

В отечественной общеобразовательной школе отдельный учебный предмет, посвященный изучению информатике, существует с 1985 года. За более чем 30-летний период изменялось его содержание вместе с изменением предметной области информатики. В этом процессе формировалась современная концепция общеобразовательного курса информатики, выделялись инвариантные составляющие его содержания.

Начиная с 1990-х годов в школах России складывается опыт трехэтапного изучения информатики: пропедевтического курса в начальной школе, базового курса в основной школе и профильного обучения информатике в старших классах полной средней школы.

Основные разделы курса информатики соответствуют следующим линиям (направлениям) изучения:

§ информация и информационные процессы;

§ представление информации;

§ компьютер (архитектура);

§ формализация и моделирование;

§ алгоритмизация и программирование;

§ информационные технологии;

§ гуманитарная информатика (социальная информатика) [25].

Линия "Алгоритмизация и программирование" является самой разработанной линией из курса информатики.

Планируемые результаты, характеризующие систему учебных действий в отношении знаний, умений, навыков, расширяющие и углубляющие опорную систему, достигаются отдельными мотивированными и способными учащимися; они не отрабатываются со всеми группами учащихся в повседневной практике, но могут включаться в материал итогового контроля.

Планируемые результаты изучения линии "Алгоритмизация и программирование":

Выпускник научится:

· понимать смысл понятия "алгоритм" и широту сферы его применения; анализировать предлагаемые последовательности команд на предмет наличия у них таких свойств алгоритма как дискретность, детерминированность, понятность, результативность, массовость;

· оперировать алгоритмическими конструкциями "следование", "ветвление", "цикл" (подбирать алгоритмическую конструкцию, соответствующую той или иной ситуации; переходить от записи алгоритмической конструкции на алгоритмическом языке к блок-схеме и обратно); информатика программирование педагогическая обучение

· понимать термины "исполнитель", "формальный исполнитель", "среда исполнителя", "система команд исполнителя" и др.; понимать ограничения, накладываемые средой исполнителя и системой команд, на круг задач, решаемых исполнителем;

· исполнять линейный алгоритм для формального исполнителя с заданной системой команд;

· составлять линейные алгоритмы, число команд в которых не превышает заданное;

· ученик научится исполнять записанный на естественном языке алгоритм, обрабатывающий цепочки символов;

· исполнять линейные алгоритмы, записанные на алгоритмическом языке;

· исполнять алгоритмы c ветвлениями, записанные на алгоритмическом языке;

· понимать правила записи и выполнения алгоритмов, содержащих цикл с параметром или цикл с условием продолжения работы;

· определять значения переменных после исполнения простейших циклических алгоритмов, записанных на алгоритмическом языке;

· разрабатывать и записывать на языке программирования короткие алгоритмы, содержащие базовые алгоритмические конструкции. Выпускник получит возможность:

· исполнять алгоритмы, содержащие ветвления и повторения, для формального исполнителя с заданной системой команд;

· составлять все возможные алгоритмы фиксированной длины для формального исполнителя с заданной системой команд;

· определять количество линейных алгоритмов, обеспечивающих решение поставленной задачи, которые могут быть составлены для формального исполнителя с заданной системой команд [6].

Понятие "Алгоритм" занимает одно из центральных мест в современной науке.

Появление алгоритмов связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад (в 825 году) ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Джафар) Мухаммед бен Муса аль-Хорезми создал книгу по математике, в которой описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами. Эти способы и сейчас изучают в школе. Само слово "алгоритм" возникло в Европе после перевода на латынь книги этого среднеазиатского математика, в которой его имя писалось как "Алгоритми". "Так говорил Алгоритми", - начинали европейские ученые, ссылаясь на правила, предложенные Мухаммедом аль-Хорезми [1].

Алгоритм - понятное и точное предписание исполнителю выполнить конечную последовательность команд, приводящую от исходных данных к искомому результату [2].

Исполнитель алгоритма - это тот объект или субъект, для управления которым составлен алгоритм [2].

Система команд исполнителя (СКИ) - это вся совокупность команд, которые исполнитель умеет выполнять [2].

Свойства алгоритма: понятность, точность, конечность.

Понятность: алгоритм составляется только из команд, входящих в СКИ исполнителя.

Точность: каждая команда алгоритма управления определяет однозначное действие исполнителя.

Конечность (или результативность): выполнение алгоритма должно приводить к результату за конечное число шагов.

Среда исполнителя: обстановка, в которой функционирует исполнитель.

Определенная последовательность действий исполнителя всегда применяется к некоторым исходным данным. Например, для приготовления блюда по кулинарному рецепту нужны соответствующие продукты (данные). Для решения математической задачи (решения квадратного уравнения) нужны исходные числовые данные (коэффициенты уравнения).

