Теорія і методика алгоритмізації. 
Викладання мов програмування як засіб розвитку алгоритмічного мислення у учнів

Реферат Теорія і методика алгоритмізації. Викладання мов програмування, як засіб розвитку алгоритмічного мислення у учнів

Вступ

Мета даної роботи: знайти педагогічні підходи, що забезпечують ефективне викладання мов програмування в школах і сприяють розвитку алгоритмічного мислення учнів.

В останні роки шкільний курс «Інформатика та ІКТ» вийшов на якісно новий етап свого розвитку. Найголовніше те, що змінився погляд на те, що розумілося під комп’ютерною грамотністю. На початку впровадження ОИВТ у школи, під комп’ютерною грамотністю розумілося вміння програмувати. Сьогодні створені великі програмні засоби комп’ютерних інформаційних технологій, що дозволяють працювати з ЕОМ непрограммірующему користувачеві.

Проте помилково було б орієнтувати курс «Інформатика та ІКТ» тільки на практичне освоєння роботи з текстовими редакторами, електронними таблицями, базами даних тощо Тоді інформатика швидко втратила б значення як самостійна навчальна дисципліна.

Вивчення «Інформатика та ІКТ» в школі має переслідувати дві мети: загальноосвітню і прагматичну. Загальноосвітня мета полягає в освоєнні учнями фундаментальних понять сучасної інформатики.Прагматична — в отриманні практичних навичок з апаратними та програмними засобами сучасних ЕОМ. Курс шкільної інформатики змістовно і методично повинен бути побудований так, щоб обидва завдання — загальноосвітня і прагматична — вирішувалися паралельно.

Області застосування ЕОМ можна класифікувати наступним чином. По-перше слід розрізняти дві лінії:

1) інструментальна;

2) кібернетична.

Інструментальна лінія, в cвою чергу ділиться на два напрямки:

1.1.Інструментальні засоби для безпосередньої роботи користувача з інформацією. Сюди відносяться популярні засоби комп’ютерних інформаційних технологій: редактори (текстові, графічні, музичні), бази даних, електронні таблиці.

1.2.Інструментальні засоби для розробки програм. Це системи програмування на базі універсальних мов програмування. Крім того, сюди слід віднести інструментальні системи для розробки спеціалізованих програм, наприклад, навчальних програм, програмних засобів САПР, програм управління в реальному часі і пр.

У кібернетичної лінії також можна розрізнити два напрями:

2.1.Застосування ЕОМ для управління різними об'єктами і процесами.

2.2. Застосування ЕОМ для моделювання різних процесів і явищ.

В курсі інформатики учні в більшій чи меншій мірі повинні отримати уявлення про кожного з названих програм ЕОМ.

Важливе місце в загальноосвітній частини курсу інформатики займають алгоритмізація і програмування. Програмування прямо пов’язане з напрямком 1.2., А при вирішенні завдань кібернетичної лінії широко застосовується алгоритмічний підхід.

Найбільш популярним у користувачів ЕОМ є спрямування 1.1. Освоєння учнями засобів ІКТ повинно бути першою практичним завданням в курсі «Інформатика та ІКТ». Уміння програмувати не є вирішальною складовою комп’ютерної грамотності, але через весь курс проходить поняття алгоритму, яке практикується наступним чином: алгоритм — послідовність команд управління виконавцем. Тому прийоми роботи із засобами ІКТ розглядаються як алгоритми, що будуються в рамках відповідної системи команд.

В даний час існує декілька підходів до викладання основ програмування в школі. Один з них — викладання мов програмування високого рівня на базі конкретної системи програмування, розглянуто в даній роботі.

У державному стандарті з інформатики наголошується, що в результаті вивчення інформатики та ІКТ на базовому рівні учень в області програмування повинен:

1) знати основні властивості алгоритмів, типи алгоритмічних конструкцій: проходження, розгалуження, цикл, поняття допоміжного алгоритму;

2) вміти використовувати алгоритмічні конструкції, виконувати і будувати прості алгоритми, виконувати базові операції над об'єктами: ланцюжками символів, числами, списками, деревами;

3) використовувати набуті знання та вміння в практичній діяльності та повсякденному житті при виконанні індивідуальних і колективних проектів, у навчальній діяльності, в подальшому освоєнні професій.

Дані знання, уміння і навички формуються при вивченні теми

«Алгоритмізація та програмування».

