В соответствии с общей структурой школьного образования (начальная, основная и профильная) сегодня выстраивается многоуровневая структура предмета «Информатика и ИКТ». Начальный курс (2-4-й классы) во многих школах изучается интегративно в рамках других учебных предметов. Основной курс (5-9-й классы) и профильный курс (10-11-й классы) изучаются как отдельный предмет.
Профильный курс изучения основ программирования предполагает развитие объектного стиля мышления на базе изучения объектно-ориентированных языков программирования. Задача основного курса - изучение основ алгоритмизации и программирования, являющихся подготовительным этапом к профильному курсу. На этом этапе возможно развитие алгоритмического, логического мышления учеников, а также формирование операционного типа мышления.
В связи со спецификой этапа основного образования как самого продолжительного в структуре основного курса информатики выделяются две последовательные части: вводная (5-6-й классы), одной из целей которой является пропедевтика понятий базового курса информатики, и базовая (7-9-й классы) [1].
К настоящему времени в школьной информатике имеются значительные учебно-методические наработки для разных возрастных групп учащихся, изданы учебники и учебные пособия.
Методика обучения основам алгоритмизации и программирования представлена в рамках курсов широко известных авторских коллективов:
- УМК «Алгоритмика», авторы Звонкин А.К., Ландо С.К. и др., 5-7-й классы.
- УМК «Информатика», авторы Тур С.Н., Бокучава Т.П., 5-6-й классы.
- УМК по курсу Информатика и ИКТ, автор Босова Л.Л., 5-й, 6-й, 7-й классы.
- УМК «Информатика и ИКТ. Начальный уровень», авторский коллектив под редакцией профессора Макаровой Н.В., 5-й, 6-й классы.
- УМК «Информатика и ИКТ. Базовый уровень», авторский коллектив под редакцией профессора Макаровой Н.В., 7-9-й классы.
- УМК «Информатика. Базовый курс», авторы Семакин И.Г., Залогова Л.А. и др., 7-9-й классы.
- «Информатика. Базовый курс», автор Угринович Н.Д., 7-й, 8-й, 9-й классы.
- «Информатика», авторы Гейн А.Г., Сенокосов А.И., Шолохович В.Ф., 7-9-й классы.
Рассмотрим подробнее курсы этих авторов.
«Алгоритмика», авторы Звонкин А.К., Ландо С.К. и др., 5-7-й классы
Основной целью курса является формирование у школьника основ алгоритмического мышления. Под способностью алгоритмически мыслить понимается умение решать задачи различного происхождения, требующие составления плана действий для достижения желаемого результата. Курс рассчитан на обучение в течение одного года для безкомпьютерного варианта обучения. В комплект входит интерактивный задачник «Алгоритмика 2.0». При проведении курса с использованием компьютера целесообразно увеличить время обучения в 1,5 раза.
Обучение школьников основам алгоритмического мышления базируется на понятии Исполнитель. Главные действующие лица программы – исполнители: Робот, Черепаха, Водолей, Кузнечик и другие. Каждый из них понимает несколько простых команд, с помощью которых ими можно управлять. В каждой конкретной задаче требуется заставить исполнителя совершить те или иные действия. Так, Роботу может быть дано задание пройти лабиринт, обходя препятствия и закрашивая по пути отмеченные заранее клетки, Черепахе – нарисовать сложную фигуру, Водолею – отмерить нужное количество воды, имея только емкости определенного размера. Решение задачи, как правило, заключается в составлении программы для исполнителя. Исполнители курса традиционны. Исключение составляет Исполнитель Директор строительства. То одна из первых попыток познакомить школьника с понятием параллельного программирования.
Общая схема подачи материала в курсе следующая: от частного к общему, от примера к понятию. В курсе осваиваются понятия Исполнитель, среда Исполнителя, система команд, алгоритм, цикл; рассматриваются задачи всех алгоритмических конструкций без использования переменных.
Изучение данного курса развивает: ясность и четкость мышления; способность предельно уточнять предмет мысли; внимательность, аккуратность, обстоятельность, убедительность в суждениях; умение абстрагироваться от конкретного содержания и сосредоточиться на структуре своей мысли [2].
УМК «Информатика», авторы Тур С.Н., Бокучава Т.П., 5-6-й классы
Данный курс является продолжением курса «Информатика» 2-4-й классы. В комплект входит компьютерная поддержка уроков – пакет программных средств «Страна «Фантазия» Плюс» для проведения занятий на компьютере.
В 5-м классе предполагается выделение 16 часов на изучение тем алгоритмы и исполнители. Рассматриваются все типы алгоритмических конструкций, их словесное описание и запись в виде блок-схем. Основные исполнители: Чертежник – строит фигуры по координатам, Колобок – движется по клетчатому полю и по команде оставляет цветок в клетке, Робик – знает алфавит, умеет считать, выполнять арифметические действия, сравнивать числа в массиве заданного размера и др. Решение задач заключается в составлении алгоритмов в словесной форме записи, в виде блок-схем, а также написании программ исполнителям.