Полный набор данных: необходимый и достаточный набор данных для решения поставленной задачи (получения искомого результата).

Способы записи алгоритмов: графический, словесный и в виде программ для компьютера.

Графический способ предполагает использование определенных графических символов - блоков.



Таблица 1. "Графические символы - блоки"

Наименование блока	Обозначение блока	Содержание
Процесс		Обработка информации
Принятие решения		Логический блок проверки истинности или ложности некоторого условия
Передача данных		Ввод или вывод информации
Пуск, остановка		Начало или конец программы
Модификация		Организация циклического процесса- заголовок цикла

Совокупность блоков образует так называемую блок-схему алгоритма.

Словесная запись алгоритмов ориентирована прежде всего на исполнителя-человека и допускает различную запись предписаний, но при этом запись должна быть достаточно точна.

При записи алгоритмов в виде программ для компьютера используются языки программирования - системы кодирования предписаний и правила их использования. Для записи алгоритмов в виде программ характерна высокая степень формализации [2].

Алгоритмы работы с величинами.

Основные алгоритмические структуры.

Величина- это отдельный информационный объект, который имеет имя, значение и тип [2].

Исполнителем алгоритмов работы с величинами может быть человек или специальное техническое устройство, например, компьютер. Такой исполнитель должен обладать памятью для хранения величин. Величины бывают постоянными и переменными.

Постоянная величина (константа) не изменяет своего значения в ходе выполнения алгоритма. Константа может обозначаться собственным значением (числа 10, 3.5) или символическим именем (число).

Переменная величина может изменять значение в ходе выполнения алгоритма. Переменная всегда обозначается символическим именем (X, A, R5).

Основные типы величин: целый, вещественный логический, символьный.

Выражение - запись, определяющая последовательность действий над величинами.

Выражение может содержать константы, переменные, знаки операций, функции [2].

Команда присваивания - команда исполнителя, в результате которой переменная получает новое значение [2].

Формат команды: <имя переменной>:= <выражение>

Исполнение команды присваивания происходит в таком порядке: сначала вычисляется <выражение>, затем полученное значение присваивается.

Команда ввода - команда, по которой значения переменных задаются через устройства ввода [2], по которой значение величины отображается на устройстве вывода компьютера (например, на мониторе).

Команда ветвления - разделяет алгоритм на два пути в зависимости от некоторого условия, затем исполнение алгоритма выходит на общее продолжение. Ветвление бывает полное и неполное [2].

Описание ветвления в блок-схемах и на Алгоритмическом языке:

Таблица 2. "Ветвление"

Полное ветвление	Неполное ветвление	Блок-схема
если < условие	>	если <	условие	>
то < Cерия 1	>	то <	Cерия	>
иначе < Cерия программа	>	кв
кв

Команда цикла обеспечивает повторное выполнение последовательности команд (тела цикла) по некоторому условию.

Цикл с предусловием - истинно условие цикла: выполнение которого повторяется.

Таблица 3. "Цикл с предусловием"

Цикл с предусловием	Блок-схема
Пока < условие >, повторять < тело цикла > кц

Цикл с параметром- повторное выполнение тела цикла, пока целочисленный параметр пробегает множество всех значений от начального (In) до конечного (Ik):

Таблица 4. "Цикл с параметром"

Цикл с параметром	Блок-схема
для i от In до Ik, повторять нц < тело цикла> кц

Линия "Алгоритмизация и программирование" является самой разработанной в курсе информатики 7-9 классов. Планируемые результаты изучения данной линии дают возможность обучающемуся в полной мере освоить материал, иметь широкое представление об алгоритмах и широту сферы их применения.

Однако, для более плавного вхождения в тему алгоритмизации и программирования в 7-9 классах необходима пропедевтика данной темы, которую целесообразно осуществлять в обучении информатике в более младших классах.

1.2 Анализ научной, учебной и методической литературы по обучению алгоритмизации и программированию в основной школе

Методологической основой федеральных государственных образовательных стандартов является системно-деятельностный подход, в рамках которого реализуется современные стратегии обучения, предполагающие использование информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) в процессе изучения всех предметов, во внеурочной и внешкольной деятельности на протяжении всего периода обучения в школе. Организация учебно-воспитательного процесса в современной информационно-образовательной среде является необходимым условием формирования информационной культуры современного школьника, достижения ряда образовательных результатов, прямо связанных с необходимостью использования ИКТ.

Средства ИКТ не только обеспечивают образование с использование той же технологии, которую учащиеся применяют для связи и развлечений вне школы, но и создают условия для индивидуализации учебного процесса, повышения эффективности и результативности. На протяжении всего периода существования школьного курса информатики преподавание этого предмета было тесно связано с информатизацией школьного образования: именно в рамках курса информатики школьники знакомились с теоретическими основами информационных технологий, овладевали практическими навыками использования средств ИКТ, которые потенциально могли применять при изучении других школьных предметов и в повседневной жизни.