Тому при написанні даної роботи я ставлю наступні завдання:

1) вивчити методичну літературу з досліджуваної проблеми;

2) провести аналіз концепцій сучасної інформатики і нових інформаційних технологій;

3) показати актуальність викладання мов програмування в базовій школі;

4) розглянути різні підходи до викладання мов програмування і виявити найбільш підходящі для навчання школярів;

5) розробити набір завдань, спрямованих на розвиток логічного мислення учнів при вивченні мов програмування.

1. Аналіз концепцій сучасної інформатики і нових інформаційних технологій

У наш час повсюдного розповсюдження комп’ютерів людські знання про природу інформації набувають загальнокультурну цінність. Цим пояснюється інтерес дослідників і практиків усього світу до відносно молодий і швидко розвивається наукової дисципліни — інформатики.

На сьогоднішній день інформатика виділилася в фундаментальну науку про інформаційно-логічних моделях, і вона не може бути зведена до інших наук, навіть до математики, дуже близькою по досліджуваних питань. Об'єктом вивчення інформатики є структура інформації та методи її обробки. З’явилися відмінності між інформатикою як наукою з власної предметної областю та інформаційними технологіями, невід'ємною частиною яких є вивчення мов програмування і теорії алгоритмізації.

Технологія, на відміну від науки, передбачає творчу діяльність для отримання певних результатів людиною, яка використовує дану технологію.

Можна виділити деякі інформаційні технології, що базуються на застосуванні комп’ютера, без яких людина не може обійтися в сучасному світі. Це універсальні технології, засновані на роботі з текстовими редакторами, електронними таблицями, базами даних, графічними редакторами, а також мультимедіа і телекомунікаційні технології.

По мимо цього, існує безліч спеціалізованих комп’ютерних технологій. Ще один важливий розділ комп’ютерних технологій — це комп’ютерні технології навчання, що представляють колосальні можливості для підвищення ефективності занять, надання їм інтересу і динамічності. Очевидно, що знання цих технологій повинна давати школа. У міру розповсюдження комп’ютерної техніки вся сукупність взаємодіючих з нею людей все більш чітко розділяються на дві великі групи:

1) системні і прикладні програмісти, що розробляють системи математичного забезпечення і пакети прикладних програм для вирішення великих класів задач з самих різних галузей;

2) широке коло користувачів.

Для представників першої групи написання програм на тих чи інших мовах або безпосередньо в машинних кодах є обов’язковою складовою частиною їхньої професійної діяльності.

Більше того, продуктом діяльності системних програмістів є засоби спілкування з ЕОМ, призначені для широкого кола користувачів. Спілкування користувачів з ЕОМ протікає в рамках спеціалізованих, заздалегідь розроблених програмних систем, що використовують звичну для них професійну та побутову термінологію.

Для значної ж більшості людей, що використовують ЕОМ у своїй роботі або побуті, знайомство з конкретними мовами і системами необхідно не більшою мірою, ніж телефонному абонентові потрібні технічні подробиці роботи телефонного апарата і АТС.

Навичка планувати структуру дій, необхідних для досягнення заданої мети за допомогою фіксованого набору засобів часто називають умінням алгоритмічно мислити, хоча термін «структура дій» дещо ширше класичного визначення алгоритму.

Діяльність користувача за описом алгоритму розв’язуваної задачі полягає в тому, що бачачи перед собою кінцеву мету — результат, він конструює програму (в широкому сенсі слова), план дій, який представляє послідовність окремих більш-менш стандартних операцій. Те, що в побуті називають іноді програмістських здібностями, визначається в першу чергу вмінням представити складну дію у вигляді організованої сукупності простих. При цьому, користувач повинен спланувати не тільки самі дії, але і використовувані при цьому інформаційно-технічні ресурси.

Значення цієї навички в даний час підвищується у зв’язку з поширенням інтегрованих баз даних, інформаційних систем та АСУ, основу яких складають інформаційні моделі. При роботі з такими моделями необхідно відобразити в них всі істотні для вирішення поставленого завдання властивості об'єктів та їх взаємодії, інакше рішення, запропоноване машиною може послужити користувачеві погану службу.

Дисципліна і структурованість мовних засобів комунікації - вміння правильно, чітко і однозначно сформулювати думку в зрозумілій співбесіднику формі і правильно зрозуміти текстове повідомлення.

