Организация изучения основных алгоритмических конструкций в среде Лого Миры

компьютера.

Главной целью изучения основ алгоритмизации в школе является:

. развитие алгоритмического, конструктивного и логического мышления

учеников;

. формирование операционного типа мышления, которое направлено на выбор

оптимального решения определенной поставленной задачей;

. развитие интеллектуальных умений через изучение технологии

программирования;

. применение как универсального средства, которое может создавать себе

интеллектуальных партнеров в любой сфере, где ученик может проявить себя

как автор сценария, как программист;

. развитие алгоритмического мышления путем создания программ средствами

языка в конкретной среде программирования;

. формирования приемов умственной деятельности (анализ, синтез, обобщение);

. развитие памяти, фантазии, интуиции.

Развитие этих специфических видов мышления делает весомый вклад в

развитие общего научного мировоззрения и умственных способностей личности

учащихся. [Копаев А.В., Триус Ю.В.]

В тоже время алгоритмизация, как раздел информатики, который изучает

процессы создания алгоритмов, традиционно относится к теоретической

информатике вследствие своего фундаментального характера. Следовательно,

при развитии новых информационных технологий, и в частности технологий

программирования, появляется возможность в пределах раздела "Основы

алгоритмизации" давать общенаучные понятия информатики, и в то же время

формировать и развивать умение, и навыки необходимые пользователю при

работе с современным программным обеспечением, [ст.24], т.е. появляется

возможность сделать раздел "Основы алгоритмизации" мостиком между

теоретической и практической информатикой. Первые шаги в этом направлении

уже сделаны. Стоит вспомнить работы А. Г. Кушниренка, Ю. А. Первина, А. Л.

Семенова по внедрению "конструктивистской" парадигмы при изучении

теоретической информатики. Одним из принципов этой парадигмы является

самостоятельное добывание учениками знаний, которые формируются при работе

с реальными и виртуальными объектами. Реализация этого принципа

основывается на использовании творческих сред, таких как, например, Лого,

Кумир, Роботландия.

Традиционно считалось, что знание языков программирования и умение ими

пользоваться просто необходимо при работе с компьютером. Поэтому в школе

учащихся обучают какому-нибудь алгоритмическому языку. А т.к.

алгоритмические языки достаточно сложны, то это преподавание осуществлялось

в старших классах. Сейчас появились различные адаптированные программные

среды, в которых процесс программирования и составления алгоритмов доступен

даже младшим школьникам. Это позволяет обучать основам программирования и

построения алгоритмов, не вдаваясь в подробности того или иного сложного

языка программирования. Наиболее благоприятной средой для изучения темы

"Алгоритмизация" является среда Лого Миров. Она позволяет плавно перейти от

игры к разработке серьезных алгоритмов, к созданию серьезных проектов.

Причем сама среда такова, что нет необходимости искать побудительные мотивы

для занятий в ней. Работа в редакторе форм, создание анимированных проектов

привлекает учащихся, развивает их творческие способности и не надоедает им

от урока к уроку. Наибольший интерес и понимание эта тема вызывает у

школьников 5 класса. Там используется язык программирования Лого, который

признан учебным для детей младшего и среднего школьного возраста. Уже в 5 и

6 классе, с его помощью, дети изучают все конструкции для структурного

программирования: вызов процедур, ветвление, циклы. [Глинка Н.В.]

Раздел "Алгоритмизация" является одной из важнейших тем школьного

курса информатики. Она красной ниточкой проходит через весь курс,

усложняясь от класса к классу. Если на начальном этапе - это игра в

алгоритмы, то в дальнейшем - это самостоятельное составление алгоритмов

разного вида с использованием различных сред, в том числе и языков

программирования.

Выбор начального языка программирования имеет принципиальное значение,

так как от этого во многом зависит методика изучения курса, содержание и

последовательность предъявления учебного материала, система учебно-

познавательных заданий и, главное, вся дальнейшая работа по овладению

программированием для решения реальных практических задач на ЭВМ. [Иванова

Л.В. Юрзанова Т.К.]

