Программирование для младших школьников в условиях дополнительного образования

Методическое пособие

Программирование для младших школьников
в условиях дополнительного образования.

Сведения об авторе: Перегудов Михаил Юрьевич - педагог дополнительного образования, МБОУ ДОД ЦРТДиЮ, г. Геленджик

2014 г.

Пояснительная записка

Традиционно программирование начинают изучать в старшей школе. Для изучения программирования необходим довольно большой багаж знаний. Это базовое умение работать на компьютере, знание основ английского языка, знание математики, хотя бы на уровне средней школы. В современном мире дети знакомятся с компьютером еще в детском саду, во всяком случае уже играют в игры. Английский язык также начинают изучать в младшей школе или даже в детском саду. Остается решить проблему с математикой и с тем, чтобы заинтересовать учащихся.

Вторая проблема традиционного подхода к обучению программированию - это задачи, на примере которых идет обучение. Чаще всего используются скучные математические задачи, которые быстро отобьют интерес к занятиям у младшего школьника. Было принято решение подобрать такие примеры и задачи, чтобы у учащихся поддерживался непрерывный интерес к занятиям. Например, такое можно реализовать в графическом режиме. Также необходимо построить большую часть занятий в виде игры. Кроме того, нужно рассказать учащимся, что конечная цель курса - написать простейшую компьютерную игру самостоятельно.

Главная цель — дать учащимся зна­ния в областях, связанных с программированием, которые вследствие непрерывного обновления и изменения в аппаратных средствах выходят на первое место в формировании научного информаци­онно-технологического потенциала общества.

Основная задача — используя графический режим, познакомить младших школьников с основами программирования и написать с ними простейшую компьютерную игру.

Проблема регламентации времени работы на компьютере, с точки зрения санитарно-гигиенических норм, решается путем предоставления для работы учащихся самой современной компьютерной техники (наиболее безопасной) и обеспечения условий для отдыха и общения учащихся.

«С годами я убедился, что человек гораздо больше учится на ошибках, которые совершал по своей воле, чем на правильных поступках, совершаемых по чужой воле». Эти слова принадлежат тренеру сборной СССР по легкой атлетике И.Тер-Ованесяну. Они, на мой взгляд, заслуживают того, чтобы взять их на вооружение нам, педагогам дополнительного образования. Во всяком случае тем, кто обучает детей программированию. Необходимо давать больше заданий для самостоятельного выполнения. Если ученик прослушает курс лекций, просмотрит варианты решения типовых задач, а самостоятельно при этом выполнит всего несколько задач, то год будет потерян. Пока он вас слушает ему все понятно, но через некоторое время он забудет практически всё. При самостоятельной работе выявляются все моменты, которые ученик не усвоил во время теории или разбора типовой задачи. Для закрепления знаний, а также для лучшего их усвоения, необходимо как можно больше использовать практических занятий. В данном курсе нет деления на теорию и практику. Практика обязательно присутствует на каждом занятии.

Состав группы должен быть таким, чтобы каждый ребенок сидел за своим компьютером. Не в коем случае, нельзя садить по 2 ребенка за один компьютер.

Программирование – это сугубо творческое занятие. Без проявления самостоятельности ребенку не достичь здесь никаких высот. Чем раньше он начнет творчески мыслить и находить нестандартные решения при написании программ, тем больше у него шансов вырасти в высокопрофессионального программиста. Поэтому стоит поощрять учащихся, которые дополнительно к вашему заданию что-то дорисовывают, доделывают, улучшают. Попросите и остальных учащихся придумать что-то свое в дополнение к получившемуся рисунку и скоро дети сами обеспечат вас новыми интересными заданиями и идеями.

Основное содержание. Методические рекомендации.

Первое с чего нужно начать, это научить детей быстро печатать по-английски. На первый взгляд, задача довольно сложная, но на самом деле все очень просто. Нам не нужно, чтобы они печатали со скоростью профессионального секретаря. Но, если мы не поработаем над скоростью печати, то учащиеся будут всё занятие заняты набором одной-двух команд. Для решения этой задачи подойдет любой тренажер английской клавиатуры, только не нужно использовать десятипальцевый метод печати, иначе вы потратите очень много времени на достижение минимальных результатов.

Я разработал специальную программу с падающими в случайном порядке английскими буквами. Чем быстрее ребенок нажмет на клавиатуре букву, тем больше он заработает очков. Для детей это просто игра. Они соревнуются между собой, а потому стараются запомнить расположение букв.

Так же я разработал вторую программу, в которой ребенку надо набирать английские слова. Причем не просто слова, а команды из языка Паскаль, который мы будем в последствие изучать. Тут уже никто никуда не падает. Уже набранные буквы меняют цвет, чтобы было понятно, какие буквы еще не нажаты. Здесь также игра на время, чем быстрее набирается слово, тем больше получает учащийся очков. Не все набирают одинаково быстро. Кто-то из детей будет набирать очень медленно. Ему сразу наскучит, что он последний и он еще больше отстанет от остальных детей. Чтобы решить эту проблему я сделал в каждой из программ свою таблицу рекордов, с возможностью ее обнулить или переписать. Для учащегося будет поставлена своя собственная цель - установить новый рекорд (перед началом лучше старые рекорды обнулить и записать минимальные рекорды). Если новый рекорд побит, то можно перейти на более сложный уровень с новыми рекордами. Тогда каждый учащийся будет с интересом играть в эти игры. Обычно достаточно двух занятий с тренажерами клавиатуры, чтобы учащиеся получили первичный навык работы с английской клавиатурой.