Изучение информатики в 5-6 классах вносит значительный вклад в достижение главных целей основного общего образования способствуя:

· развитию метапредметных умений и навыков на основе средств и методов информатики и ИКТ, в том числе овладению умениями работать с различными видами информации, самостоятельно планировать и осуществлять индивидуальную и коллективную информационную деятельность, представлять и оценивать ее результаты;

целенаправленному формированию таких метапредметных понятий, как "объект", "система", "модель", "алгоритм" и др.;

воспитанию ответственного и избирательного отношения к информации;

развитию познавательных, интеллектуальных и творческих способностей учащихся.

В учебном плане основной школы информатика представлен как:

1. расширенный курс в 5-9 классах (пят лет по 1 часу или по 2 часа в неделю, всего 175 часов или 350 часов);

2. базовый курс в 7-9 классах (7 класс - один час в неделю, 8 и 9 классы- по два часа в неделю, всего 175 часов) [6].

В связи со спецификой этапа основного образования как самого продолжительного в структуре базового курса информатики выделяются две последовательные части: пропедевтическая (5-6 классы), одной из целей которой является пропедевтика понятий базового курса информатики, и базовая (7-9-йстороны классы).

Структура содержания общеобразовательного предмета (курса) информатика в 5-6 классах основной школы может быть определена следующими укрупненными тематическими блоками (разделами):

· информация вокруг нас;

· информационные технологии;

· информационное моделирование;

· алгоритмика.

Методика обучения основам алгоритмизации и программирования представлена в рамках курсов широко известных авторских коллективов:

1. УМК по курсу Информатика и ИКТ, автор Босова Л.Л., 5-й, 6-й, 7-й классы.

2. УМК "Информатика. Базовый курс", авторы Семакин И.Г., Залогова Л.А. и др., 7-9-й классы.

3. УМК "Информатика. Базовый курс", автор Угринович Н.Д., 7-й, 8-й, 9-й классы [21].

Рассмотрим подробнее УМК этих авторов.

УМК по курсу Информатика, автор Босова Л.Л., 5-й, 6-й [7].

В данном УМК изучение тем алгоритмизации и программирования планируется в 6-м, 7-м класса.

В 6-м классе выделено 9 часов на изучение понятий алгоритм, исполнитель, системы команд исполнителя, линейного алгоритма, алгоритма ветвления и циклического алгоритма в безкомпьютерном варианте с использованием заданий в рабочей тетради.

Также в курсе рассматриваются задачи построения различных фигур графическими исполнителями DRAW, LINE, CIRCLE в среде программирования QBasic.

В 7-м классе выделено 7 часов на изучение тем алгоритмизации. Рассматриваются традиционные исполнители Чертежник и Робот. Вводится понятие вспомогательных алгоритмов, рассматриваются алгоритмические конструкции цикл повторить n раз, цикл "пока", ветвление.

Данный курс способствует развитию алгоритмического мышления, позволяет подготовить учащихся к дальнейшему изучению среды программирования QBasic [21].

УМК "Информатика. Базовый курс", авторы Семакин И.Г., Залогова Л.А. и др., 7-9-й классы [26].

Спецификой данного курса является его построение по двухуровневому принципу: 1 уровень - материал, соответствующий минимальному содержанию базового курса, 2 уровень - дополнительный материал, расширяющий содержание разделов первого уровня, используется при изучении курса по углубленному варианту. Этот принцип построения курса характерен и для темы "алгоритмизация и программирование". Соответственно, планирование данной темы соответствует 16 и 42 часам.

В основе базового варианта изучения основные понятия алгоритма, его свойств, исполнителя, его систем команд рассматриваются с использованием алгоритмического языка. Изучаются темы, язык блок-схем, математические, линейные, ветвящиеся и циклические алгоритмы, вспомогательные алгоритмы, метод пошаговой детализации. Также кратко изучаются языки программирования высокого уровня (ЯПВУ).

Углубленный уровень предполагает дополнительное изучение темы "Логическое программирование" на языке Пролог, а также программирование на языке программирования высокого уровня Паскаль.

В курсе предполагается решение большого количества задач, позволяющих усвоить учащимися основы алгоритмизации и программирования на высоком уровне. Задачник-практикум дает обширный материал для организации практической работы на уроках и домашней работы учащихся. Большое число разнообразных заданий предоставляет учителю возможность варьировать содержание курса по времени подготовки и уровню сложности.