В 6-м классе предполагается выделение 8 часов на изучение тем Visual Basic – переменные и постоянные величины, элементы управления, линейные алгоритмы, алгоритмы с ветвлением, алгоритмы с циклами и создание простых проектов.
Данный курс способствует развитию алгоритмического мышления, развивает умение читать алгоритмы по их блок-схемам, умение составить алгоритм для различных жизненных ситуаций и анализировать обстоятельства.
УМК по курсу Информатика и ИКТ, автор Босова Л.Л., 5-й, 6-й, 7-й классы
В данном курсе изучение тем алгоритмики и программирования планируется в 6-м, 7-м классах.
В 6-м классе выделено 9 часов на изучение понятий алгоритм, исполнитель, система 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 алгоритмики. 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.
УМК «Информатика и ИКТ. Начальный уровень», авторский коллектив под редакцией профессора Макаровой Н.В., 5-й, 6-й классы
В 5-м классе данного курса рассматриваются понятия алгоритма, последовательного (линейного) и циклического алгоритмов. Данные понятия изучаются на примерах построения графических объектов в прикладной среде Paint. В каждой конкретной задаче разрабатывается алгоритм и в соответствии с ним создается графический объект. На изучение данной темы выделяется 10 часов.
В 6-м классе изучается курс программирование и моделирование в среде ЛогоМиры. Целью этого курса является развитие алгоритмического и логического мышления, творческого потенциала учащихся. Учащиеся осваивают азы программирования, выполняя сюжетные задания.
Учащиеся знакомятся с понятием команды и входных параметров, понятием программы и организацией конечного цикла в среде ЛогоМиры, исполнителем среды Черепашкой, основными объектами среды: бегунками, кнопками и др., датчиками, определяющими состояние Черепашки, датчиком случайных чисел. Среда ЛогоМиры представляет возможность моделировать движение Черепашки, создавать анимационные проекты. Мультимедийные возможности ЛогоМиров позволяют создавать проекты с мультипликацией, видеофрагментами и звуковым сопровождением. Изучение данной темы требует 24 часа.
Курс развивает алгоритмическое мышление, умение составлять алгоритмы и позволяет увидеть их реализацию, способствует повышению творческого потенциала учащихся.
УМК «Информатика и ИКТ. Базовый уровень», авторский коллектив под редакцией профессора Макаровой Н.В., 7-9-й классы
Курс базового уровня является продолжением начального уровня 5-го, 6-го классов. В зависимости от выделенных часов на курс Информатика и ИКТ возможны различные варианты изучения тем алгоритмизации и программирования. При двухчасовом курсе на протяжении 3 лет предполагается изучение темы «Основы алгоритмизации» на базе языков Паскаль или Visual Basic в объеме 17 часов и темы «Среда программирования» ЛогоМиры в объеме 14 часов.
В теме «Основы алгоритмизации» рассматриваются темы: понятие алгоритма, свойства алгоритмов, линейный алгоритм, циклический алгоритм, разветвляющийся алгоритм, вспомогательный алгоритм, назначение процедуры, представление алгоритма в виде блок-схемы, стадии создания алгоритма.
Изучая тему «Программирование» в среде ЛогоМиры, учащиеся знакомятся с инструментарием среды; с программами для реализации типовых конструкций алгоритмов (последовательного, циклического, разветвляющегося); с понятиями процедуры и модуля, процедуры с параметрами; с функциями; с инструментами логики при разработке программ.
Методика разработки простейших программ в среде ЛогоМиры позволяет развить у школьников навыки решения задач с применением алгоритмического, системного и объектно-ориентированного подходов к решению задач; формирует алгоритмическое и логическое мышление; способствует развитию интереса школьников к обучению и повышению их творческого потенциала.
УМК «Информатика. Базовый курс», авторы Семакин И.Г., Залогова Л.А. и др., 7-9-й классы
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 изучения.
В основе базового варианта изучения основные понятия алгоритма, его свойств, исполнителя, его систем команд рассматриваются с использованием алгоритмического языка – (АЯ). Изучаются темы: язык блок-схем, 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 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.
«Информатика. Базовый курс», автор Угринович Н.Д., 8-й, 9-й классы
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.
«Информатика», авторы Гейн А.Г., Сенокосов А.И., Шолохович В.Ф., 7-9-й классы
Большая часть курса посвящена изучению темы алгоритмизации, которая включает в себя подтемы: понятия алгоритма и исполнителя, переменная в алгоритмах и типы данных.