Системний і прикладний програміст повинен придбати навик спілкування з машиною або системою на різних рівнях в залежності від їх «навченості» .З системами нижчого рівня (що мають незначне математичне забезпечення) спілкування можливо тільки за допомогою вказівок про «мікродействіях» — машинних операціях. У системах з високим рівнем математичного забезпечення програміст повинен будувати свою програму з великих блоків — операторів мови високого рівня і готових програм, у тому числі і різноязикових. Користувач далекий від подібного глобального підходу до вирішуваних завдань, проте зобов’язаний, якщо він хоче раціонально спілкуватися з машиною, вміти перетворити на процедури часто використовуються конструкції для того, щоб надалі застосовувати їх як елементарні приписи.

Для раціонального використання обчислювальної техніки користувач повинен мати звичку своєчасно звертатися до ЕОМ при вирішенні завдань з будь-якої області. Якщо така звичка не сформована, не можна гарантувати, що навіть досвідчений користувач, що добре володіє перерахованими вище навичками, здогадається звернутися в потрібний момент до ЕОМ, якщо таке завдання йому прямо не поставлена. В результаті може виникнути така ситуація, коли користувач виконує обчислення олівцем на папері сидячи поруч з терміналом ЕОМ, що дозволяє зробити ці обчислення набагато швидше і точніше.

Також користувач повинен вміти працювати клавіатурою і іншими периферійними пристроями, такими як принтер, сканер, модем, факс і т.д.

Інформатика як освітня дисципліна швидко розвивається. Якщо раніше базовий курс інформатики складався з вивчення основ алгоритмізації та програмування, основ пристрою і застосування обчислювальної техніки, то сьогодні метою курс інформатики в школі є підвищення ефективності застосування людиною комп’ютера як інструмента. Комп’ютерна грамотність визначається не тільки умінням програмувати, а, в основному, умінням використовувати готові програмні продукти, розраховані на призначений для користувача рівень. Ця тенденція з’явилася завдяки широкому розгляду «м'яких» продуктів, орієнтованих на непідготовлених користувачів. Розробка таких програмно — інформаційних засобів є вельми дорогою справою через його високу наукоємності та необхідності спільної роботи висококваліфікованих фахівців: психологів, комп’ютерних дизайнерів, програмістів. Проте вона окупає себе завдяки тому, що доступ до комп’ютера сьогодні може одержати практично кожна людина навіть без спеціальної підготовки.

2. Різні підходи до викладання мов програмування

Тема «Алгоритмізація та програмування» є однією з найбільш складних тем при вивченні курсу інформатики. В даний час існує велика кількість проблем у даному напрямку.

При побудові навчання учнів темі «Алгоритмізація та програмування» кожен вчитель інформатики стикається з величезною кількістю питань: як побудувати виклад матеріалу, які використовувати методичні розробки, в якій формі проводити заняття, які скласти практичні завдання, який матеріал використовувати учням при вивченні та інші. Всі ці питання виникають через відсутність чітко і в повному обсязі викладених навчально-методичних матеріалів для вивчення даної теми.

Перед початком навчання вчителю необхідно вибрати мову програмування з урахуванням інтересів учнів,їх спрямованості і структури освітнього процесу в школі. Безумовно, на початку навчання необхідно вивчати алгоритмічна мова, що є основою для формування алгоритмічного мислення, розуміння і правильного побудови алгоритмічних конструкцій. Але останнім часом вже спостерігається тенденція переходу від навчання алгоритмічних мов до об'єктно-орієнтованим мовам програмування, що показує про зміну загального підходу до викладання програмування в школі. Так у підручниках Н. Д. Угриновича «Інформатика та інформаційні технології. Підручник для 10−11 класів «і» Інформатика та ІКТ. Базовий курс: Підручник для 9 класу «вивчається тема «Алгоритмізація та програмування «на основі об'єктно-орієнтованої мови програмування Visual Basic.

На мій погляд, найпростішим у вивченні алгоритмічним мовою є Turbo Pascal, після якого легко перейти до вивчення середовища об'єктно-орієнтованої мови програмування Delphi. Для більш поглибленого вивчення може бути використана система Pascal ABC, в ній реалізований діалект мови Паскаль, який дозволяє вирішувати досить складні завдання з використанням різних засобів, таких, як модулі та об'єкти.