При изучении данного курса учащиеся смогут: выполнять трассировку заданных простых алгоритмов; строить блок-схемы несложных алгоритмов; использовать школьный алгоритмический язык для описания алгоритмов; работать с готовой программой на одном из языков программирования высокого уровня; составлять несложные программы решения вычислительных задач; осуществлять отладку и тестирование программы [21].

"Информатика. Базовыйбольей курс", автор Угринович Н.Д., 8-й, 9-й классы [27].

В данном курсе в 9-м классе предполагается изучение темы "Основы алгоритмизации и объектно-ориентированного программирования в среде Visual Basic в объеме 14 часов. Учащиеся изучают объекты среды, свойства, методы, события; рассматривают событийные и общие процедуры, операторы ветвления, выбора, цикла; знакомятся с понятиями переменная, арифметические, строковые и логические выражения.

При изучении данного курса учащиеся смогут объяснить структуру основных алгоритмических конструкций и использовать их для построения алгоритмов; определить основные типы данных и операторы; разработать и записать на языке программирования типовые алгоритмы; создавать проекты с использованием визуального объектно-ориентированного программирования.

Объектно-ориентированный подход к решению задач позволяет сформировать у учащихся объектный стиль мышления и способствует подготовке учащихся к дальнейшему изучению среды программирования Visual Basic [21].

К настоящему времени в школьной информатике имеются значительные учебно-методические разработки для разных возрастных групп учащихся, изданы учебно-методические пособия.

Проанализированные УМК по информатики основной школы входят в федеральный перечень учебников, рекомендованных к использованию в образовательных учреждениях.

1.3 Анализ компьютерных сред для обучения основам алгоритмизации и программирования

Среда Лого. Для изучения темы "Алгоритмизация и программирование" в пропедевтическом курсе школы наиболее подходящим является язык Лого, развивающий алгоритмическое, логическое и абстрактное мышление учащихся. Для изучения основ программирования с использованием языка Лого в пропедевтическом курсе школы в перечне учебников единственным является УМК авторского коллектива под редакцией профессор Макаровой Н.В. "Информатика и ИКТ", Начальный уровень 5-й, 6-й классы.

Лого-среды - это многофункциональные инструментальные творческие среды, позволяющие не только программировать, но и реализовывать сколь угодно сложные проекты по различным темам - от простейших рисунков и презентационных роликов до комплексных моделей физических и биологических процессов [22].

Первые версии языка Лого были разработаны в конце 60-х - начале 70-х годов в Массачусетском технологическом институте (MIT) группой под руководством профессора Пейперта.

С тех пор Лого превратилось в обширное семейство языков. Конечно, язык Лого в этом смысле не уникален - для большинства языков программирования таких, как С++, имеется семейство различных версий как самого языка, так и соответствующих сред разработки.

Однако семейству Лого присуща некоторая специфика.

Версии Лого отличаются не столько тем, на какой платформе (Windows, Macintoshкумир и пр.) или в какой версии операционной системы реализован язык, а тем, какому кругу пользователей адресована та или иная версия.

Лого является открытой средой.

То есть не программа определяет, чем должен заниматься пользователь: выполнить некоторое упражнение, решить указанную задачу, - а пользователь выбирает, чем именно он планирует заниматься.

К преимуществам языка Лого можно отнести:

· близость синтаксиса к естественному языку;

· возможность написания команд и идентификаторов, как на русском, так и на английском языке, как в полной сокращенной форме;

· крупный шрифт, уменьшающий напряжение глаз при работе;

· легкость написания динамических программ и программ для работы с текстовой информацией;

· программа в языке Лого имеет четко выраженную структуру (процедуры, условные операторы и операторы цикла, в среде Лого реализованы отдельные элементы объектно-ориентированного программирования;

· наличие не одной, а 4-х черепашек, что позволяет легко создавать несложные игровые программы с небольшим числом персонажей;

· возможность использования внешних процедур, что способствует развитию умения работать с библиотекой алгоритмов;

· интерактивный режим;

· мультимедийные возможности;

· низкие требования к аппаратуре и совместимость с широким кругом IBM-совместимых компьютеров.

Но, как у любого продукта, у этой системы проявились и отрицательные стороны:

· невозможность визуально отличить русские буквы от латинских, что порождает множество ошибок;

· не полная совместимость с IBM-стандартом на клавиатуру;

· отсутствие готовой помощи;

· отсутствие строки подсказки (назначений ключей);

· ограниченное число черепашек;

· неестественность логических связок;

· наличие только одного вида циклов - цикла Repeat.

Лого претендует на то, чтобы быть достаточно универсальным инструментом. Поэтому черепашки - традиционно основные объекты Лого - должны быть достаточно универсальными исполнителями.

