Актуальность преподавания курса «основы программирования»

Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя
общеобразовательная школа № 5 г. Лениногорска» РТ
Доклад по теме:
Некоторые аспекты
методики преподавания
современного курса информатики.
Подготовила:
Н.А. Камалова,
учитель высшей
квалификационной
категории МОУ СОШ № 5
г. Лениногорска РТ
Лениногорск – 2009 год
Некоторые аспекты методики преподавания
современного курса информатики.
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. А та техника, которой оснащались школы в конце 80-х –
начале 90-х годов прошлого века, практическую составляющую курса информатики все
равно невольно сводила к программированию.
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».
Цель курса информатики – развитие алгоритмического стиля мышления как общей
культуры ученика. Умение обращаться с компьютером или знание конкретных
программных средств не входит непосредственные цели курса.
Актуальность преподавания курса «Основы программирования»
в профильном физико-математическом классе.
В рамках, отводимых «Программой» в базовом курсе информатики на
алгоритмизацию и программирование, овладение даже основами программирования на
современных алгоритмических языках представляется невозможным. Тем не менее,
контингент школьников, у которых интерес именно к изучению, а не знакомству с
программированием высок, несомненно, существует. В первую очередь, это учащиеся
физико-математических классов, гимназий, лицеев и гимназических классов
общеобразовательных школ. У большинства из них есть как мотивация, так и способности
к освоению программирования. Учебные планы подобных образовательных учреждений,
в которых на освоение информатики и информационных технологий отводится не менее
часа, начиная с 5-го класса, не менее двух – с 8-го и до четырех в 10-11-х классах, также
играют положительную роль. Мотивация есть и у учителя – ведь большинство
современных олимпиад по информатике являются по своей сути олимпиадами по
программированию, а по успехам учеников в олимпиадах зачастую судят о квалификации
учителя, хотя в случае с информатикой это далеко не бесспорно. Кроме того, любовь к
программированию многие учителя информатики принесли из своей профессиональной
деятельности, и, конечно же, им хочется передать эту любовь и своим ученикам.
Начинать преподавание программирования можно как в 7-8-х классах, так и в 9-10х классах, при этом незначительно меняются задачи, решаемые на уроках, которые
должны быть адаптированы к уровню математической подготовки учащихся. Отметим,
что полноценные занятия можно проводить лишь тогда, когда на уроки информатики
отводится не менее двух (спаренных) учебных часов в неделю. В противном случае
изучение программирования лучше проводить в рамках факультатива.
Занятия по элективному курсу “Основы программирования” должны в корне
отличаться от традиционных занятий по любому другому предмету. Во-первых, на
занятиях по программированию должна поощряться ошибка, ибо только через ошибку
можно прийти к результату. Во-вторых, постоянная обратная связь с обучаемым через
компьютер, объективная и лишенная эмоций, - это инструментарий индивидуального и
развивающего обучения. В-третьих, стиль мышления у программистов свой,
отличающийся от стиля как математика, так и любого другого специалиста.
Данная программа призвана развивать логическое мышление учащихся и
аналитический стиль мышления начинающих программистов. Она предназначена для
учащихся 10-11 классов.
За основу обучения учащихся по данному курсу следует взять программирование с
максимальным использованием компьютера на занятиях, и при этом должен
формироваться определенный стиль мыления.
Данный курс имеет большое значение для подготовки школьников к олимпиаде по
информатике.
Оновной методический принцип курса по программированию – все познается через
труд, через преодоление собственных ошибок, через процесс решения задач.
Программа рассчитана на 34 ч. классных занятий в течение одного учебного года.
Цель
обучения:
научить
учащихся
основам
структурно-процедурного
программирования с использованием системы программирования Turbo Pascal.