Структура Лого подчинена методической системе, позволяющей

последовательно вводить новые понятия, формировать умения и навыки

операционного стиля мышления. Среди достоинств этого языка выделяем такие,

как близость синтаксиса к естественному языку, приспособленность к

интерактивному режиму работы, ориентация на формирование самых общих

представлений о программировании, наличие системы графических примитивов,

возможность использования процедур, позволяющих реализовать идеи

структурного программирования. Наличие в Лого присущих всем алгоритмическим

языкам арифметических и логических операций, большого количества

стандартных функций позволяет перейти на заключительном этапе обучения к

более сложным элементам программирования.

Лого–среды позволяют совершенно в новом ракурсе взглянуть на

преподавание основ программирования. Являясь прекрасным образцом

мультимедийных сред, адаптированных для обучения, они позволяют

организовать обучение программированию на основе математических задач, а

на этапах мультипликации: от разработки сценария до “оживления” и

озвучивания персонажей. В них не только сохранены и расширены возможности

изучения основных алгоритмических конструкций (ветвления, различные циклы,

организация диалога), но и имеется разнообразный спектр атрибутов

увлекательного программирования различных вычислительных задач. [Иванова

Л.В, Юрзанова Т.К.]

Тема "Алгоритмизация" в школах РФ изучается с 5-х по 11 класс. В 5-х -

7-х классах учащиеся знакомятся с основными алгоритмическими конструкциями.

Обучение строится на последовательности решаемых задач, которые

подбираются по следующим принципам:

1. От простого к сложному;

2. Новизна;

3. Наследование.

Алгоритмические конструкции вводятся по мере необходимости при

решении конкретных задач.

Например, при изучении циклических алгоритмов вначале дается

построение многоугольников, увеличивая количество их сторон, и, подводя к

мысли, что, чем больше сторон у многоугольника, тем он больше напоминает

окружность. Затем учащиеся приходят к выводу, что, используя линейный

алгоритм такой многоугольник построить невозможно, необходимы новые знания.

Как итог изучения темы "Алгоритмизация" в среде LOGO, в 7-ом классе

несколько уроков отводится для анимации. В этом разделе внимание учащихся

акцентируется на работе в программном режиме, закрепляются навыки работы с

процедурами и другими алгоритмическими конструкциями. Рисуя, учащиеся не

только усваивают алгоритмические конструкции и их реализацию в различных

средах, но и лучше понимают ЭВМ как формального исполнителя и то, что из

принципа формального исполнения следует, что ни исполнитель, ни ЭВМ не

могут совершать ошибок. Все ошибки (синтаксические, семантические и

логические) совершает человек. Так как в 8-х - 11-х классах школьники уже

знакомы с алгоритмическими конструкциями, преподавание можно вести от

теории к практике, дополняя данные ранее определения алгоритмов, и изучать

их реализацию на языке программирования.

Технология решения вычислительных задач

Под процессами решения вычислительных задач на ЭВМ надо понимать

совместную деятельность человека и компьютера. Условно данный процесс

можно представить в виде нескольких последовательных этапов. На долю

человека приходятся этапы, связанные с творческой деятельностью-

постановкой, алгоритмизацией и программированием задач, анализом

результатов, а на долю компьютера - этапы обработки информации в

соответствии с разработанным алгоритмом.

Рассмотрим, из чего складывается процесс решения вычислительных задач

на ЭВМ, какие пройти этапы, чтобы достичь конечной цели – решить задачу.