Они должны уметь рисовать узоры на экране, изображать персонажей в мультфильме, моделировать движение планет и соударение атомов и т.д.

Лого синтаксис простой и удобный, что облегчает жизнь начинающему программисту, работающему с простыми программами. Текст программы, написанный в отдельном текстовом окне (окне процедур), готов к выполнению, как только вы его написали (или отредактировали). Не требуется просить систему перекомпилировать набор процедур, собрать их и т.д. Все программы (процедуры) совершенно равноправны, порядок, в котором они расположены в окне процедур, не имеет значения. Вы сами указываете (в поле команд, при создании кнопки и т.д.), какая именно программа должна быть запущена.

Основной областью применения этого языка являются задачи искусственного интеллекта.

При исследовании подобных задач важна не столько эффективность программы (т.е. скорость выполнения, экономия памяти), сколько возможность просто модифицировать алгоритм, разные модификации программы и т.д.).

Лого является прекрасной средой, помогающей освоить основные элементы программирования - переменные, функции, типы данных и другие. Среда Лого играет большую роль при изучении в старших классах универсальных языков программирования, таких как Паскаль. [Лысиков] В тоже время Лого является прекрасным средством для развития мышления и самостоятельных исследований в самых разных интеллектуальных областях и с различными уровнями сложности [3].

Скретч - визуальная потребности объектно-ориентированная среда программирования для обучения школьников младших и средних классов [18].

Для изучения основ программирования с использованием среды Scratch теоретическими в пропедевтическом курсе школы в перечне учебников есть УМК авторского коллектива под редакцией Босовой Л.Л. "Пропедевтика программирования со Scratch", Доп. модуль к программе по уч. предмету "Информатика" для 5-6 классов.

Scratch - это новая среда программирования, созданная несколько лет назад группой ученых Массачусетского технологического института (MIT), которая позволяет детям создавать собственные анимированные и интерактивные истории, игры и другие произведения, а точнее - превращать в них любые интересные им истории [13]. Авторы проекта не скрывают, что хотели создать альтернативу культуре PhotoShop. Основная задача проекта - стать частью образовательной программы детей и подростков, развить у них творческие способности, логическое мышление и свободу в использовании информационных технологий. Все это предлагается развить с помощью вовлечения учащихся в процесс создания интерактивных презентаций, мультиков, игр. Ученики могут составить свои программы из блоков команд (их еще называют "кирпичиками") также, как они строили домики и машинки из деталей "Лего". Разработчики этой технологии (Митч Резник и Алан Кей) ориентировались на малообеспеченные слои населения и ставили своей целью увести подростков с улицы с ее часто отрицательным влиянием.

Стоит также отметить, что Scratch полностью бесплатен, его можно свободно загрузить с сайта разработчиков. Программа (интерфейсная часть и сам язык) переведен на 19 языков. 21 ноября 2008 вышла в свет версия 1.3.1, русский Скретч.

Блочное программирование. Для создания программ в Scratch вы просто совмещаете графические блоки вместе в стеках.

Блоки сделаны так, чтобы их можно было собрать только в синтаксически верных конструкциях, сходным что исключает ошибки. Различные типы данных имеют разные формы, подчеркивая несовместимость. Вы можете сделать изменения в стеках, даже когда программа запущена новыми идеями снова и снова.

Манипуляции данными. Со Scratch вы можете создать программы, которые управляют и смешивают графику, анимацию, музыку и звуки.

Совместная работа и обмен. На сайте проекта Scratch вы можете посмотреть проекты других людей, использовать и изменить их картинки и скрипты, и добавить ваш собственный проект. Самое большое достижение - это общая среда и культура, созданная вокруг самого проекта.

Где и как можно использовать данную среду в преподавании информатики?

Во-первых, данную среду можно использовать для создания графических изображений для этого существуют команды рисования и команды движения.

Во-вторых, конечно, при изучении программирования. В данной среде есть математические функции, вычисления, переменные, а в новой версии есть еще и списки. При преподавании программирования мало просто показать и объяснить работу различных операторов, циклов, условий и т. д. Нужно научить детей мыслить особым образом научить понимать суть команд и алгоритмов. Ученики должны иметь возможность немедленно видеть результат своих действий, что и позволяет данная среда. При создании сложных проектов ученик не просто освоит азы программирования, но и познакомится с полным циклом разработки программы, начиная с этапа описания идеи и заканчивая тестированием и отладкой.

Таким образом, Scratch можно рассматривать как инструмент для творчества, оставив программирование на втором плане. Дети могут сочинять истории, рисовать и оживлять на экране придуманных ими персонажей, учиться работать с графикой и звуком.

Применений возможностям Scratch можно найти множество: в этой среде легко создавать анимированные открытки, презентации, игры, мультфильмы, различные модели. Благодаря простоте языка и идеологии в целом Scratch позволяет легко научиться основам программирования.