Основные понятия курса изучаются с использованием Исполнителя «Паркетчик». Среда Паркетчика – лист бумаги в клетку, перемещаясь по клеткам, Паркетчик выкладывает квадратные паркетные плитки разного цвета. Все программы с условным оператором, со сложным условием, с циклом, с переменной пишутся для этого исполнителя.
В курсе также рассматриваются метод нисходящего проектирования программ, реккурентные соотношения, задачи планирования, символьные переменные, массивы. Задачи курса описаны на понятном учащимся языке.
Учащиеся знакомятся со способами представления алгоритмов; основными алгоритмическими конструкциями (ветвления, циклы и т. д.), правилами их записи и особенностями исполнения; системами допустимых действий учебных исполнителей алгоритмов; основными способами организации данных.
Изучение данного курса дает возможность учащимся: составлять и записывать алгоритмы для учебных исполнителей с использованием соответствующих алгоритмических конструкций; составлять протоколы исполнения алгоритмов; распознавать необходимость применения той или иной алгоритмической конструкции при решении задачи; использовать готовые вспомогательные алгоритмы при создании нового алгоритма; организовывать данные для эффективной алгоритмической обработки.
Основным критерием выбора курса изучения темы «Алгоритмизация и программирование» является не только содержание и методические приемы изучения, а также наглядность и простота изучения. Правильно организованное обучение с использованием среды программирования развивает алгоритмическое и логическое мышление в естественной для этого обстановке; дает опыт работы с разными моделями; знакомит с общими принципами и методами программирования, что позволяет учащимся адаптировать приобретенные навыки при освоении других программных сред.
Говоря о необходимости развития алгоритмического мышления ребенка, а также реализации его творческих способностей, следует признать, что для этого необходимо создать ему соответствующие условия и предоставить возможность участвовать в проектной деятельности. Некоторые из рассмотренных курсов предоставляют эту возможность в среде ЛогоМиры или Visual Basic.
Учитывая необходимость подготовки учащихся к изучению языков программирования высокого уровня или объектно-ориентированных языков в профильном курсе изучения информатики, начинать изучение темы «Алгоритмизация и программирование» в среде Visual Basic нецелесообразно.
Для изучения темы «Алгоритмизация и программирование» в базовом курсе школы наиболее подходящим является язык Лого, развивающий алгоритмическое, логическое и абстрактное мышление учащихся.
Выбор среды ЛогоМиры обоснован достоинствами языка Лого:
- близость синтаксиса к естественному языку;
- программа в языке Лого имеет четко выраженную структуру (процедуры, условные операторы и операторы цикла), в среде ЛогоМиры реализованы отдельные элементы объектно-ориентированного программирования;
- интерактивный режим;
- мультимедийные возможности.
Для изучения основ программирования с использованием языка Лого в базовом курсе школы в перечне допущенных учебников единственным является УМК авторского коллектива под редакцией профессора Макаровой Н.В. «Информатика и ИКТ», Начальный уровень 5-й, 6-й классы и Базовый уровень 7-9-й классы.
Соответственно для изучения данной среды может быть выбран курс авторского коллектива под редакцией профессора Макаровой Н.В. «Информатика и ИКТ» с 5-го по 7-й класс.
Используемая литература
- Босова Л.Л. «Как правильно выстроить непрерывный курс школьной информатики» http://infojournal.ru/e_bosova.htm#13
- Ландо С.К. «Информатика 6. Книга для учителя», изд. «Просвещение», 2006 г.
- Тур С.Н., Бокучава Т.П. «Методическое пособие по информатике для учителей 5-6 классов», изд. «БХВ-Петербург», 2007 г.
- Босова Л., Босова А. «Уроки информатики в 5-6 классах. Методическое пособие», изд. «БИНОМ», 2006 г.
- Босова Л.Л. «Информатика: учебник для 7 класса», изд. «БИНОМ», 2008 г.
- Под редакцией проф. Макаровой Н.В. «Информатика и ИКТ практикум. 7-9 класс. Базовый уровень», изд. «Питер», 2007 г.
- Под редакцией проф. Макаровой Н.В. «Информатика. Методическое пособие для учителей. 7 класс», изд. «Питер», 2007 г.
- Семакин И.Г., Залогова Л.А. и др. «Информатика. Базовый курс. 7-9 классы», изд. «БИНОМ», 2003 г.
- Под редакцией Семакина И.Г., Хеннера Е.К. «Информатика. Задачник-практикум. том 2», изд. «БИНОМ», 2003 г.
- Угринович Н.Д. «Информатика. Базовый курс 9», изд. «БИНОМ», 2006 г.
- Гейн А.Г., Сенокосов А.И., Шолохович В.Ф. «Информатика. 7-9 классы», изд. «Дрофа», 1998 г.