Кожен шкільний підручник з інформатики включає в себе різні розділи, пов’язані з вивченням інформаційно-комунікаційних технологій та основ інформатики. У різних підручниках тема «Алгоритмізація та програмування» не розглянута досить повно, глибоко і доступно, і передбачається різну кількість годин на вивчення даної теми, а викладений матеріал у наукових посібниках часто не піддається вивченню учням. Тому завдання вчителя в школі полягає в розробці такої методики, яка максимально спростить розвиток здатності програмувати, що дуже важливо для більшості людей в сучасному технічному світі. Вчителю доводиться користуватися особистими розробками уроків, використовувати раніше напрацьований досвід і підручники, які прямо чи опосередковано містять матеріал для вивчення обраної мови програмування.

Можна запропонувати побудувати навчання за темою «Алгоритмізація та програмування» послідовно таким чином, щоб учні на початковій стадії навчання ознайомилися з різними мовами програмування, змогли зрозуміти необхідність вивчення алгоритмічної мови програмування. На початку вивчення учні повинні ознайомитися з основними алгоритмічними конструкціями, командами мови, правилами опису об'єктів мови програмування, структурою програми і правилами написання. Учням необхідно спочатку сформувати навички написання найпростіших програм з використанням алгоритмічних конструкцій та основних об'єктів мови програмування, а потім перейти до вивчення простих і далі більш складних методів програмування.

На сьогоднішній день актуально стало олімпіадний рух. Олімпіада з інформатики передбачає вирішення учнями олімпіадних завдань з програмування. Роль олімпіад значно збільшилася, так як після скасування пільг медалістів при вступі до вузів, перемога в олімпіадах є найголовнішим показником якості знань учнів, що дає їм право на пільговий вступ. Тому вчителям інформатики необхідно навчати програмуванню, щоб направляти дітей до участі в олімпіадах з інформатики.

У загальноосвітньому класі необхідно вести вивчення якогось одного алгоритмічної мови (Basic, Pascal або C), за допомогою якого учні познайомляться з основами програмування, а в класах профільного рівня учні повинні вивчати кілька мов програмування, включаючи об'єктно-орієнтовані мови (Delphi, Visual C або Visual Basic).Вивчення даних мов необхідно для формування знань, умінь і навичок програмування, а також для формування абстрактного, логічного і алгоритмічного мислення в учнів.

Можна виділити три основні методики, застосовувані при складанні алгоритмів і написанні програм:

1) Спадний програмування

Метод спадного проектування передбачає послідовне розкладання загальної функції обробки даних на прості функціональні елементи. У результаті будується ієрархічна схема, що відображає склад і взаємопідчиненість окремих функцій, яка носить назву функціональна структура алгоритму (ФСА) додатки.

Послідовність дій по розробці функціональної структури алгоритму програми: алгоритм програмування структурованість інформатика

* визначаються цілі автоматизації предметної області та їх ієрархія (мета-підцілі);

* встановлюється склад додатків (задач обробки), що забезпечують реалізацію поставлених цілей;

* уточнюється характер взаємозв'язку додатків і їх основні характеристики (інформація для вирішення завдань, час та періодичність рішення, умови виконання та ін);

* визначаються необхідні для вирішення завдань функції обробки даних;

* виконується декомпозиція функцій обробки до необхідної структурної складності, реалізованої передбачуваним інструментарієм.

2) Структурне програмування — методологія розробки програмного забезпечення, в основі якої лежить уявлення програми у вигляді ієрархічної структури блоків.

На початковому етапі вивчення алгоритмізації методики 1 і 2 представляються досить складними для сприйняття учнями, т. як їм вже на початковому етапі написання програми необхідно мати уявлення про типи блоків, які будуть використані при її написанні.Таким чином, вивчення учнями теми «Алгоритмізація та програмування» дає учням можливість подальшого освоєння даної професії, а вивчення мов програмування в школі можна починати з основ будь-якого структурного алгоритмічної мови.

3. Особливості методичного забезпечення структурного програмування в базовій школі. Принцип структурної алгоритмізації

На сьогоднішній день найпопулярнішою методикою програмування є структурне програмування «зверху — вниз» .Ця технологія програмування являє собою процес покроково розбиття алгоритму на все більш дрібні частини з метою отримати такі елементи, для яких можна легко написати конкретні приписи.

