Программирование. От простого к сложному

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Черчетская средняя общеобразовательная школа

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ИТОГОВЫЙ ПРОЕКТ

ПО ИНФОРМАТИКЕ

Тема: «ПРОГРАММИРОВАНИЕ. ОТ ПРОСТОГО К СЛОЖНОМУ»

Выполнил: Филиппов Алексей, ученик 9 класса

Руководитель: Османова Марина Экрамовна, учитель информатики

Черчет 2020г.

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………3

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ О ЯЗЫКЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ПАСКАЛЬ И ЕГО ЗНАЧИМОСТИ В ЖИЗНИ ОБЩЕСТВА....……………………...6

1. Немного о языке Паскаль………………………………………………………...6
2. Почему PascalABC.NET эффективен и современен……………………………7
3. Роль программирования в жизни общества…………………………………….8

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ ПО РАЗРАБОТКЕ И ВНЕДРЕНИЮ ПРОГРАММ……………………………………………………………………………...9

2.1. Разработка программ с использованием различных модулей……………………9

2.2. Анализ тестирования программ учащимися……………………………………..13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………14

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………………16

Введение.

Второй год я изучаю языки программирования. Но наибольший интерес для меня представляет язык программирования Pascal. В учебнике по информатике для школьников расписаны самые основные правила этой уникального языка. Сейчас, в век информационных технологий, каждый может провести самообучение онлайн и посредством чтения тематической литературы. Паскаль претерпел множество изменений, прежде чем школьники увидели его в том виде, в каком его преподают на уроках.

        С восьмого по одиннадцатый класс школьники изучают программирование на уроках информатики. Данный предмет можно поставить в разряд самой молодой и сложной науки. По статистике только 7-10% учеников школы осваивают программирование и хотят связать в дальнейшем свою профессию с данной областью знаний. Многие школьники считают, что программирование очень сложно для их понимания. В процессе практики я заметил, что некоторые задачи на составление программ линейного, условного или циклического алгоритма для некоторых учеников составляют трудности.

Актуальность.

Бытует мнение, что профессии, связанные с информационными технологиями очень популярны и востребованы. Но истина ли это?

Я провёл анкетирование среди учеников 8-11 класса и выяснил:

8 из 15 опрошенных учеников хотят связать свою дальнейшую жизнь с информационными технологиями, но многим сложен и не интересен язык программирования.

Эти данные доказывают необходимость информационных технологий в нашем обществе, и актуальность повышения знаний в данной области и в области программирования.

Цель исследования: Разработать программы различной сложности, которые вызовут интерес учеников к программированию.

Этапы исследования:

I - изучение и анализ литературы, просмотр сайтов и тематических форумов по изучению программирования;

II - сбор и обработка материала, проведение анкетирования среди учащихся своей школы;

III – написание программ различного уровня сложности и их тестирование учащимися.

После некоторого времени написания программ различной тематики с использованием различных модулей я выдвинул гипотезу: интерес к программированию и информационным технологиям тесно связан с практической работой за компьютером в среде программирования и получением результата на экране.

Следовательно, необходимо исследовать особенности языка программирования на основе самостоятельно разработанных программ различной тематики.

И поставил перед собой следующие задачи:

1. Изучить историю возникновения языка программирования Паскаль ABC.net;
2. Рассмотреть роль программирования в жизни общества;
3. Проанализировать трудности при составлении программ;
4. Разработать программы с использованием различных модулей, отличающихся способом построения и размещения команд, а также получаемым результатом;
5. Провести тестирование своих программ среди учащихся и проанализировать результаты.

Область исследования -  среда программирования на языке Паскаль ABC.net. Объект исследования - учащиеся 1-11 класс, программы различного уровня сложности.

База исследования – МКОУ Черчетская СОШ, ПО для разработки программ на языке программирования PascalABC.NET.