Задачи курса:
- показать практическую значимость использования программирования для
наглядного представления решения задач в различных областях жизнедеятельности
человека;
- научить учащихся основам программирования с использованием системы
программирования Turbo Pascal;
- научить составлению и оформлению программ в соответствии с нормативными
требованиями языка программирования;
- содействовать развитию общей информационной культуры как одного из
аспектов будущей профессиональной деятельности;
- развивать логическое и аналитическое мышление школьников.
Содержание программы элективного курса представляет собой теоретический и
практический материал, по итогам освоения которого разрабатываются ученические
программы. Программное обеспечение курса - мультимедийная программа
«Вычислительная математика и программирование» и система программирования Turbo
Pascal. В качестве информационного обеспечения практикума применяются сведения о
правилах оформления текста программы, особенностях создания программ. Курс состоит
из трех разделов. В элективном курсе имеются задания разного уровня сложности. Это
позволяет учителю построить для каждого учащегося индивидуальную образовательную
траекторию.
Методы проведения занятий связаны не только с работой за компьютером. Кроме
этого, проводятся обсуждения, дискуссии, публичная защита собственных программ,
выполняется проверка знаний в виде тестирования, самостоятельных заданий, проектов,
устного опроса, осуществляется участие в олимпиадах и конференциях и т.д.
Оценка качества деятельности учащихся проводится методом модульнорейтинговой системы контроля достижений. Качество знаний обеспечивается
регулярностью работы учащихся в течение всего периода обучения, что переводится в
баллы и складывается в итоговый показатель качества освоения курса. Дополнительные
баллы могут быть получены за выполнение индивидуальных работ: докладов, рефератов и
заданий повышенной сложности. Текущий контроль уровня усвоения материала
осуществляется по результатам выполнения учащимися практических заданий на
компьютере. Для глубокой оценки можно воспользоваться результатами ответов на
вопросы тестов, приведенных в мультимедийной программе «Вычислительная математика
и программирование».
Итоговый контроль осуществляется по результатам защиты компьютерных
программ. В процессе защиты учащийся должен представить работающую компьютерную
программу, которая решает поставленную перед ним задачу, и обосновать способ ее
решения.
Чтобы научиться разрабатывать программы, полезно предварительно изучить сам
процесс разработки. Для не очень сложных программ этот процесс может состоять из
следующих этапов:
1) анализ входных и выходных данных, их типов, запись операторов ввода и
операторов вывода;
2) составление совокупности тестов для проверки работоспособности программы
(тест – это набор конкретных значений входных данных и соответствующий им
набор значений выходных данных);
3) разработка алгоритма в целом, без конкретизации отдельных мелких действий;
4) написание программы путем детализации всех действий (метод пошаговой
разработки программы);
5) анализ трудоемкости алгоритма (программы) в зависимости от размерности
входных данных;
6) трансляция программы, получение из исходного текста исполняемого модуля
программы;
7) тестирование и отладка программы с использованием заготовленных тестов.
Изучая далее различные задачи и разрабатывая программы для их решения,
следует каждый раз придерживаться перечисленной последовательности действий.
Особого внимания требует выбор изучаемых задач и алгоритмов их решения. С
одной стороны, задачи и алгоритмы должны быть не очень сложными, доступными для
понимания и не требующими сложного математического аппарата для их описания. С
другой стороны, набор задач и алгоритмов должен быть достаточно богатым, охватывать
широкий круг тем. На основе опыта преподавания мною предлагается следующий набор
задач и алгоритмов их решения:
1) вычисления по формулам для целых и вещественных данных;
2) рекуррентные последовательности и алгоритмы, включая вычисления сумм,
минимального и максимального элементов в массиве, вычисления по схеме
Горнера, приближенные итеративные вычисления;
3) обнаружение подпоследовательностей в массиве;
4) задачи с упорядоченными массивами – поиск, слияние, простая сортировка;
5) задачи с матрицами, просмотр двумерного массива по строкам, столбцам,
диагоналям;
6) задачи обработки текста (символьных строк и массивов), поиск по образцу,
выделение слов из текста, формирование словаря (массива из строк) и его
сортировка
7) задачи с множествами (операции над множествами, поиск простых чисел с
помощью «решета Эратосфена», решения ребусов).