Обучение начинаем сразу с графического режима. Для начала, нужно научить учащихся работать в оболочке. Нужно понабирать начальные команды, которые мы будем набирать в каждой программе:

Program primer1;
uses crt, graph, graph256;
begin
graphic256;
setcolor(14);

waitgraph;
closegraph;
end.

Я разработал библиотеку graph256, для того, чтобы учащимся на начальном этапе приходилось меньше писать непонятных слов. Все слова из первой программы учащимся уже известны из предыдущей игры, где они набирали их на время. Поэтому с набором этого примера все справляются очень быстро. Важно сразу научить ребенка писать каждую новую команду на следующей строке и использовать отступы. Это понадобится в будущем, когда программы станут сложнее.

Следующая проблема, обусловленная выбором графического режима - это познакомить детей с системой координат. Для начала, забываем про всякие иксы и игрики. Начинаем играть с учащимися в игру где живет точка. Ось Х у нас теперь улица с номерами домов, а ось Y - это номера квартир. Таким образом, мы получаем целый город, в котором 640 домов, пронумерованных от 1 до 640 и 480 квартир в каждом доме.

Важно неоднократно обратить внимание учащихся на то, что сначала надо называть номер дома, а потом номер квартиры. Учащиеся очень часто

путаются и начинают с номера квартиры, что приводит к совершенно неправильным рисункам. После того, как дети перестают путаться в адресах, можно начинать изучать графические команды. Начинать лучше с команды Line. Достаточно одной этой команды, чтобы нарисовать домик. В зависимости от возраста учащихся и скорости понимания материала нужно выбирать скорость изучения новых команд. Иногда важно несколько занятий посвятить только команде Line. Затем, можно добавить команду Circle.

Выше несколько примеров заданий для учащихся. Для тех, кто быстро справляется с заданиями можно предложить дорисовать что-то еще (пусть придумают самостоятельно, если учащийся не может придумать сам, что случается крайне редко, то предложите дополнительное задание сами).

После освоения основных команд, позволяющих рисовать, переходим к командам закрашивания. Несколько занятий рекомендуется потратить на освоение команд закрашивания. Пусть учащиеся рисуют сразу закрашенные объекты и закрашивают какие-то области. Рисунки сразу получатся красивее и интереснее. Также можно потихоньку усложнять сами задания.

Очень нравятся учащимся простые эффекты, которые можно достичь с помощью паузы. Например включение и выключение света в домике. Рисуем закрашенный домик с черным окном. Затем ставим паузу, например команду waitgraph, затем закрашиваем окно в желтый цвет. Получается эффект включения света.

Более сложное задание с открывающимися дверями. Сначала рисуем раскрашенный домик с закрытыми дверями, потом делаем паузу и рисуем открытую дверь, при этом закрашиваем закрытую дверь в другой цвет - черный или желтый. Получается эффект открывания дверей.

Следующий важный этап - знакомство с командами повтора. Здесь у вас и ваших учащихся огромный простор для фантазии. Интересных заданий можно придумать очень много. Например, программа "Расходящиеся круги".

Эту программу можно написать в большом количестве разных вариантов. Все круги одного цвета, все круги случайного цвета, с увеличением номера цвета на 1. Несколько расходящихся кругов. Сначала круги расходятся, потом сходятся и т.д.

Также для изучения команды повтора полезно поработать с движущимися линиями. Линии рисуются одна за одной через небольшую паузу. Получается, как будто линии закрашивают экран. Работая над повтором разбираем постепенно все три команды повтора: FOR, REPEAT b WHILE.
Следующий этап, можно начать изучать движение объекта. Для начала, достаточно двигать простой кружок. Эффект движения можно достигнуть простым способом, повторяя следующие действия: рисуем объект, делаем паузу, стираем объект, а потом меняем адрес объекта.

For i:=1 to 400 do
begin
setcolor(14);
circle(x,y,10);
delay(500);
setcolor(0);
circle(x,y,10);
x:=x+1;
end;

Несколько занятий надо потратить на движение. На примере простого движения знакомим учащихся с переменными, показываем им, что направление движения зависит от того, какую из переменных мы меняем и как. Ниже примерный набор заданий. Следует предложить учащимся выбрать свой маршрут для шарика.

Постепенно усложняя задачи знакомим учащихся с командой REMEMBERIMAGE. Которая позволит нам передвигать не только простые объекты, но и любые сложные рисунки. Соответственно Вы познакомите учащихся и с командойPUTIMAGE(X,Y,P^,XORPUT).

Если Вы видите, что учащиеся без проблем могут двигать любой сложный объект в любом направлении, меняя его по ходу движения, то можно перейти к главной теме - управление движением.

У правление движением.

