CC BY
30УДК 372.862:004.021
Нефедова В.Ю., канд. пед. наук, доц.
Киякбаева К. К., студентка ФГБОУВО «ОГПУ» (Оренбург, Россия)
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОБУЧЕНИЯ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ПРОГРАММИРОВАНИЮ В ШКОЛЬНОМ КУРСЕ ИНФОРМАТИКИ
Аннотация. В статье представлены методические особенности обучения алгоритмизации и программированию в школьном курсе информатики. Предлагается перечень основополагающих определений. Проведен анализ определения термина «алгоритмизация» в различных учебно-методических комплексах (УМК) школьного курса информатики. Определены свойства и способы записи алгоритмов, алгоритмические конструкции.
Ключевые слова: алгоритмизация, программирования, информатика, алгоритм, исполнитель
Как известно, занятия программированием оказывают положительное влияние на развитие учащихся. Кроме того, программирование способствует развитию различных видов мышления: логического, аналитического и абстрактного. С помощью алгоритмизации можно научиться правильно решать как учебные задачи, так и разнообразные задания, для верного выполнения которых требуется наличие развитого аналитического склада мышления.
Профессии, связанные с программированием являются довольно распространенными и престижными в современном обществе. Недостаток высококвалифицированных специалистов в данной сфере является наиболее острой проблемой. Решением может быть методически грамотное, последовательное и углубленное обучение программированию школьников, что будет способствовать формированию базы знаний для поступления в вузы по 1Т-специальностям.
В базовом школьном курсе информатики можно столкнуться с трудностями при изучении темы «Алгоритмизация и программирование» из-за несоответствия между большим объемом содержания и недостаточного количества часов, выделенных для изучения данной темы.
Согласно положениям Государственного образовательного стандарта по информатике, можно сформулировать, что в итоге прохождения курса по учебной дисциплине «Информатика и ИКТ» учащиеся должны приобрести следующие знания и развить компетенции:
• изучить понятие алгоритма, знать его свойства и отличительные особенности, а также знать виды конструкций, из которых состоят алгоритмы;
• получить навыки по использованию конструкциями алгоритмов, уметь формировать простые алгоритмы, а также совершать основные действия с объектами, в частности, составлять цепочки из символов, чисел, списков;
• иметь представление о сфере применения знаний, приобретенных в процессе обучения, уметь реализовывать теоретические знания на практике, что становится возможным при осуществлении проектной деятельности в данном учебном заведении и в дальнейшем образовании.
В работе рассмотрим методические аспекты обучения направлению алгоритмизации и программированию в базовом курсе школьной информатики. У разных авторов учебно-методических комплектов и программ по дисциплине «Информатика и ИКТ» индивидуальные подходы к изучению теоретической и практической составляющих данного раздела.
Обучение содержательной линии «Алгоритмизация и программирование» можно подразделить на два этапа: сначала необходимо изучить алгоритмы и исполнители, а после этого приступить к изучению программирования. С помощью составления алгоритмов у обучающихся развивается логическое мышление, формируются навыки составления алгоритмов.
При обучении необходимо акцентировать внимание на следующий список основополагающих определений: алгоритм, свойства алгоритмов, исполнители алгоритмов, система команд исполнителя; формальное исполнение алгоритмов; основные алгоритмические конструкции; вспомогательные алгоритмы [1].
Структура обучения алгоритмизации представлена на рис. 1.
Рис. 1. Структура обучения алгоритмизации
Алгоритмизацию следует начинать изучать с самых основ, то есть учащихся первоначально нужно познакомить с понятием алгоритма. В различных учебниках и пособиях можно встретить несколько определений данного термина.
В УМК, разработанным авторским коллективом Л. Л. Босовой, предлагается понимать термин «алгоритм» с точки зрения описания результата последовательных шагов при решении задач [3].
В УМК Семакина И.Г., в свою очередь, определяют алгоритм как последовательное выполнение команд для управления объектами [4].
В УМК Полякова К. Ю. алгоритму предлагается следующее определение: «точное описание действий, выполняемых исполнителем, в определенном порядке» [5].
Стоит отметить, что в повседневной жизни учащиеся практически не сталкиваются с данной терминологией, но здесь имеется важный аспект, который заключается в том, что многие действия, выполняемые ежедневно человеком представляют собой не что иное, как алгоритм. Поэтому учителю важно сразу сообщить об этом, проиллюстрировав свои слова примерами.
При ознакомлении учащихся с термином алгоритма, педагогу необходимо сделать упор на том, алгоритм составляется в соответствии с его исполнителем, и данные понятия неотделимы.
Поскольку на сегодняшний день основополагающим элементом раздела «Алгоритмизация и программирование» является возможность его применения в практической деятельности, то появляется необходимость знакомить учащихся с понятием исполнителя алгоритмов необходимо в неразрывной связи с яркими примерами из жизни.
Так, в самом начале изучения данной темы учащимся важно сообщить, что человек есть исполнитель. Также педагог может смоделировать ситуацию, при которой учащиеся будут исполнителями каких-либо простых алгоритмов. Разумеется, что сложность поставленных задач представляется возможным корректировать исходя из уровня подготовки учащихся в классе.