Последовательность изучения задач и алгоритмов должна подчиняться принципу
«от простого – к сложному». Целесообразно также начинать с тех задач и алгоритмов,
которые требуют самых понятных для учащихся типов данных – целых и вещественных.
Затем можно начать использование логических операций. Знакомство с символьными
данными и строками можно отложить до момента изучения задач обработки текста.
Ожидаемые результаты обучения
В окончании изучения курса учащиеся должны получить знания в области
программирования простых и сложных задач; выработать умения пользоваться
управляющими конструкциями в Паскале с использованием функций и процедур,
различными типами данных, всеми возможностями языка программирования Паскаль.
Имеющиеся результаты:
 участие и призовые места в муниципальных олимпиадах школьников;
 участие и призовые места во Всероссийском конкурсе «Кит – компьютеры,
информатика, технология».
Результаты муниципальной олимпиады школьников по информатике
Фамилия, имя учащегося
Класс Место
Год проведения
Гильмутдинов Ленар
11М
III
2007
Ахметзянов Руслан
10М
II
2008
Результаты Всероссийского конкурса
«Кит – компьютеры, информатика, технология».
Фамилия, имя учащегося
Класс
Место в
районе
Год
проведения
Драбинский Михаил
10 М
1
2008
Ничик Вячеслав
10 М
2
2008
Гончаров Валентин
11 А
2
2008
Мещанова Анна
10 М
3
2008
Выдрин Андрей
11 А
3
2008
По дисциплине «Информатика и ИКТ» для средней школы Министерством
образования утверждены три стандарта: Стандарт основного общего образования,
Стандарт среднего (полного) общего образования (базовый уровень), Стандарт среднего
(полного) общего образования (профильный уровень). Если в точности следовать этим
Стандартам, то о реальном (а не на бумаге для отчета) формировании алгоритмического
мышления у учащихся лучше не вспоминать. К слову сказать, ни один из последних
рекомендованных Министерством школьных учебников не соответствует ни одному из
стандартов. Но и алгоритмическое мышление с их помощью сформировать тоже вряд ли
возможно.
С появлением Единого государственного экзамена (ЕГЭ) по информатике у
учителей появился хоть какой-то ориентир, чему все же следует учить школьников.
Поэтому постоянно приходится работать над созданием тематических тестов не
только в бумажном варианте, но и в электронном. Правда, создание таких тестов на
компьютере по конкретным темам и ни одного варианта, а нескольких, – работа
трудоемкая, но зато оценка независимая, и ученик видит сразу, где у него пробелы, где
еще надо поработать.
К счастью, в ЕГЭ основной упор сделан на формирование алгоритмического
мышления у учащихся. Содержание заданий в ЕГЭ определяется двумя утвержденными
Федеральной службой по надзору в сфере образования и науки документами: 1)
кодификатором элементов содержания по информатике; 2) спецификацией
экзаменационной работы по информатике. Из них следует, что наибольший вклад в
общую оценку (77,5% первичного балла) дают задания, относящиеся к следующим
четырем разделам: «Информация и ее кодирование» (17,5%), «Основы логики» (12,5%),
«Алгоритмизация и программирование» (32,5%), «Технология программирования» ( 15%),
причем именно последние два раздела непосредственно отвечают за формирование
алгоритмического мышления.
Чтобы полнее представить тематику заданий, особенно тех, в которых требуется
составление алгоритмов и программ, следует изучить демонстрационный вариант ЕГЭ по
информатике. Замечу, что предложенный мною набор задач и алгоритмов полностью
покрывает ЕГЭ по информатике.
