СИСТЕМА ПРЕПОДАВАНИЯ ИНФОРМАТИКИ В СТАРШИХ КЛАССАХ НА УГЛУБЛЕННОМ УРОВНЕ
учебно-методический материал по информатике и икт (10 класс)

Центр образовательных услуг и консалтинга 
Самарского университета

Итоговая работа

по программе повышения квалификации

«СИСТЕМА ПРЕПОДАВАНИЯ ИНФОРМАТИКИ В СТАРШИХ КЛАССАХ НА УГЛУБЛЕННОМ УРОВНЕ»

по теме: Изучение алгоритмов и программирования в старшей школе

Выполнил: учитель информатики

ГБОУ СОШ №9 «Центр образования»

г.о.Октябрьск

Калашникова Елена Викторовна

2019

Содержание

Введение ………………………………………………………………………. 3

Изучение алгоритмов и программирования в старшей школе……………... 4

Выбор учебно-методического комплекса …………………………………… 9

Литература……………………………………………………………………  12

Введение

      Вопросы повышения уровня обучения программированию в школе продолжают оставаться актуальными. Профессия специалиста в области информатики и информационных технологий, довольно востребованная в настоящее время, требует прочных знаний, умений и навыков, которые необходимо получать и развивать со школы. Перед учителем поставлена задача не просто предоставить выпускнику набор знаний, а подготовить учащегося, умеющего самостоятельно решать возникающие перед ним проблемы, способного отвечать за собственное благополучие и общества в целом. Для этого требуется создать необходимые условия для подготовки ответственной, самостоятельной и активной личности, владеющей основными компетентностями. Одна из этих основных компетентностей - это умение составлять и осуществлять программу своей деятельности. Такие умения у учащихся формируются на уроках информатики при выполнении различных заданий и, прежде всего, при изучении темы «Алгоритмизация и программирование». Таким образом, особое внимание в обучении информатике необходимо уделять вопросу системы обучения программированию.

      Главная проблема школьного обучения программированию — отсутствие системного подхода в этом вопросе. Беда в том, что в школе учат не решению проблем с помощью программирования, не разработке программ, а лишь языку программирования как таковому. Школьные уроки сводятся, по сути, к изучению конструкций языка и выполнению каких-либо заданий на эти конструкции, но не учат намного более важному умению — применять их для решения возникающих на практике задач. Те из учащихся, кто имеет талант к программированию, учатся этому самостоятельно, остальные получают представление о программировании как «скучном и нудном занятии». Но программирование ведь нужно не только «избранным». На уроках программирования дети учатся в первую очередь работать с информацией, структурировать её, управлять ею, а эти навыки жизненно необходимы в условиях все нарастающего «информационного вала» современной жизни. Даже приблизительное понимание, как устроен компьютер, как он работает и исполняет программы, каковы его возможности и ограничения, — важный навык в нынешних условиях. Даже если ребенок и не станет программистом, приобретенные во время занятия программированием навыки будут для него хорошим подспорьем в будущей жизни.

Изучение алгоритмов и программирования в старшей школе

      Тема «Алгоритмизация и программирование» является одной из самых сложных тем при изучении курса информатики. В настоящее время существует большое количество проблем в данном направлении. Весь процесс обучения программированию в школе разбивается на несколько этапов. Перед началом обучения учитель сталкивается с проблемой выбора языка программирования для изучения. Одна группа учителей обучают теме «Алгоритмизация и программирование» на основе формальных алгоритмов, построив обучение учащихся на языке блок-схем. Другая группа учителей информатики обучают учащихся тому языку программирования, с помощью которого умеют решать задачи, знают основы соответствующего языка и используют методически правильное изучение выбранного ими языка программирования. Тем самым потеряно единое образовательное информационное пространство не только страны, но и отдельных регионов. Таким образом, в начале обучения теме «Алгоритмизация и программирование» учителю необходимо выбрать язык программирования с учетом компетентности учителя, интересов учащихся, их направленности и структуры обучения информатике в школе. Сегодня во многих школах проводится изучение языка Pascal, который является более подходящим с методической точки зрения для изучения основных принципов программирования. Язык Pascal является учебным структурным языком программирования, который предполагает не только изучение алгоритмических конструкций, формирование логического и алгоритмического мышления у учащихся, но и решение сложных технологических и производственных задач. И только учащиеся небольшого числа школ изучают языки программирования Visual Basic, C, C++, Visual C++, Delphi, Java и другие.

