Современные методы обучения на занятиях по программированию

Бурлакова Ирина Васильевна,

методист МБОУ ДО ЦДО «Аэрокосмическая школа

имени Героя Социалистического Труда Гупалова В.К.» г. Красноярска

Царинных Виталий Сергеевич,

методист, ПДО

МБОУ ДО ЦДО «Аэрокосмическая школа

имени Героя Социалистического Труда Гупалова В.К.» г. Красноярска

Современные методы обучения на занятиях по программированию

Аннотация

Статья направлена на ознакомление с современными методами обучения на занятии для обучающихся 9-14 лет по изучению современных языков программирования и обучению их начальным практическим навыкам. Занятие разработано по одной из тем дополнительной общеобразовательной программы "ТехноЛето - 2025" при реализации модуля "Программирование".

Ключевые слова: программирование, языки, компьютерные программы, алгоритмы, исходный код.

Актуальность

В современном учреждении дополнительного образования изучение языков программирования направлено не только на развитие у обучающихся основ вычислительного мышления, но и на улучшение навыков решения задач и анализа данных, которые необходимы на занятиях по информатике и в других смежных дисциплинах.

Основная проблема в школьных условиях представлена в ограниченном количестве часов, отводимых на изучение программирования в школах, что создаёт разрыв между требованиями в образовании и реальными результатами в обучении.

Предлагаемое занятие, реализуемое в учреждении дополнительного образования, является одним из аспектов в решении обозначенных вопросов и дополнением в копилку педагогов по использованию современных методов обучения на занятиях по программированию.

Задачи для обучающихся

1. изучить историю развития языков программирования;

2. определить базовые понятия программирования, типы алгоритмов;

2. освоить навыки алгоритмического взаимодействия в подвижной игре;

3. выполнить практические задания по изученному материалу;

4. проанализировать освоенные знания и навыки.

Материалы и оборудование: презентация, ноутбуки, программное обеспечение.

Ход занятия

Организационный момент

Обучающимся предлагается разгадать ребус и определить тему занятия.

Рисунок 1. ПРОГРАММИРОВАНИЕ

История развития языков программирования

Развитие языков программирования началось в пятидесятые годы двадцатого века после появления компьютеров на электронных лампах.

В середине 50-х годов под руководством Джона Бэкуса для фирмы IBM был разработан алгоритмический язык FORTRAN.

Как альтернатива языку FORTRAN, первоначально ориентированному на архитектуру IBM, под руководством Питера Наура в конце 50-х годов был разработан язык ALGOL.

В конце 60-х годов под руководством Найарда и Дала был разработан язык SIMULA-67, использующий концепцию пользовательских типов данных.

Язык LISP, предложенный в 60-х годах под руководством Маккарти, был первым функциональным языком обработки списков, который нашел широкое применение в теории игр.

В середине 70-х годов Вирт предложил язык PASCAL, который сразу стал широко использоваться.

Универсальный язык программирования С был разработан в середине 70-х годов Ритчи и Томпсоном. Этот язык стал популярным языком системного программирования и в свое время использовался для написания ядра операционной системы UNIX. Стандарт языка С начал разрабатываться рабочей группой института стандартов ANSI в 1982 году.

В конце 1980-х годов голландским программистом Гвидо ван Россумом был создан язык программирования PYTHON. Язык PYTHON был задуман как потомок языка программирования ABC. 16 октября 2000 года была выпущена версия PYTHON 2.0, которая включала в себя много новых крупных функций: полный сборщик мусора и поддержка UNICODE. Версия Python 3.0 претерпевает изменения с 2008 года по настоящее время. При разработке PYTHON 3 ведущим принципом стало снижение повторяющейся функциональности.

Международный стандарт языка С принят в 1990 году. Язык С лег в основу разработки языков программирования C++ и JAVA.

Наряду с алгоритмическими языками параллельно развивались и языки, предназначаемые для обработки деловой информации, а также языки искусственного интеллекта. К первым относится язык COBOL, а ко вторым – языки LISP и PROLOG.

В 90-х годах с распространением сети Интернет расширяется возможность распределенной обработки данных, что отражается и на развитии языков программирования. Также разработаны языки, ориентированные на создание серверных приложений, такие как JAVA, PERL, PHP и для описания документов – HTML и XML.

Традиционные языки программирования С++ и PASCAL также претерпевают изменения: под языком программирования начинает пониматься не только функциональность самого языка, а также библиотеки классов, предоставляемые средой программирования.

В 2003 году в Массачусетском технологическом институте под руководством Митчела Резника появился язык программирования SCRATCH. Идея создания SCRATCH сформировалась на базе исследований в области образования и когнитивной психологии, которые показали, что обучающиеся лучше усваивают знания через игру и визуальные представления в наборе графических блоков и их взаимодействии. Эта интерактивная среда программирования позволяет школьникам создавать анимации, игры и мультимедийные проекты, используя простой визуальный язык программирования.