Раздел «Логические основы информатики» несет большую методическую и
познавательную нагрузку. Знакомство с терминологией и символикой алгебры логики
помогает развитию мыслительных способностей учащихся, логического мышления.
Для тренировки именно логического мышления человеком придумано множество
логических задач, в которых речь идет об объектах, вообще говоря, произвольной
природы.
Приведу один шуточный пример, известный из глубокой древности,
показывающий, что приемы логического мышления не столь просты, как это может
показаться на первый взгляд.
«Один житель острова Крит сказал: «Все критяне лжецы». Но ведь сам он критянин
и, значит, лжец. Следовательно, он сказал неправду. Выходит: все критяне правдивы. Но
тогда и он правдив и соответственно сказал правду. А если он сказал правду, то
получается, что все критяне все-таки лжецы. Значит, и он лжец и поэтому сказал
неправду. Посему все критяне правдивы. И он правдив, но «все критяне лжецы». Тогда и
он лжец …»
Как выбраться из заколдованного круга? Знание логики позволяет достаточно
быстро раскрыть любой софизм, показать, где мы неправильно рассуждали, где
применили неправильный прием умозаключения.
Рассмотрение основ логики является залогом успешного изучения такого важного
раздела, как «Алгоритмизация и программирование». Кроме того, в современном
информационном обществе алгебра логики – это мощный инструмент пользователя в
базах данных и информационно-поисковых системах.
Учебная деятельность школьников начала XXI века более разнообразна и
увлекательна, нежели у ученика конца ХХ века, и этому в немалой степени способствуют
компьютерные технологии. Но, несмотря на разнообразие средств обучения, наступает
момент, когда подобные уроки становятся обыденным явлением, их обучающий эффект
идет на убыль и, как следствие, развлекательные возможности новых информационных
технологий начинают преобладать над дидактическими. Поэтому приходится искать
новые формы и средства активизации деятельности школьников, например, такое
дидактическое средство как деловая игра.
Деловая игра учит школьников взаимодействовать с окружающими их людьми,
осваивать социальные роли, нормы отношений и поведения, которые помогают человеку
адаптироваться в обществе. В них ученик «смотрит на себя через ту роль, которую он себе
приписывает в данный момент, т.е. он становится совсем другим человеком,
эмоционально сопоставляя себя с этим человеком. И в этот момент, вероятно, у него
возникает желание стать взрослым и реально осуществить ту функцию, которую он
выполняет на уроке». Подобные игры прельщают ученика своим непостижимым
многообразием ситуаций. требующих от него активного проявления индивидуальности,
сообразительности, находчивости, творчества.
В этом году я впервые провела деловую игру в среднем звене в 8А классе (обычно
я провожу в старшем звене). Деловая игра называлась: «Презентация магазина
«Компьютерный Маг». Деловая игра потребовала от каждого «сотрудника» магазина
«Компьютерный Маг» активного проявления индивидуальности, сообразительности,
находчивости и творчества. Творческий характер деловых игр приводит к тому, что
ученик не копирует жизнь, а, подражая тому, что видит, комбинирует свои представления.
При этом он передает свое отношение к изображаемому, свои мысли и чувства. Причем,
проигрывая роль, ученик демонстрирует степень овладения учебным материалом.
Таким образом, учитель становится экспертом и консультантом – при изучении
школьниками теоретического материала и выполнении самостоятельных заданий,
ведущим – в имитационной игре и тренинге, координатором и консультантом – при
выполнении учебного проекта или программы.
И как приятно услышать от наших выпускников, ставших студентами такие слова:
«Спасибо. Мне так помогла ваша информатика. Меня все в группе считают гением.
Представляете, они не изучали логику и программирование в школе», «Я автоматом
получила зачет по информатике ... Спасибо за уроки программирования. Ваши слова
оказались правдой, что зная один язык программирования, особенно Паскаль, можно с
легкостью освоить другой». Значит, труд учителя оправдан. Он, действительно,
становится проводником в мир знаний.