Следует заметить, что приведенные ниже последовательность действий

ориентирована на решение задач любой сложности. Для простейших задач

некоторые этапы, возможно, не понадобятся. Для более сложных задач

некоторые этапы могут существенно усложниться

Этапы решения задачи на ЭВМ

|Постановка задачи |Работа без |

|Математическая формализация (описание задачи) |применения ЭВМ |

|Построение алгоритма | |

|Составление программы на языке программирования |Работа на ЭВМ |

|Отладка и тестирование программы | |

|Проведение расчетов и анализ результатов | |

Первый этап – постановка задачи

На этом этапе участвует только человек, который хорошо представляет

предметную область задачи. Он должен четко определить цель задачи, на

основании анализа имеющейся информации, привести описание каждого

исходного данного и указать место его хранения, дать словесное описание

содержания задачи и предложить общий подход к ее решению.

Второй этап – математическая формализация описания задачи

Этот этап выполняет человек, способный разработать математическое

описание поставленной задачи. Целью этого этапа – создать такую

математическую модель решаемой задачи, которая может быть реализована в

компьютере. Существует целый ряд задач, где математическая постановка

сводится к простому перечислению формул и логических условий.

Третий этап – построение алгоритма

На основе математического описания необходимо разработать алгоритм

решения. Чаще всего алгоритм изображается в виде блок-схемы с четко

определенной последовательностью действий. Алгоритм следует составлять,

используя обозначения переменных и избегая конкретных значений констант.

Алгоритм должен быть понятным любому пользователю и быть пригодным для

решения задач.

Четвертый этап – программирование

Этот этап выполняет пользователь, умеющий программировать. Программа –

это представление алгоритма с помощью специальных символов, воспринимаемых

компьютером. Составление программы обеспечивает возможность физической

реализации алгоритма и соответственно поставленной задачи. Во многих

задачах при программировании на алгоритмическом языке часто пользуются

заменой блока алгоритма на один или несколько операторов.

Пятый этап – отладка и тестирования программы

При выполнении первых этапов часто бывают допущены ошибки. Тестовая

задача (тест) или контрольный пример – это совокупность исходных данных, на

основании которых заранее определяются значения выходных данных. Программа

и исходные данные тестовой задачи вводятся в оперативную память компьютера.

Результаты решения сравниваются с полученными расчетами значениями. По

результатам сравнения пользователь делает вывод: программа работает

правильно, если результаты совпали, в противоположном случае в программе

есть ошибки. Ошибки надо найти, вновь рассчитать тестовую задачу, и так до

тех пор, пока не будет обеспечено полного совпадения результатов.

Шестой этап – проведение расчетов и анализ результатов

После устранения всех ошибок, выявленных тестовой задачей, можно

перейти к получению результатов решения поставленной задачи.

Подготавливаются исходные данные этой задачи и вводятся в ЭВМ. Полученные в

результате решения выходные данные анализируются постановщиком задачи. На

основании этого анализа вырабатываются соответствующие решения,

рекомендации, выводы и т. д.

Рассмотренные этапы процесса решения вычислительных задач на ЭВМ

позволяют определить роль человека и компьютера в этом процессе. Все

сказанное выше характеризует давно сложившийся и устоявшийся подход к

процессу решения вычислительных задач, когда основную творческую работу и

работу, связанную непосредственно с программированием, выполняет человек, а

компьютер участвует только как вспомогательное средство.[Жигорев А.Н,

Макарова Н.В., Путинцева М.А.]

ГЛАВА 2. Решение вычислительных задач в среде Лого Миры

2.1. Описание возможностей среды Лого Миры 2.0

Эту версию известной программы Лого Миры можно назвать мультимедийное

Лого, а также - Интернет-Лого. Прежние возможности Лого Миров теперь

дополнены новейшими технологиями, предоставляемые современными мультимедиа-

компьютерами. В частности, можно вставлять в работы фрагменты аудио - и

видео-записей, QuickTime-звуки и фильмы. Работу, сделанную в ЛогоМирах 2.0,

можно легко "опубликовать" в Интернет. Специальное приложение (Web-плеер)

позволит посетить страницу проекта прямо в сети через браузер. С момента

своего рождения в 1967 году в Лаборатории Искусственного Интеллекта

Массачусетского технологического института язык программирования Лого,

сохраняя, неизменными свои основные черты, постоянно развивается и

совершенствуется. Особенно популярен Лого как начальный язык

программирования. Благодаря таким его качествам как доступность языка,

быстрое написание программ, наглядность, т.е. к составлению программ

учащийся может приступить, в начале обучения. Однако Лого используют и

профессиональные программисты.