Нарисовать объект

Запомнить объект

REMEMBERIMAGE(X1,Y1,X2,Y2,P);

Стереть всё

CLEARDEVICE;

Нарисовать фон (то есть всё, что не будет двигаться)

Бесконечный повтор. REPEAT …… UNTILFALSE;

Весь следующий текст программы пишется междуRepeat и UntilFalse;

Подождать нажатие на кнопку и запомнить нажатую кнопку в C.

С:=READKEY;

Повторять следующие действия, до нажатия на какую-нибудь кнопку:

WHILE NOT KEYPRESSED DO BEGIN … … END;

Всё, что надо повторять пишется между BEGIN и END;

А) Определяем какая кнопка была нажата и указываем направление движения

CASECOF

#75:X:=X-1; (* движение влево*)

#77:X:=X+1; (* движение вправо*)

#72:Y:=Y 1; (* движение *)

#80:Y:=Y 1; (* движение *)

#27:HALT; (* выход из программы – кнопка ESC *)

END;

Б) Нарисовать объект PUTIMAGE(X,Y,P^,XORPUT);

В) Сделать паузу DELAY(100);

Г) Стереть объект PUTIMAGE(X,Y,P^,XORPUT);

Попросите учащихся самостоятельно определить какой из кодов клавиатуры правильный для стрелочки вверх, а какой для стрелочки вниз. Пусть путем эксперимента поставят правильные знаки "+" и "-" в команде CASE. В примере выше они специально пропущены. Старайтесь поощрять творчество учащихся, давать им свободу выбора. Пусть передвигают собственный рисунок, пусть придумают свой маршрут. Возможно, они даже предложат свой сюжет игры, которую мы в итоге напишем.

Теперь, учащиеся готовы управлять с клавиатуры любым объектом. Необходимо сразу рекомендовать детям не использовать в движении большие рисунки. На начальной стадии мы не будем использовать прокрутку экрана - это довольно сложно для младших школьников, а значит все действие их будущей игры будет происходить на одном экране. Значит все объекты должны быть достаточно малы.

Далее нужно провести ряд занятий по теме мультипликация. Пусть дети нарисуют несколько простых мультиков. Например, машина едет по дороге, до светофора, там горит красный свет, машина должна остановится, а когда загорится зеленый свет - поехать дальше. Такая программа пишется довольно просто. Движение объектов мы уже прошли. Светофор - обычный рисунок, свет меняется через обычную паузу, а дальше опять-таки простое движение.

В конце концов, мы можем приступить и к созданию самой игры. Рисуем лабиринт - просто с помощью линий. Все линии рисуем одним цветом. Изучаем команду GETPIXEL(X,Y), которая определяет цвет любой точки на экране, и с ее помощью определяем есть ли преграда перед объектом, которым мы управляем. Таким образом мы знакомимся с командой условного перехода IF.

#75: IF W<>4 then X:=X-1;

( движение влево, только если цвет точки слева не 4, если цвет точки будет равен 4, то движения влево не произойдет и наш шарик просто остановится).

Таким образом, мы написали простейшую игру "Лабиринт". Учащиеся с большим удовольствием усовершенствуют его. Можно добавить стены различных цветов, который будут обозначать разные действия: телепорт, ключ, патроны, яд и т.д. Также можно познакомить учащихся с командой GETTIME. Тогда можно будет устанавливать определенное время на прохождение лабиринта. Потом можно будет добавить к лабиринту новые уровни, познакомить учащихся с процедурами и функциями.

В итоге, учащиеся не только создадут простейшую игру, но и овладеют всеми основными командами программирования.

С 2005 года по 2014 год я работаю по данному курсу с детьми в возрасте 8-10 лет. Они начинают изучать программирование именно с него. В результате на протяжении последних 7 лет мои воспитанники получают призовые места на Всероссийской олимпиаде "Созвездие" в возрастной группе до 13 лет (6 первых мест и одно второе). Причем побед добивались пятеро разных детей. Некоторые из них побеждали потом и в старшей группе. Так в 2013 году первое место во Всероссийской олимпиаде уже в старшей группе (до 18 лет) заняла 14-летняя Селифанова Мария. Переходя в старшую возрастную группу мои воспитанники продолжают программировать на высоком уровне. С 2007 года четверо моих воспитанников получили Президентские гранты: Суханинский Сергей, Колесникова Анастасия, Тарасов Эдвард, Селифанова Мария.

Учащиеся даже не замечают, как в процессе игр и рисования они учатся программировать. То, что оказывается очень сложно для старших школьников, может стать достаточно простым и увлекательным занятием для младших школьников и даже дошкольников. Единственное, что надо помнить, чем младше Ваши ученики, тем медленнее нужно переходить к новой теме. Не стоит спешить, пусть лучше освоят материал и получают удовольствие от хорошо выполненного задания. старайтесь больше хвалить учащихся, особенно маленьких. Покажите им, что они достигли гораздо большего по сравнению с прошлым занятием и тогда, успех ждет даже тех детей, кто по началу был отстающим.

Приложение 1.

Основные графические команды в Паскале

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/48639-programmirovanie-dlja-mladshih-shkolnikov-v-u