Задавая поведение своих персонажей в программе, ребенок изучает такие фундаментальные понятия, как циклы и условия.

К сожалению, все проекты выполняются только в среде. Конечно, ими можно делиться с другими пользователями, выкладывая на сайте Scratch. При этом запустить проект можно непосредственно из браузера. Только для просмотра нужно установить на компьютер среду выполнения Java [13].

Среда программирования Scratch является наиболее современной и перспективной для обучения учеников пропедевтическому курсу информатики.

1.4 Психолого-педагогические особенности обучения школьников 5-6 классов в области алгоритмизации и программирования

Учитель является организатором процесса обучения, который в праве выбирать различные формы, методы обучения и средства работы с обучающимися.

Отметим, что одной из задач, которые стоят перед учителем, является всестороннее развитие личности ребенка, поэтому профессиональная подготовка учителя обязательно включает в себя знания таких наук как психология и педагогика.

Переход учащегося в основную школу совпадает с предкритической фазой развития ребенка- началом перехода от детства к взрослости (11-13 лет, 5-6 классы. Этот период характеризуется возникновением и развитием самосознания, а также внутренней переориентацией подростка от правил и ограничений [6], связанных с моралью послушания, на нормы поведения взрослых.

В связи с этим необходим постоянный контакт с родителями, для оказания методической и психолого-педагогической поддержки родителей в деле воспитания детей, выработки единых подходов в достижении общих учебно-воспитательных целей.

На учеников, перешедших в 5-й класс, оказывают влияние ряд факторов, таких как изменение условий обучения, требований контроля.

Так в начальной школе ребенок был ориентирован на одного учителя, но, оказавшись в средней, сталкивается с большим количеством предметников, каждый из которых диктует свои требования, работает в своем кабинете. Таким образом, ученику необходимо познакомиться с новыми учителями, выучить их имена и отчества, запомнить в каком кабинете проводятся уроки. В связи с этим увеличивается уровень тревожности. В начальной школе с учеником работал единственный учитель, который являлся и классным руководителем, и учителем по всем предметам. Ему не очень сложно было находить индивидуальный подход к каждому ученику и благодаря этому контролировать деятельность.

При переходе в пятый класс такой контроль нарушается и от детей требуется больше самостоятельности, что в свою очередь на них оказывает влияние [6].

Говоря о психологической характеристике, рассмотрим основные познавательные психические процессы, которые в большей мере учувствуют во время обучения.

Таблица 5. "Психологическая характеристика учащихся 5-6 классов"

Психический процесс	Описание
Внимание	Внимание - направленность и сосредоточенность сознания человека на определенны объектах при одновременном отвлечении от других [23]. Обучение невозможно без достаточно развитого внимания у человека. У детей основное место занимает непроизвольное внимание. Таким образом, ребенок в большей степени реагирует на яркие, эмоциональные и выделяющиеся большей признаки информации, чем на ее содержание. Младшие школьники не обладают большим объемом внимания, кроме того, уровень его устойчивости, переключения и распределения не слишком велик. Произвольное внимание слабо развито и поэтому дети не способны концентрировать его на любом материале, который объясняет учитель или который заложен в книге. В ходе учебной деятельности происходит развитие произвольного внимания. Ребенок учится направлять и устойчиво сохранять внимание на тех объектах, которые требуют на себе сосредоточения с использованием волевых усилий.
Восприятие	Восприятие - целостное отражение предметов, ситуаций и событий, возникающее при непосредственном воздействии физических раздражителей на рецепторные поверхности [23]. Во время формирования у ребенка такого вида деятельности, как наблюдение, развиваются способности анализировать и дифференцировать воспринимаемые предметы. Способности к наблюдению у детей данного возраста слабо развиты и особенно интенсивно они складываются в процессе школьного обучения. На занятиях восприятие ученика становится целенаправленным. Такое восприятие, в совокупности с другими видами познавательной деятельности (вниманием и мышлением), принимает форму целенаправленного и произвольного наблюдения.
Память	Учащиеся младших классов при осмысливании материала опираются на наглядно воспринимаемые связи и отношения предметов. В средней же школе значительную роль играют отвлеченные, логические понятия. Однако и в данном случае учащиеся лучше запоминают наглядный материал, нежели словесный. При переходе в среднее звено под влиянием систематического воспитания и обучения происходит еще более интенсивное развитие памяти. При этом наблюдается не только количественное увеличение объема и скорости запоминания и воспроизведения, но и ряд качественных изменений памяти. Происходит усиление роли преднамеренного запоминания, без которого невозможно выполнение ни одного школьного задания.
Воображение	Воображение - психический процесс, заключающийся в создании новых образов путем переработки результатов восприятий и представлений, полученных в предшествующем опыте. Процесс воображения всегда протекает в неразрывной связи с двумя другими психическими процессами - памятью и мышлением [23]. Большая часть информации, сообщаемая школьникам учителем и учебником, имеет форму словесных описаний, картин, чертежей и схем, таким образом ученикам необходимо каждый раз воссоздавать себе образ действительности, которые в свою очередь перерабатываются развивающимся во время школьных занятий воссоздающим (репродуктивным) воображением. Постепенное совершенствование такого воображения в школьном возрасте создает условия для развития у учеников творческого мышления.
Мышление	Мышление является важнейшим психическим процессом. Мышление - это социально обусловленный, неразрывно связанный с речью психический процесс поисков и открытия существенно нового, процесс опосредованного и обобщенного отражения действительности в ходе ее анализа и синтез [23]. Мышление появляется на основе практической деятельности из чувственного познания. Развития этого психического процесса проходит на разных этапах обучения в школе, как в младшей, так и в средней и старшей. Существует следующая классификация мышления: - наглядно-действенное (связанное с практической деятельностью); - наглядно-образное (основанное на зрительном восприятии); - отвлеченное (теоретическое). В школе, даже в начальных классах знания сообщаются в определенной системе. Школьникам преподносятся не отдельные понятия, а их система отражающая реальные взаимосвязи и отношения предметов и явлений окружающего мира. В пятом классе учащиеся овладевают родовидовыми соотношениями между отдельными признаками понятий. Школьное обучение подразумевает работу целенаправленной мыслительной деятельности. От школьника требуется найти ответ.

