Дипломная работа: Развитие умений программирования c использованием пакета Maple при обучении информатике на профильном уровне
В соответствии с утвержденными стандартами, существующими авторскими коллективами были переработаны школьные учебники информатики. Ведется поисковая работа по выделению фундаментальных основ школьной информатики, по адаптации содержания учебного материала к возрасту учащихся и нормативам учебного времени, по определению стержней построения курса, по реализации внутрипредметных и межпредметных связей.
Каждый школьный учебник имеет свои и положительные, и отрицательные стороны. Так, в одних учебниках всесторонне обсуждается понятие "информация", в других детально рассмотрены информационные процессы в системах различной природы, в третьих удачно вводятся единицы измерения информации, в четвертых хорошо представлено кодирование различных видов информации, в пятых основательно описаны алгоритмические структуры. Однако, как показывает практика, учитель при обучении информатике до сих пор не может предложить учащимся взять за основу для рассмотрения всех тем школьной информатики только один школьный учебник.
Очень часто изложение учебного материала не соответствует возрастным особенностям учащихся. Например, разговор о "мере неупорядоченности системы", о "шкале хаос—порядок", о "замкнутых системах", о "переходе из менее вероятного упорядоченного состояния в наиболее вероятное хаотичное состояние", на мой взгляд, бесполезен на первом уроке по информатике в 8 классе: большинство школьников все равно не поймут смысла используемых терминов.
Несмотря на существование учебников по информатике для 3—4 классов (например, учебники А.В. Горячева, С.Н. Тур и Т.П. Бокучава, М.А. Плаксина, Н.В. Матвеевой), соответствующих стандарту начального общего образования по технологии, отбор содержания для обучения информатике в начальной школе в рамках учебного модуля "Информатика и ИКТ" в объеме 68 часов все еще остается научной проблемой.
Проведенный анализ существующих школьных учебников по информатике показывает, что до сих пор отсутствует учебник, который можно было бы взять за основу рассмотрения всех тем непрерывного курса информатики средней школы. Выявленные недостатки, а именно несоответствие учебного материала возрастным особенностям учащихся, избыточность или недостаточность учебной информации, отсутствие единообразия и согласованности терминов в рамках одного учебника, нарушения логики изложения учебного материала свидетельствуют о необходимости переработки, структурирования и систематизации учебной информации, установления разумного единообразия при отборе содержания курса с целью дальнейшей фундаментализации обучения информатике в школе.
В связи с введением профильного обучения на старшей ступени школы в настоящее время разработано достаточно много программ профильных и элективных курсов по информатике и основанных на них учебников. В рамках этих разработок, как правило, основной упор делается лишь на углублении знаний в области информационных технологий, обеспечение прикладных профильных курсов информатики, направленных на подготовку к практической деятельности. Необходима дальнейшая разработка фундаментальных профильных курсов по информатике, направленных на формирование у учащихся научного мировоззрения.
Таким образом, становление методических систем обучения информатике — многоэтапный процесс. Это не является случайностью, поскольку разработка содержания, методов и средств обучения одной из самых молодых и динамично развивающихся школьных дисциплин является одной из самых сложных и противоречивых задач дидактики. Описанные в настоящей статье основные этапы становления и развития школьного курса информатики, свидетельствуют, что у этой школьной дисциплины есть все шансы для того, чтобы оказаться в числе флагманов фундаментализации и модернизации всей отечественной системы образования.
Что можно сказать и показать наглядно о сегодняшнем среднестатистическом курсе лекций по информатике? Одна из проблем такова, что в рамках часов, отводимых "Примерной программой" в базовом курсе информатики на алгоритмизацию и программирование, овладение даже основами программирования на современных алгоритмических языках представляется невозможным. А школьники, которые проявляют большой интерес к данному вопросу, несомненно, есть. Подталкивают к изучению программирования и олимпиады по информатике, значимость которых в связи с новыми правилами приема в ВУЗы существенно возросла.
Для примера, можно привести план курса лекций от автора курсов информатики Е.В. Андреевой, который может показать нам, что в современной школе можно организовать преподавание программирования без ущерба для остальных составляющих курса информатики.
Итак.
Лекция 1. Основные понятия языка программирования. Выбор языка и среды программирования, определение цели обучения программированию и планирование времени обучения. Рассмотрение двух подходов к изучению языка программирования: формальный и "программирование по образцу". Лекция 2. Числовые типы данных. Оператор присваивания. Введение понятия переменной. Преодоление психологического барьера: как поменять местами значения двух переменных местами и почему i = i + 1.
Лекция 3. Логические величины. Условные операторы. Знакомство с логическими переменными и основами алгебры логики. Программирование условия. Выработка стиля написания программ.
Контрольная работа № 1.
Лекция 4. Операторы цикла. Суммирование числовых рядов. Задачи на системы счисления. Определение порядка изучения различных циклических конструкций. Как и почему надо вычислять значение степени некоторого числа? Задачи на рекуррентные соотношения. Решение задач на обработку числовых последовательностей, в которых не требуется хранения всех вводимых величин. Лекция 5. Массивы в языке программирования. Задачи на обработку одномерных и двухмерных массивов. Грамотное написание вложенных циклов. Контрольная работа № 2. Лекция 6. Порядковые типы данных. Строки. Обработка нечисловой информации. Чем строки отличаются от массивов символов?