Новизна работы заключается в том, что данное исследование может помочь рассмотреть процесс программирования под другим «углом». Считаю, что научиться составлять самостоятельно программы не сложно, главное иметь интерес к данной области знаний и терпение.

Работа над данным исследованием продолжалась в течение I-III четверти. За этот период пообщался с одноклассниками  и учащимися нашей школы, сделал вывод, провел анкетирование, результаты обработал, представил их в форме диаграмм, составил программы различной сложности и отобрал более значимые для проекта, а также дал возможность протестировать свои программы учащимся, проанализировал результаты тестирования.

Методы исследования:

- теоретический анализ литературы и интернет-форумов;

- практический анализ информации;

- анкетирование, опрос;

- сравнительный анализ;

- разработка программ и их выборка;

- тестирование программ и анализ результата тестирования.

Значимость моего проекта.

Многим известно, что информационные технологии тесно связаны с программированием, но здесь возникла проблема: половина людей, желающих связать свою будущую профессию с информационными технологиями, испытывают затруднения в программировании. Именно поэтому подобные проекты имеют ценность в отношении людей, которые имеют желание больше работать с данными.

Я считаю, что сегодня проблема владения информационными технологиями и программированием является актуальной.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ О ЯЗЫКЕ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ПАСКАЛЬ И ЕГО ЗНАЧИМОСТИ В ЖИЗНИ ОБЩЕСТВА.

1.1 Немного о языке Паскаль

В 2003 году на факультете математики, механики и компьютерных наук была создана учебная среда программирования Pascal ABC. Система представляла собой интегрированную оболочку со встроенным интерпретатором языка программирования Паскаль, близкого к языку Delphi. Несмотря на неполную реализацию языка, она стала удачной заменой устаревшей системе Turbo Pascal в первоначальном обучении программированию. Как учебную систему её использовали во многих регионах СНГ. В каталоге Soft@Mail.ru программа Pascal ABC в 2006 году признавалась программой недели.

В электронной энциклопедии Википедии дается определение:

PascalABC.NET — язык программирования Паскаль нового поколения, включающий классический Паскаль, большинство возможностей языка Delphi, а также ряд собственных расширений. Он реализован на платформе Microsoft.NET и содержит все современные языковые средства: классы, перезагрузку операций, интерфейсы, обработку исключений, обобщенные классы и подпрограммы, сборку мусора и лямбда-выражения, средства параллельного программирования.

Таким образом, PascalABC.NET является мультипарадигменным языком: на нём можно программировать в структурном, объектно - ориентированном и функциональном стилях. PascalABC.NET — это также простая и мощная интегрированная среда разработки, поддерживающая технологию IntelliSense, содержащая средства авто форматирования, встроенный отладчик и встроенный дизайнер форм. Кроме того, консольный компилятор PascalABC.NET функционирует на Linux и MacOS под Mono.

Язык Паскаль традиционно используется в российском образовании для обучения начинающих (преимущественно школьников). Но время шло, мир менялся, появлялись и развивались новые языки, и к настоящему моменту язык Паскаль в его исходном воплощении потерял былую привлекательность.

Все современные языки программирования, развиваются, обмениваются идеями. Например, лямбда-выражения перекочевали из функциональных языков программирования вначале в C#, а затем в Java и C++.

Примем за аксиому тот факт, что если некоторый язык прекращает развитие, то он постепенно умирает. Примерно это и происходит со “старым” Паскалем. Язык программирования Delphi – основной источник новшеств в Паскале - постепенно сдал свои позиции, да и среда стала исключительно платной. По этой причине Delphi перестала использоваться для обучения вообще. Ее нишу заняли Free Pascal и Lazarus, которые к сожалению пошли по пути копирования языка и оболочки Delphi. Именно поэтому за последнее десятилетие язык Free Pascal не претерпел никаких существенных изменений. Именно поэтому возникло стойкое ощущение, что Паскаль «умирает».