Структурна алгоритмізація грунтується на двох принципах:

1) послідовна деталізація «зверху — вниз» ;

2) обмеженість базового набору структур для побудови алгоритмів будь-якого ступеня складності.

З принципів випливають вимоги структурного програмування:

1) програма повинна складатися дрібними кроками;таким чином, складне завдання розбивається на досить прості, легко сприймаються частини;

2) логіка програми повинна спиратися на мінімальне число досить простих базових керуючих структур.

Базовий набір структурної алгоритмізації містить лінійні, розгалужуються і циклічні структури.

Можна перерахувати основні властивості та гідності структурного програмування:

1) можливість подолання бар'єру складності програм;

2) можливість демонстрації правильності програм на раз особистих етапах виконання завдання;

3) наочність програм;

4) простота модифікації (внесення змін) програм;

4. Вибір підходу до викладання структурного програмування і особливості його методичного забезпечення

При вирішенні задач з використанням структурного програмування можна виділити два основних напрямки:

1) «алгоритмічний» підхід;його полягає в наступному: схема рішення задачі описується на алгоритмічній мові (мові блок-схем алгоритмів) і потім переводиться в програмну реалізацію на конкретній мові програмування;

2) «програмний» підхід — опис рішення завдання відразу на конкретній мові програмування.

Відповідно до цими напрямами найчастіше і викладається програмування. Рівень розвитку сучасних систем програмування (наприклад, Delphi або безкоштовний аналог Lazarus), завдяки добре організованим засобів налагодження, дозволяє створювати програми без використання першого підходу. Проте, програмний підхід вимагає від людини наявність певного стилю мислення і навичок роботи з мовою програмування. Очевидно, що фахівці, які мають нехай навіть невеликий досвід у програмуванні, користуються програмним підходом. Їм не обов’язково описувати рішення задачі на алгоритмічній мові, вони розробляють її в «думці». У викладанні такий підхід гарний при вивченні другої мови програмування, коли учні вже мають певну підготовку.

При вивченні структурного програмування на початковому етапі більше підходить «алгоритмічний» підхід. Він більш повно і послідовно дозволяє розкрити перехід від математичної форми опису завдання до її програмної реалізації і допомагає формувати у учнів алгоритмічний стиль мислення, необхідний при вирішенні задач з використанням мов програмування та вивченні багатьох технічних і загальноінженерних дисциплін. Крім того, на основі алгоритмічного підходу можна вивчати відразу кілька мов програмування (природно, якщо дозволяють час і техніка).

В силу перерахованих достоїнств найбільш вірним і методично правильним для викладання програмування на початковому етапі навчання є алгоритмічний підхід.

При вивченні програмування з використанням алгоритмічного підходу учні стикаються з двома проблемами:

1) опис і деталізація виконання завдання на алгоритмічній мові;

2) перехід від алгоритмічних конструкцій до конкретної мови програмування.

На розв’язання цих труднощів повинно бути направлено методичне забезпечення.

У першому випадку це можуть бути схеми основних базових структур з описом їх роботи та особливостей використання при побудові алгоритмів.

По-другому — таблиці переведення алгоритмічних конструкцій у конструкції мови програмування.

5. Базовий набір структур і побудова алгоритмів на їх основі

Теорія структурного програмування доводить, що алгоритм будь-якого ступеня складності можна побудувати за допомогою основного базового набору структур:

1) послідовна (лінійна) структура;

2) гілкується структура;

3) циклічна структура.

Найбільш простими для розуміння і використання є лінійні структури. Лінійним називається алгоритм (фрагмент алгоритму), в якому окремі приписи виконуються в природному порядку (в порядку запису) незалежно від значень вихідних даних і проміжних результатів.

Алгоритм може бути реалізований в ЕОМ, якщо він містить тільки елементарні приписи. Такими елементарними, тобто не вимагають деталізації, можна вважати такі приписи або операції:

1) початок, кінець;

2) список даних;

3) введення, висновок;

4) обчислювальні операції, реалізовані оператором присвоювання.

Не всякий алгоритм можна описати лише лінійними структурами. Часто для подальшої деталізації використовуються розгалужені структури, тобто такі, в яких залежно від вихідних даних або проміжних результатів алгоритм реалізується по одному з декількох, заздалегідь передбачених (можливих) напрямків. Такі напрями часто називаються гілками.