Формируя умение направлять мыслительную деятельность для решения поставленной задачи, школьники учатся переключаться в определенных случаях с одной задачи на другую, с одного способа явление действия на другой. Формируется гибкость мышления учащихся. Нередки случаи, когда ученики, получив ответ в одной задаче, пытаются перенести прием ее решения на другую, по содержанию отличающуюся от нее и требующую иного способа решения. В этому проявляется известная инертность мышления детей. Именно с ней приходится сталкиваться тогда, когда от детей требуется самостоятельная мыслительная деятельность или самостоятельное выполнение задания.

Дальнейшее развитие мыслительной деятельности обуславливается новыми ещё более сложными и высокими требованиями к мыслительным процессам учащихся в периоде обучения в средних классах школы. С 5 класса, школьник начинают систематическое усвоение основ наук, они приступают к овладению сложными и обширными системами знаний, среди которых большое место занимает и абстрактный материал: абстрактные понятия и закономерности.

В мышлении учащихся 5-х и 6-х классов, проявляется все более нарастающая тенденция к причинному объяснению явлений действительности, обучения других дисциплин, причем не только при изучении естествознания.

Учащиеся совершенствуют умение обосновывать свои суждения доказывать правильность или ошибочность тех или иных положений, делать более широкие обобщения, выводы. Появляется последовательность мышления, развивается умение в соответствие с определенной логикой в определенной системе излагать мысли. Появляется критичность мышления, умение критически отнестись к тем или иным положениям, найти ошибки в обоснованиях, доказательствах, выводах. Развивается умение самостоятельного обоснования новых явлений, фактов, событий, опираясь на уже имеющиеся знаниях. Развивается творческое мышление. В процессе обучения формируется целенаправленность мышления, сосредоточение мыслительной деятельности на весьма сложной и длительной определенной задаче. Развивается умение осознавать свои собственные мыслительные процессы, делать их предметом анализа, критики, оценки.

Постепенно меняются интеллектуальные запросы учащихся, их познавательные интересы. Наряду с интересом к фактам.

Чтобы выполнение заданий на компьютере шло успешно, следует подготовить к новому для учащихся виду деятельности, подробно объяснив его специфику. Задача учителя - создать учебную ситуацию и управлять деятельностью учащегося в ней; именно руководящая и координирующая роль педагога ведет к росту самостоятельности учеников.

Психолого- педагогические особенности, характерные для учащихся 5-6 классов, допускают широкое применение разных вариантов игровых методик: дидактические и ролевые игры, эстафеты, соревнования, выявление ученика, набравшего большее количества очков при работе за компьютером, отгадывание загадок, кроссвордов, компьютерные игры на развитие логики, внимания, памяти.

В результате написания первой главы были сделаны следующие выводы:

1. Линия "Алгоритмизация и программирование" является самой разработанной в курсе информатики 7-9 классов. Планируемые результаты изучения данной линии дают возможность обучающемуся в полной мере освоить материал, иметь широкое представление об алгоритмах и широту сферы их применения.