1.2. Почему PascalABC.NET эффективен и современен

PascalABC.NET занимает образовавшуюся нишу. С одной стороны, он поддерживает все средства “стандартного” языка Паскаль, обеспечивая мягкий переход к современному преподаванию. С другой стороны, он вводит ряд новых возможностей на разных уровнях, позволяя использовать разные модели обучения программированию: от модели с упором на современные объектно-ориентированные библиотеки до программирования в функциональном стиле.

При изучении дополнительной литературы, выяснил, что одно из несомненных преимуществ PascalABC.NET состоит в том, что это – полноценный .NET-язык. Это значит, что изучение PascalABC.NET неотвратимо приводит к изучению современных конструкций программирования. Библиотека для PascalABC.NET и языка C# – общая, поэтому изучение PascalABC.NET автоматически означает изучение средств одного из самых современных языков программирования C#.

Для школьного программирования очень интересной и перспективной областью является использование библиотечных средств .NET на олимпиадах по программированию, что позволяет решать олимпиадные задачи компактно, понятно и быстро.

1.3. Роль программирования в жизни общества.

Я думаю, что трудно представить себе сегодняшнюю жизнь без программирования. Ведь сейчас практически каждая отрасль частично или полностью связанна с программами. Например, компьютеры, навигаторы, телефоны, банкоматы и даже заводы. Практически везде есть программы, которые в той или иной степени облегчают жизнь другим людям. Иными словами, программист помогает обычным людям сэкономить время и исключить 70% ошибок при выполняемой ими работе.

Программирование развивается просто с невероятной скоростью. Еще 20 лет назад программисты были никому не нужны, а их работа считалась смешной. Но сейчас практически все заводы используют программное обеспечение, а жизнь простого человека просто невозможно представить без телефонов, компьютеров и прочей техники, которая использует программы. 

Раз профессия программиста так важна, то почему на деле их так мало? Тут можно придумать 1000 и 1 причину, но в основном люди просто считают эту профессию слишком сложной. Ведь при программировании нужно не только помнить язык программирования, но и думать, решать поставленные перед ним задачи и мучиться над одной ошибкой днями, а то и неделями. Но как бы трудно все это не выглядело, многим людям это очень интересно. А уж когда появляется интерес к своей работе, то никакие трудности не будут программисту помехой.

Что же получается в итоге? Сейчас программное обеспечение используется всюду, даже в мелких отраслях. Программы помогают упростить жизнь обычных людей и исключить многие ошибки. Но хоть программирование и развивается с огромной скоростью, программистов сейчас очень мало.

Считаю, что программирование должен изучать каждый человек, ведь оно учит людей не просто решать поставленные перед ним задачи, но и думать.

2. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ ПО РАЗРАБОТКЕ И ВНЕДРЕНИЮ ПРОГРАММ.

1.  Разработка программ с использованием различных модулей и анализ трудностей, возникших при составлении программ проекта.

Одной из важнейших проблем является детальное изучение модуля. Усложняет изучение нового модуля отсутствие его описания в справке компилятора. По этой причине я изучал ранее неизвестные мне модули тремя способами:

во-первых, это поиск материалов по работе модуля в интернете;

во-вторых, это исследование программ, предложенных разработчиками PascalABC.Net;

в-третьих, это исследование кода модуля.

Следующей, не менее важной проблемой при разработке программ, является соблюдение логики при использовании модулей. Вот некоторые из них:

1: Правильное указание параметров процедур и функций;

2: Верное расположение команд;

3: Создание интерфейса, неспособного привести программу к ошибке выполнения.

И, наконец, последняя проблема создания приложений - это воплощение продуманной идеи. И здесь тоже могут произойти неожиданные случаи, например:

1: Неправильная последовательность действий;

2: Одно или несколько действий выполняются неправильно;

3: Результат не соответствует ранее представленной задаче.

Чтобы их избежать, необходимы некоторые знания модуля и точное планирование задачи.

При составлении программ для данного проекта я использовал следующие модули:

GraphABC;

ABCObjects;

ABCButtons;

Graph3D.