Кожна гілка може бути будь-якого ступеня складності, а може взагалі не містити приписів, тобто бути виродженою. Вибір тієї чи іншої гілки здійснюється залежно від результату перевірки умови з конкретними даними. У кожному випадку алгоритм реалізується тільки по одній гілці, а виконання інших виключається.

Реалізація на ЕОМ лінійних і розгалужуються програм не дає великого виграшу в часі в порівнянні, наприклад, з використанням простого калькулятора. Справжнє перевагу обчислювальної машини стає очевидним лише при вирішенні тих завдань, де виникає необхідність багаторазового повторення одних і тих же фрагментів алгоритмів.

У циклічних алгоритмах виконання деяких операторів (груп операторів) здійснюється багаторазово з одними і тими ж або модифікованими даними.

Циклічні алгоритми часто називають циклами. Залежно від способу організації числа повторень розрізняють три типи циклів:

1) цикл з заданим умовою продовження роботи (ЦИКЛ — ПОКИ);

2) цикл із заданим умовою закінчення роботи (ЦИКЛ — ДО);

3) цикл із заданим умовою повторень роботи (цикл з параметром).

Тіло ЦИКЛУ-ПОКИ може включати в себе групу операторів будь-якого ступеня складності. При виконанні умови продовження роботи виконується тіло циклу, якщо ж умова не виконується, то робота циклічної структури закінчується і починається виконання наступної структури.

Структура ЦИКЛ — ПОКИ передбачає варіант, коли тіло циклу не виконується жодного разу. Таке можливо, якщо умова, що стоїть на початку циклу, відразу ж не виконується.

За допомогою такої структури зазвичай складають алгоритми ітераційних обчислювальних процесів, тобто таких, в яких для визначення подальшого значення змінної використовується її попереднє значення. Вихід з конструкції ЦИКЛ — ДО здійснюється після досягнення параметром необхідного значення.

Розглянуті типи циклічних структур мають один недолік: при помилковому завданні вихідних даних може відбутися зациклення, тобто виникає ситуація, коли відбувається нескінченне повторення тіло циклу.

Змінна, зміна якої організовується в ході реалізації циклу, називається параметром циклу або керуючої змінної. Алгоритм роботи циклу з заданим числом повторень є з'єднання лінійної структури (початок циклу), структури ЦИКЛУ — ПОКИ (умова в ньому замінено на протилежне) і знову лінійної (послідовної) структури в тілі циклу.

Таким чином, за допомогою базового набору структур можна побудувати алгоритм будь-якого ступеня складності. Освоївши принципи і засоби структурної алгоритмізації, яких навчають, повинні вміти реалізувати їх на конкретній мові програмування. Отже, основною концепцією у вивченні ними будь-якої мови програмування буде методика перекладу основних базових структур в конструкції цієї мови. Основу методичного забезпечення в даному випадку становлять таблиці переходу від алгоритмічних конструкцій до конструкцій мови програмування, які дозволяють працювати з мовою, хто має мінімальний рівень підготовки, і значно полегшують вивчення мови.

6. Аналіз можливостей мови Pascal і його застосування в навчальному процесі

Паскаль (англ. Pascal) — високорівнева мова програмування загального призначення. Один з найбільш відомих мов програмування, широко застосовується в промисловому програмуванні, навчанні програмуванню в базовій школі, є базою для великої кількості інших мов.

У 1978 році в Університеті Сан-Дієго (Каліфорнія, США) була розроблена система UCSD p-System, що включала компілятор з мови Паскаль в переносимий p-код і реалізовували значні число розширень мови Паскаль, такі як модулі, рядки символів змінної довжини, директиви трансляції, обробка помилок введення-виведення, звернення до файлів по іменах і пр. Згодом основні реалізації мови Паскаль ґрунтувалися на цьому діалекті.

Паскаль включає оператори, які дозволяють створювати програми з обробки текстової інформації, використовувати цю мову для програмування систем управління технологічними установками, для створення ігрових навчальних програм, математичних розрахунків різного характеру. Вона дозволяє використовувати апарат стандартних функцій, які заздалегідь визначені в системі. Це основні числові, призначені для роботи з числовими величинами, і рядкові, призначені для дій над рядками символів, функціями. Крім того, користувач може сам задавати функції, використовуючи математичний апарат і стандартні функції системи.