Исполнителем называется определенный объект, который имеет возможность и способность к выполнению конкретных команд.
Исполнителю присуще определенные качества и характеристики, среди которых:
1) Круг решаемых задач.
2) Среда исполнителя.
3) Система команд исполнителя.
4) Система отказов исполнителя.
После изучения и определения понятий алгоритма и исполнителя предлагается провести анализ свойств, которыми обладает алгоритм [2].
1) Точность - формулирование каждой команды следует производить таким образом, чтобы стало точно определено одно действие исполнителя.
2) Понятность - в состав алгоритма должен входить определенный перечень команд, которые понятны и доступны исполнителю.
3) Конечность - за конечное число шагов должен быть получен результат.
4) Дискретность - выполнение команд алгоритма должно происходить последовательно.
5) Определенность - для одного и того же набора данных алгоритм должен выдавать один и тот же результат.
6) Массовость - однажды составленный алгоритм применяется для решения подобных задач с разными исходными данными.
Алгоритм должен быть составлен согласно определенным правилам с помощью определенных выразительных средств. В числе таких средств выделяют словесный и графический метод записи алгоритмов, а также запись на языке программирования.
Любой алгоритм может быть представлен с помощью специальных алгоритмических конструкций, которые подразделяются на следование, ветвление и цикл.
Следование - это такая алгоритмическая конструкция, где происходит последовательное выполнение действий. Как показывает практика данный вид алгоритмической конструкции не вызывает принципиальных затруднений у обучающихся.
Ветвление - это форма представления действий, в которой, исходя из выполнения или невыполнения какого-либо условия, совершается одно из последовательных действий. Схематическое представление такой алгоритмической конструкции изображено на рис. 2.
Рис. 2. Алгоритмическая конструкция «ветвление»
Цикл - это алгоритмическая конструкция, представляющая собой последовательность действий, выполняющихся многократно. Решение задач с применением циклических конструкций сложны для восприятия обучающихся, требуют подготовки педагога к последовательному объяснению решения задач от простого к сложному. Схематическое представление такой алгоритмической конструкции изображено на рис. 3.
Рис. 3. Алгоритмическая конструкция «цикл»
Вспомогательным алгоритмом называют блок, состоящий из взаимосвязанных действий, которые происходят друг за другом в основном алгоритме. Вспомогательный алгоритм имеет собственное название. В качестве вспомогательных алгоритмов можно назвать процедуры, описание которых происходит перед выполнением главной программы и предназначенные для выполнения одинаковых действий с различными параметрами.
Такие алгоритмы служат в роли сменных блоков алгоритма, составленные предварительно и применимые в различных блок-схемах. Вспомогательный алгоритм всегда является вложенным, в том случае, если он включен в другой алгоритм. Впрочем, пока вложенной конструкции не дано имя, она не является вспомогательным алгоритмом.
Под программированием понимается процесс составления программы с использованием специального языка. Для составления программ существует различное многообразие языков программирования. Под языком программирования понимается система обозначений, предназначенная для записи алгоритмов и структур данных. Одним из таких языков программирования, чаще всего используемых в школьном курсе информатики, является язык Паскаль. Этот язык считается универсальным, поскольку может быть
использован для записи алгоритмов решения разных задач, и является наиболее подходящим с точки зрения методики для изучения основных принципов программирования.
При изучении языка программирования следует обратить внимания учащихся на то, что решение задач может записываться с помощью набора команд. В языках программирования высокого уровня такие команды определяют определенное множество команд. Для обозначения команд используют термин «оператор». Далее следует познакомить обучающихся с операторами, первым из которых является оператор присваивания.
После обучения основным конструкциям можно готовить о концепции системы программирования, которую можно понимать как комбинацию программных инструментов, предназначенных для создания программ и работы с ними, использующих один из языков программирования. Система программирования включает в себя: трансляторы; средства редактирования, компоновки и загрузки программ; микроассемблеры; отладчики машинных программ; библиотека блоков и подпрограмм.
Таким образом, в работе рассмотрены методические особенности обучения алгоритмизации и программированию в школьном курсе информатики.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лапчик М.П. Методика преподавания информатики: учеб. пособие для студ. пед. Вузов / М. П. Лапчик, И. Г. Семакин, Е. К. Хеннер; под общей ред. М.П. Лапчика. - М.: Издательский центр «Академия», 2001. - 624 с.
2. Софронова Н.В. Теория и методика обучения информатике: учебное пособие для вузов / Н.В. Софронова, А.А. Бельчусов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство Юрайт, 2019. - 401 с.
3. Босова Л.Л. Информатика: учебник для 6 класса / Л.Л. Босова, А.Ю. Босова. -М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. - 215 с.
4. Семакин И.Г. Информатика: учебник для 9 класса / И.Г. Семакин, Л.А. Залогова, С.В. Русаков, Л.В. Шестакова. - 2013. - 200 с.
5. Поляков К. Ю. Информатика. 7 класс: в 2 ч. Ч. 2 / К.Ю. Поляков, Е.А. Еремин. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2017. - 160 с.