Программы на языке программирования расположены в порядке «От простого к сложному» с простым объяснением для школьников.

Какие программы были разработаны и представлены:

1. «Решение квадратных уравнений»

Описание: данная программа решает квадратное уравнение. Сначала вводятся коэффициенты а, b и c, затем выводится дискриминант полученного уравнения, и потом решения квадратного уравнения (если корней нет, программа выводит на экран соответственно).

В программе не использовалось подключаемых модулей.

2. «Ковёр»

Описание:  программа запрашивает разнообразие синего, зелёного и синего цветов в изображении, а также ширину экрана и промежутки между «Основными» пикселями. Если оно больше нуля, то компьютер просит вас ввести цвет RGB промежутков.

Использовался модуль «GraphABC».

3. «Игра тренажер «Неуловимый кубик»»

Описание: В меню вы выбираете режим, по которому хотите играть. Принцип игры различается в разных режимах. Управление персонажем осуществляется за счёт клавиатуры.

Использовались модули «GraphABC», «ABCObjects» и «Graph3d»

2. «Рисование мышью»

Описание: в меню необходимо ввести номер рисуемой картинки (от 1 до 5), в соответствии с полученным числом программа откроет тот уровень, номер которого вы ввели. На изображении будут изображены линии, поверх которых нужно нарисовать мышкой. Уровень заканчивается нажатием пробела. По окончании ваш рисунок сохраняется в папку, в которой вы можете посмотреть свои результаты.

Использовался мною написанный модуль и модуль «GraphABC»

5. «Солнечная система»

Описание: После запуска программы вы можете увидеть модель  солнечной системы, по которой за счёт клавиатуры в ней можно «летать». Все космические тела в программе выполнены с соблюдением масштаба.

Использовался модуль «Graph3d».

Чтобы проанализировать, как разработанные мною программы различной сложности повлияли на достижение цели проекта, то есть вызовут ли они интерес у школьников и  понятие о том, что это не только интересно, но и полезно в нашем современном мире, я предложил им протестировать их. Результат  был положительный и 100% учащихся, принявших участие в тестировании программ, были заинтересованы процессом. Они открывали код программы, изучали его и пытались изменить данные. Когда производили запуск программы были довольны результатом и продолжали экспериментировать.

Заключение.

В своей работе я пытался разработать программы разного уровня сложности с использованием различных модулей, для того, чтобы вызвать интерес у своих одноклассников и учеников школы к процессу программирования. В начале проекта, на основе проведенного анкетирования, выяснилось, что больше половины школьников испытывают трудности в программировании.

Процесс разработки программ занял много времени, но результат дал о себе знать - исследование показало, что разработанные мною программы школьники могут применять на уроках при изучении языков программирования, они считают их полезными и интересными, в дальнейшем хотели бы что-то самостоятельно разработать и внедрить в процесс обучения программированию. Во время тестирования программ все ученики дали положительное заключение. Если учащиеся продолжат развиваться и черпать знания в данной области, то в будущем они смогут воспользоваться ими в любой профессиональной деятельности.

Считаю, что цели достигнуты: разработаны программы различной сложности, с применением различных модулей; учащиеся были заинтересованы моими разработками и процессом программирования.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Еремин О.Ф. «Методическое пособие по программированию на языке Паскаль АВС»-М. – 2009г.
2. Ушаков Д.М., Юркова Т.А. «Паскаль для школьников» - СбП, 2010.
3. https://ru.wikibooks.org/wiki/Основы_PascalABC.Net
4. https://4creates.com/training/158-obuchenie-pascal-abc.html
5. http://school.podvorye.ru/staff/tsvetkov/abcpascal.pdf
6. https://zedpost.ru/13-paskal-urok-1-pervye-znaniya-operatory-struktura.html
7. https://pascal-abc.ru.net/uchebnik/
8. https://ru.wikipedia.org/wiki/PascalABC.NET