Базовые понятия

Программирование - это процесс по созданию ПО для компьютеров и других устройств, а также искусство перевода концепций и идей в наборы инструкций, которые компьютер может понять и выполнить.

Языки программирования - это формальные системы символов и правил, которые используются программистами для написания компьютерных программ и позволяют разработчикам создавать различные типы приложений и решать разнообразные задачи.

Компьютерная программа - это комбинация компьютерных инструкций и данных, которая позволяет аппаратному обеспечению вычислительной системы выполнять вычисления или функции управления.

Исходный код на языке программирования - это текст компьютерной программы или её части на каком-либо языке программирования или языке разметки.

Уровни языков программирования определяют сложности и тонкости разработки той или иной программы ипозволяют разработчикам понять, как различаются подходы и возможности в этой области.

Язык программирования содержит три основных компонента определяющих правила записи программ: алфавит, синтаксис и семантику.

Алфавит языка – это набор символов, которые можно применять в инструкциях языка программирования.

Синтаксис языка набор правил, описывающий комбинации символов алфавита, считающиеся правильно структурированной программой или её фрагментом и определяющий правила построения операторов.

Семантика языка представляет смысловое содержание операторов языка программирования, где семантические правила определяют действия, описываемые сущность всего алгоритма.

Области применения языков программирования

В настоящее время языки программирования применяются в самых различных областях человеческой деятельности, таких как:

-научные вычисления (языки C++, FORTRAN, Java);

-системное программирование (языки C++, Java);

-обработка информации (языки C++, COBOL, Java);

-искусственный интеллект (LISP, Prolog);

-издательская деятельность (Postscript, TeX);

-удаленная обработка информации (Perl, PHP, Java, C++);

-описание документов (HTML, XML).

Алгоритмы в программировании - этопоследовательность чётко определённых шагов или инструкций, предназначенных для решения конкретной задачи или достижения цели.

Типы алгоритмов:

-линейные в которых действия выполняются последовательно, одно за другим;

-разветвляющиеся, включающие условия, которые влияют на выполнение шагов;

-циклические, повторяющие одни и те же действия до достижения определённых условий.

Игра "Человек и робот"

Обучающимся предлагается разделиться на пары и распределить в парах роли человека-программиста, дающего команду роботу и робота выполняющего команды по заданным алгоритмам:

- линейный: сделать шаг вперед, поднять руку, повернуть голову направо и т.д.;

- цикличный: сделать 10 шагов вперед;

- разветвляющийся: выполнить по 5 поворотов головы сначала вправо, затем влево, поднять-опустить левую руку 10 раз;

- условный: сделать 10 шагов вперед, повернуть назад, сделать 5 шагов влево и т.д.

По завершении первого этапа игры, обучающиеся могут поменяться ролями и освоить типы алгоритмов, выполнив другую роль.

Практические задания

Обучающимся предлагается в парах выполнить практические задания, озвучив получившиеся результаты.

Практическое задание 1. Определить наиболее правильную формулировку языка программирования, выбрав правильный вариант:

-совокупность средств и правил перевода текста с естественного языка на формальный;

-язык, понятный компьютеру;

-средства языка, понятные программистам;

-правила перевода текста с формального языка на естественный;

-совокупность средств и правил представления алгоритма в виде, пригодном для выполнения вычислительной машиной.

Практическое задание 2. Определить, что является системой программирования:

-совокупность программ на определённом языке программирования;

-специальная программа, предназначенная для создания компьютерных программ;

-программное обеспечение компьютера, предназначенное для разработки, отладки и исполнения программ, записанных на определённом языке. программирования.

Практическое задание 3. Определить метод решения задачи, записанный по определённым правилам, обеспечивающим однозначность его понимания и механического исполнения при всех значениях исходных данных (из некоторого множества значений):

-блок-схема;

-алгоритм;

-программа.

Практическое задание 4. Назвать три основных типа на которые делятся алгоритмы:

-прямолинейные, разветвляющиеся и циклические;

- ветвические, линейные и циклические;

-линейные, разветвляющиеся и циклические.

Практическое задание 5. Что представляет собой блок-схема алгоритма?

-систему различных геометрических фигур;

-систему связанных геометрических фигур;

-систему несвязанных геометрических фигур.

Практическое задание 6. Как называется этап, изображаемый блоком?

-процесс;

-прерывание;

-передача данных.

Практическое задание 7. Определить, как называется часть программы, в которой записывается последовательность выполняемых операторов

-исполнительная;

-описательная;

-главная.

Рефлексия

Обучающимся предлагается проанализировать освоенные знания и навыки, выбрать место на мишени по результатам анализа, обосновать свой выбор.

Рисунок.2 РЕФЛЕКСИВНАЯ МИШЕНЬ

Используемые Интернет-ресурсы

1. https://spravochnick.ru/informatika/algoritmizaciya/tipy_algoritmov/

2. https://stepik.org/lesson/283597/step/1?unit=264907

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/612341-sovremennye-metody-obuchenija-na-zanjatijah-p