Язык системы Лого Миры представляет собой неформальное описание языка

программирования Лого. Язык Лого, как и большинство языков

программирования, имеет много диалектов. Примитивы Лого Миры включает в

себя описание всех примитивов (основных команд и операций) языка Лого.

Понятия, которыми можно манипулировать в среде Лого Миры

Объекты: проекты, листы проекта, черепашки, рабочее поле, текстовые

окна, кнопки, бегунки, формы, рисунки, звуковые фрагменты, внешние

мультимедиа объекты.

Общие свойства объектов: цвет, размер, положение на Рабочем поле.

Приватные свойства объектов – в зависимости от типа. Например, Рабочее

поле может занимать часть экрана (режим разработки) или весь экран –

(режим демонстрации).

Действия объектов: создавать, удалять, менять свойства (передвигать,

менять цвет, размер и т.п.). Все общие действия могут выбираться визуально

на панели инструментов или описываться программно. Встроенный редактор для

создания рисунков, встроенный редактор для создания звукового фрагмента.

Интерфейс: обычный для любого приложения Windows – окно, основное

меню, панели инструментов. Команды и программы выполняются в режиме

интерпретации, поэтому на экране – Рабочее поле и Командный центр.

Язык: классический Лого, в который добавлены инструменты для работы с

объектами.

Типы данных: числа, включая числа с плавающей точкой, слова, списки,

объекты. Возможен импорт и экспорт текста, графики через буфер обмена

Windows, а также связывание с другими мультимедиа объектами.

Алгоритмические конструкции: процедуры, функции, циклы разных видов,

разветвление, описание процессов.

Демонстрация проекта: включен инструмент для демонстрации проектов -

плеер, занимающий мало места.

Помощь: база данных, содержащая справочную информацию, в формате HELP

Windows.

Дидактические материалы: предлагаются готовые проекты для демонстрации,

заготовки для дальнейшей разработки, некоторые идеи для реализации.

Запуск Лого Миров

Лого Миры можно запустить с помощью ярлыка на Рабочем столе Windows

или через главное меню (Программы Лого Миры)

На экране дисплея появляется следующее изображение:

Графический экран системы Лого

Графический экран системы Лого состоит из 3-х окон:

Графическое окно - предназначено для действий "черепашки" и

оставляемых ею рисунков.

Командное окно - предназначено для ввода команд адресованных только

"черепашке", а также команд перехода в тот или иной режим команд,

обращенных к системе Лого.

Приборное окно - показывает значения основных параметров,

характеризующих состояние Черепашка:

Текстовый экран системы Лого

Команды Листы(Программы осуществляют переход от графического к

текстовому экрану.

Режимы работы

В Лого предусмотрена работа в следующих режимах:

1. Режим непосредственного исполнения команд в графическом окне (рис.1),

где работа ведется непосредственно с графическим окном. При этом команды

задаются в самом нижнем окне.

2. Режим подготовки и исправления текста программы в текстовом экране

(рис.2), предназначен для создания и редактирования текста программ.

Переход от графического экрана к текстовому осуществляется с помощью

меню (рис.3).

Команды системы Лого

Можно выделить две основные группы команд:

1. управления движением Черепашка;

2. управления системой.

3. Команды управления движением Черепашка

Могут задаваться как в графическом, так и в текстовом экране. К ним

относятся:

1. Базовые команды движения и рисования;

2. Команда цикла (повторения);

3. Команда процедура (подпрограммы);

4. Команда изменения переменных;

5. Команда выбора (ветвления);

6. Рекурсивные команды.

Базовые команды движения и рисования

Команды относительного перемещения

Для перемещения Черепашки вперед и назад служат команды:

|FD |FORWARD |ВПЕРЕД |

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5