Особливостями мови є сувора типізація та наявність засобів структурного (процедурного) програмування. Паскаль був одним з перших таких мов. На думку Н. Вірта, мова повинна сприяти дисциплінованість програмування, тому, поряд із строгою типізацією, у Паскалі зведені до мінімуму можливі синтаксичні неоднозначності, а сам синтаксис автор постарався зробити інтуїтивно зрозумілим навіть при першому знайомстві з мовою.

Паскаль здійснює перевірку операторів програми і введених даних і про кожну виявлену помилку виводить відповідні повідомлення.Причому повідомлення видається одразу після виявлення помилки і містить код помилки і номер рядка, в якому її виявлено, що дозволяє значно полегшити налагодження програм.

В силу перерахованих достоїнств Паскаль може цілком успішно застосовуватися в навчальному процесі.

Останнім часом, з впровадженням у школи та навчальні заклади досить потужних персональних комп’ютерів, Бейсік перестав бути основним засобом програмування в руках викладача.

Паскаль дозволяє використовувати проблемну методику навчання. В даному випадку це означає, що з самого початку перед кожним учнем ставиться завдання: до кінця вивчення теми розробити відповідний програмний продукт. Це мають бути якісь практично корисні розробки. Наприклад, кадри навчальної програми або реалізації алгоритму виставлення оцінки контролюючої програми. При поглибленому вивченні програмування в старших класах це можуть бути більш складні завдання. Наприклад, тестові і контролюючі програми, а також навчальне програмне забезпечення з різних предметів, яке може бути використане в рамках шкільної програми.

Проблемна методика стимулює учнів до освоєння предмета, прояснюючи його практичну значимість.

Великим плюсом Паскаль є і те, що при його вивченні та роботі з ним можна керуватися великою кількістю літератури та методичними розробками, що полегшує завдання як викладачеві, так і студентів.

7. Методика використання мов програмування як засіб розвитку алгоритмічного мислення у учнів

У загальному випадку підготовка до вирішення завдання з застосуванням ЕОМ включає в себе наступні етапи:

1. Аналіз завдання на змістовному рівні. На цьому етапі користувач повинен усвідомити фізичну сутність розв’язуваної задачі і перевірити, чи немає вже готової програми для вирішення цього завдання в бібліотеці наукових програм. Якщо такої програми немає, приступити до розробки програми.

2. Розробка математичної моделі. На цьому етапі визначається наступне:

o які вихідні дані і в якому вигляді необхідно ввести в машину;

o які кінцеві результати і в якому вигляді передбачається отримати;

o які математичні закономірності дозволяють перетворити вихідні дані в проміжні і кінцеві результати;

o які межі зміни значень аналізованих змінних;

o які якісні залежності і залежності, які відображаються графіками або таблицями, виражаються кількісними співвідношеннями.

3. Розробка алгоритмів вирішення задачі. Тут розробляється детальний план рішення задачі за допомогою ЕОМ, тобто план перетворення вихідних даних у проміжні і кінцеві результати. Розглядаються різні варіанти алгоритмів, і здійснюється вибір найкращого у тому чи іншому сенсі.

Зазвичай алгоритм вирішення задачі представляється у вигляді блок-схеми (граф-схеми) або у вигляді псевдокоді (у вигляді словесного опису).

4. Розробка програми вирішення завдання. На цьому етапі розроблений алгоритм представляється операторами тієї чи іншої мови програмування. У явному вигляді задаються значення вихідних даних, що підлягають введенню в ЕОМ в процесі виконання завдання. Розробляється завдання, що визначає послідовність введення і обробки програми і вихідних даних.

8. Розробка методичного забезпечення для самостійної роботи

Завдання для самостійної роботи за темою: «Програмування лінійних, розгалужуються і циклічних процесів у мові Pascal» переслідує метою закріплення контроль знань з основ алгоритмізації та програмування.

Воно виконується кожним учнем індивідуально в позаурочний час.

У результаті співбесіди за виконану роботу учню виставляється оцінка, яка враховується при виставленні підсумкової оцінки з теми.

Виходячи з цілей, завдання на самостійну роботу повинно містити завдання, що передбачають використання для їх вирішення лінійних, розгалужуються і циклічних процесів.

Ґрунтуючись на власному досвіді застосування підходу структурного програмування при вивченні теми «Алгоритмізація та програмування» на кожен тип базових структур досить одного завдання, отже, можна обмежиться трьома типами завдань:

1) програмування лінійних процесів;

2) програмування розгалужуються процесів;

3) програмування циклічних процесів.