2. Для более плавного вхождения в тему алгоритмизации и программирования в 7-9 классах необходима пропедевтика данной темы, которую целесообразно осуществлять в обучении информатике в более младших классах.

Также в данной главе были:

- проанализированы УМК по информатике основной школы, входящие в федеральный перечень учебников, рекомендованных к использованию в образовательных учреждениях;

- сделан обзор компьютерных сред программирования, таких как Лого, Scratch и др.;

- выделены психолого-педагогические особенности обучения школьников 5-6 классов в области алгоритмизации и программирования.



Глава 2. Методика обучения основам алгоритмизации и программирования в 5-6 классах

2.1 Структура и содержание методической системы обучения основам алгоритмизации и программирования в 5-6 классах

В соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом основного общего образования (ФГОС ООО) курс информатика входит в предметную область "Математика и информатика". В учебном (образовательном) плане основного общего образования на изучение курса информатики отводится по 1 часу в неделю в 7-9 классах с общим количеством часов - 105. Курс информатики основной школы является частью непрерывного курса информатики, который включает в себя также пропедевтический курс в начальной школе и обучение информатике в старших классах (на базовом или профильном уровне). К концу обучения начальной школы (в соответствии с ФГОС начального общего образования) обучающиеся должны обладать ИКТ - компетентностью, достаточной для дальнейшего обучения.

В основной школе, начиная с 5-го класса, они закрепляют полученные технические навыки и развивают их в рамках применения при изучении всех предметов. Образовательное учреждение, исходя из конкретных условий, может начинать изучение курса информатики с 5 класса за счет часов школьного учебного плана, выстраивая непрерывный курс информатики в 5-9 классах остаточной школы, обеспечивая его преемственность с курсом информатики.

Общеобразовательный курс информатики - один из основных предметов, способный дать обучающимся методологию приобретения знаний об окружающем мире и о себе, обеспечить эффективное развитие общеучебных умений и способов интеллектуальной деятельности на основе методов информатики, становление умений и навыков информационно-учебной деятельности на базе средств ИКТ для решения познавательных задач и саморазвития. Вместе с математикой, физикой, химией, биологией курс информатики закладывает основы естественнонаучного мировоззрения.

Информатика имеет очень большое и все возрастающее число междисциплинарных связей, причем как на уровне понятийного аппарата, так и на уровне инструментария. Многие положения, развиваемые информатикой, рассматриваются как основа создания и использования информационных и коммуникационных технологий - одного из наиболее значимых технологических достижений современной цивилизации.

Для каждого образовательного учреждения должна быть разработан рабочая программа курса информатики, которая должна содержать:

1) пояснительную записку, в которой конкретизируются общие цели основного общего образования с учётом специфики учебного курса;

2) общую характеристику учебного курса;

3) описание места учебного курса в учебном плане ОУ;

4) личностные, метапредметные и предметные результаты освоения учебного курса;

5) содержание учебного курсам;

6) тематическое планирование с определением основных видов учебной деятельности;

7) описание учебно-методического и материально-технического обеспечения образовательного процесса;

8) планируемые результаты изучения учебного курса информатики Содержание курса информатики разделено на три направления:

- информация информационные процессы;

- моделирование, информационные модели;

- области применения методов и средств информатики.

Выделим ряд понятий, через которые определяется минимум по информатике по рассматриваем содержательной линии (алгоритмизация и программирование):

- алгоритм;

- свойства алгоритма;

- исполнители алгоритмов;

- система команд исполнителя;

- формальное исполнение алгоритмов;

- основные алгоритмические конструкции;

- вспомогательные алгоритмы [16].

"При изучении темы "Алгоритмизация и программирование" школьники традиционно испытывают затруднения, так как материал требует наличия хорошо развитого абстрактного, логического мышления и мало привязан к реальным событиям жизни. Программирование, во? первых, является объективно сложным предметом, во? вторых учащиеся слабо мотивированы на его изучение" [16].

Стоит отметить, что изучение информатики в школьном курсе в рамках федерального государственного образовательного стандарта согласно новым образовательным стандартам основного общего образования второго поколения начинается с седьмого класса. Однако, по мнению педагогов, интерес учеников к изучению информатики в целом и основ программирования в частности возникает гораздо раньше [29]. Решением названной проблемы может служить школьный компонент, за счет которого становится возможным изучение информатики с пятого класса по учебному плану в качестве уроков или внеклассных мероприятий.

Аспектами пропедевтической работы по подведению к полноценному программированию являются исполнители и алгоритмы; управление исполнителями; алгоритмические конструкции; разработка алгоритмов и программ; анализ алгоритмов; робототехника. Перед учителем возникает задача поиска методов и средств, которые позволят сделать процесс обучения информатике увлекательным и познавательным с тем, чтобы заинтересовать школьников.

...