Лекция 7. Текстовые файлы. Вычислительная сложность алгоритма. Алгоритмы сортировки и поиска. Какие алгоритмы следует изучать на уроках информатики и на что при этом обращать внимание учащихся? Лекция 8. Процедуры и функции. Передача параметров. Рекурсия. Понятие подпрограммы. Изучение формальных и фактических параметров и механизмов передачи в процедуры и функции. Рассматрение принципов написания структурированных программ. Что осталось за рамками курса? Итоговая работа.
Безусловно, это не единственный курс лекций, заслуживающий внимания в плане грамотного преподавания программирования в школах на сегодняшний день. Тем не менее, если сравнивать его с некоторыми другими программами и курсами лекций, становится понятно, что выстроен он правильно и в нём учтены те недостатки, которые так или иначе видны в других авторских курсах преподавания.
Суммируя всё вышесказанное, можно лишь подвести простой итог: преподавание информатики в школе должно начинаться достаточно рано для школьника, чтобы он смог понять предмет, основы информатики должны быть жёстко систематизированы, чтобы у учащегося не возникало путаницы, а помимо этого предмет должен быть интересен школьнику.
2.2 Языки программирования в школе и алгоритмическая культура школьников
Мнения о том, какой язык лучше преподавать в школе, разнятся: от того, что программирование изучать не нужно, а следует просто поднимать компьютерную грамотность и осваивать офисные программы (как на Западе), до того, что нужно изучать операционные системы и несколько языков программирования различных уровней абстракции и с различными парадигмами. Это крайние случаи, но золотую середину найти непросто. В первую очередь, нам нужно определить цель. Научить школьников логически и алгоритмически мыслить? Познакомить с компьютерами на бытовом уровне, чтобы школьники умели пользоваться интернетом, электронной почтой и текстовыми редакторами? Заложить базовые знания, необходимые для будущих инженеров, математиков, физиков и специалистов по информационным технологиям? А может, нам нужно каждого школьника познакомить с программированием как явлением, чтобы он представлял потенциал компьютерных систем? Много ли школьников станет программистами? Немного. Но синусами и уравнениями Кирхгофа в жизни тоже пользуется не каждый. Безусловно, в науке о программировании есть фундаментальная составляющая, но определить её не просто. Некоторые считают, что не так важно, какой язык программирования взять: на уроках информатики нужно учить не языку программирования, а методам программирования и системному подходу решения задач. Нужно развивать алгоритмическое мышление и на примерах знакомиться с принципами построения современных компьютерных систем.
Неужели действительно не так важно, какая среда и какой конкретный язык программирования будет использован для практических занятий? Оказывается, что у каждого преподавателя есть свой список требований к учебному языку программирования. Например: простой, интуитивный синтаксис, наличие высокоуровневых инструментов для обнаружения и недопущения ошибок и для отладки программ, наличие качественной документации с примерами, наличие дружелюбной среды разработки, межплатформенность (наличие версий под различные платформы), … У некоторых преподавателей этот список очень короткий, например: "Только Паскаль" или "Любой, кроме Бейсика!" Попробуем подойти к проблеме конструктивно.
Когда-то наиболее популярными языками программирования в школах мира были Бейсик и Паскаль. Бейсик всегда считался самым простым языком программирования, а Паскаль — самым подходящим языком для обучения программированию. Но теперь это не так. Да, Бейсик прост. Но он создавался во времена, когда человечество не имело никакого опыта создания компьютерных систем, и основан на устаревших и не оправдавших себя принципах. Собственно, никакой фундаментальной целостной идеи в основе Бейсика не лежит. Сегодня есть простые и при этом более наглядные и идейно замкнутые языки программирования, нежели Бейсик. Паскаль удобен в учебных целях; ведь именно для них он и создавался. Студенты быстро учатся решать с его помощью алгоритмические задачки. Но так получается, что изучать Паскаль полезно только для того, чтобы писать программы на Паскалe. А если нужно создать настоящий программный продукт, Паскаль оказывается неудобен. И студентам, знающим только Паскаль, приходится переучиваться, что часто сложнее, нежели изучить правильные языки и технологии с нуля. Часто слышишь от преподавателей школ и вузов, что уж лучше Паскаль, чем Бейсик. И лучше Java, а не Паскаль: в Java есть сборка мусора, а это очень удобно для изучения программирования. А еще лучше какой-нибудь сценарный слабо нетипизированный язык. Там и сборка мусора есть, и в типах путаться не будут, всё будет просто и понятно. Но есть и другие мнения, первый язык программирования должен быть требовательным к ученику. Необходимо, чтобы ученик имел чёткое представление о том, что его программа делает на каждом шаге, и уметь записывать алгоритмы на строгом формальном языке, без лишних поблажек, которые имеются, например, в языке Перл, где можно писать круглые скобки вокруг аргументов функций, а можно не писать, и делать другие подобные вещи. Первый язык должен быть cтрого типизированным, ибо смешение целых чисел, вещественных чисел и текстовых переменных приводит у начинающих программистов к неправильному представлению о методах хранения данных в памяти компьютера. Чем больше сообщений об ошибках ученики увидят от компилятора, и чем больше из этих сообщений они поймут, тем больше фундаментальных знаний о программировании они получат. Паскаль — неплохой язык в этом смысле. Особенно приятно, что в нём есть проверка на принадлежность индекса массива допустимому множеству значений. Это школьникам очень полезно. Но в нём нет указателей, и ученики не понимают простой вещи — того, что у переменных есть место (адрес), где она хранится, и значение (то, что там хранится). С языком Си другая проблема: в нём много отпугивающих конструкций. С другой стороны, никто не заставляет учителей показывать все глубины Си. С ним можно работать на том же уровне, что и с Паскалем, не занимаясь сложными махинациями c указателями и не используя сложных конструкций.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