У якості першої задачі може бути запропоновано обчислення значення функції типу:

При складанні подібних завдань бажано використовувати всі стандартні функції мови програмування.

Прикладом другого завдання може бути наступна: a, b, c, d — сторони чотирикутника, визначити, чи є даний чотирикутник параллелограммом.

Рішенням даної задачі передбачається перевірка умов:

а = с; в = d.

Як приклад третього завдання може бути обчислення значення функції виду:

Де x приймає значення від 1 до 100 з кроком 1.

Якщо кількість учнів невелике (до двадцяти чоловік), то кожен з них отримує індивідуальне завдання. При великій кількості учнів можна згрупувати однотипні завдання за варіантами, але при цьому не повинні зустрічатися однакові завдання.

У процесі виконання завдання із застосуванням ЕОМ можна виділити ряд етапів:

1) вербальне опис завдання;

2) математична постановка задачі;

3) алгоритмізація;

4) програмування;

5) налагодження програми і рішення задачі.

Підготовка завдання до введення в ЕОМ включає в себе перші чотири етапи. Але в завдання на самостійну роботу в основному виносяться завдання, вже описані в математичній формі. Отже, яких навчають при виконанні завдання стикаються з третім і четвертим етапами виконання завдання.

Висновок

Рівень розвитку сучасної комп’ютерної техніки і її програмного забезпечення зайняв нову якісну сходинку. Аналіз концепцій сучасної інформатики і нових інформаційних технологій, проведений в ході роботи, показує, що в міру розповсюдження комп’ютерної техніки вся сукупність взаємодіючих з нею людей все більш чітко розділяються на дві великі групи:

1) системні і прикладні програмісти;

2) широке коло користувачів.

Таким чином, для значної більшості людей, що використовують ЕОМ у своїй роботі, знайомство з конкретними системами програмування в принципі не обов’язково.

Базовий шкільний курс інформатики орієнтується в основному на вивчення прикладного програмного забезпечення і засобів ІКТ. Однак алгоритмізація та програмування займають у ньому важливе місце, тому що прийоми роботи з засобами ІКТ розглядаються як алгоритми, що будуються в рамках відповідної системи команд.

З розглянутих в ході роботи підходів і, ґрунтуючись на власному досвіді роботи викладання програмування (додаток 2), найбільш вигідним є викладання структурного програмування як теоретичної дисципліни з використанням інструментального засобу — мови програмування високого рівня

Цей підхід дозволяє сформувати в учнів якраз той необхідний алгоритмічний стиль мислення, що є основою при вивченні не тільки інформатики, а й інших технічних дисциплін.

Як інструментальний засіб може бути використаний один з процедурних мов високого рівня. Бажано, щоб це був Паскаль або Бейсик, т.к. ці мови спочатку розроблялися для навчальних цілей.

Аналіз можливостей Паскаль показує, що він успішно може застосовуватися в навчальному процесі.

При вивченні будь-якого процедурного мови програмування учні часто стикаються з труднощами переходу від алгоритмічних конструкцій до конструкцій мови.

Однією з форм контролю знань і навичок учнів по роботі з Паскаль є домашнє завдання.

Список літератури

1. Герасименко В. А. Новий погляд на інформатику та інформатизацію: необхідність, проблеми становлення та розвитку / / Зарубіжна радіоелектроніка, 1995, № 2, 3.

2. Основи інформатики та обчислювальної техніки в базовойшколе. Посібник для вчителів. Під редакцією Семакіна І.Г., Перм, 1995.

3. Аляев Ю. А., Кушев В. О., Лебедєв В. В. Прикладне програмування, ч. 1. Алгоритмізація і програмування. Навчально-методичний посібник для самостійної роботи.

4. Прикладне програмування. Збірник завдань. Під редакцією Лебедєва В.В., Перм, 1997.

5. Аркадьєв, А.Г., Днепров, Е.Д. Збірник нормативних документів.Інформатика та ІКТ / сост. А.Г. Аркадьєв, Е. Д. Днепров. — М.: Дрофа, 2007.

6. Лапчик, М. П. Методика викладання інформатики: Навчальний посібник для студентів педагогічних вузів / М. П. Лапчик, І.Г. Семакін, Є.К. Хеннер — М.: Видавничий центр «Академія», 2003.