       Следующим важным этапом при построении системы изучения темы «Алгоритмизация и программирование» является организация самого процесса обучения. В качестве основных видов организации процесса обучения программированию можно выделить традиционные виды занятий: лекционные, лабораторные и практические занятия. Для проведения занятий необходимо выбрать соответствующее учебно-методическое, техническое и программное обеспечение.

Основным этапом построения обучения является технология обучения программированию. Учитель не должен забывать, что цель обучения - не изучение языка программирования и не подготовка высококвалифицированных программистов, а изучение способов, алгоритмов и методов программирования при решении задач, то есть привитие навыков алгоритмического мышления учащимся.

В настоящее время изучение темы «Алгоритмизация программирования» в школе проводится для разных категорий учащихся, главным образом это связано с появлением профильного обучения. Одна категория учащихся изучает программирование в соответствии с содержанием образования по информатике, обязательного для всех учащихся общеобразовательных школ. Для основной школы цель обучения определяется изучением основных алгоритмических конструкций с использованием простых типов данных и массивов. Другая категория учащихся изучает программирование на углубленном уровне, что соответствует обучению в таких профилях, как технологический. Кроме базовых знаний в области программирования, описанных выше, учащиеся данных направлений должны владеть одним из современных языков программирования, обладая умением проводить вычислительные процессы и оперировать всеми основными типами данных.

Изучение темы «Алгоритмизация и программирование» на базовом уровне предлагаем начинать с 8-го класса, если существует возможность построения такого процесса обучения информатике в школе. Сначала необходимо изучать алгоритмы на формальных языках и использовать их на формальных исполнителях. В 9-м классе учащимся необходимо освоить понятие языка программирования, рассмотреть классификацию языков программирования, их необходимость и направленность. Затем рассматриваются основы структурного программирования на одном алгоритмическом языке программирования совместно с основными алгоритмическими конструкциями, для этого лучше всего выбрать язык Turbo Pascal. Начинается изучение языка программирования со знакомства с основными компонентами данного языка (константы, идентификаторы, переменные, типы данных, принципы записи математических выражений, составной оператор, пустой оператор, комментарии), основными стандартными процедурами и функциями, структурой программы на языке Pascal, описывается каждый раздел описания языка. Далее последовательно изучаются основные алгоритмические конструкции: линейная конструкция, разветвляющая конструкция (условный алгоритм), оператор множественного выбора, циклическая конструкция (циклы с параметром, с предусловием и с постусловием). Сначала учащимся дается конструкция на языке блок-схем, а затем реализация в виде программ на выбранном языке программирования. Каждая конструкция закрепляется самостоятельным решением учащимися как общих, так и индивидуальных задач на практических занятиях. В 10 классе необходимо повторить основные конструкции языка и перейти к изучению темы «Процедуры и функции». Далее рекомендуется рассмотреть понятие локальных и глобальных переменных, их отличия, способы реализации и использования на основе процедур и функций. При изучении процедур и функций на практических

занятиях учащиеся могут вспомнить основные алгоритмические конструкции. Затем осуществляется переход на изучение темы «Массивы», во время практических занятий учащиеся должны овладеть умением формирования и работой с массивами с помощью процедур и функций. При изучении данной темы учащиеся закрепляют знания алгоритмических конструкций и их использование при решении задач различного уровня сложности. В 11 -м классе на базовом уровне учащиеся знакомятся со строковым и символьным типом данных. Изучают принципы работы с символьными и строковыми переменными, также реализуя алгоритмические конструкции. Дополнительно рассматриваются такие структуры данных, как записи и множества. Изучение языка программирования заканчивается освоением понятия файловой переменной, повторением и решением задач сложного уровня, реализуя основные методы работы с данными.

Благодаря такому построению изучения языка программирования на базовом уровне дается возможность учащимся освоить основы алгоритмического языка Pascal, способствует развитию технологического, алгоритмического и творческого мышления учащихся, формирует основные навыки программирования.

В итоге изучения учащиеся должны знать:

- что такое алгоритм, какова роль алгоритма в системах управления;

- в чем состоят основные свойства алгоритма;

- способы записи алгоритмов: блок-схемы, учебный алгоритмический язык;

- основные алгоритмические конструкции: следование, ветвление, множественный выбор, цикл, структуры алгоритмов;

- назначение вспомогательных алгоритмов, технологии построения сложных алгоритмов: метод последовательной детализации и сборочный (библиотечный) метод;

- основные свойства величин в алгоритмах обработки информации: что такое имя, тип, значение величины; смысл присваивания;

- назначение языков программирования;

- в чем различие между языками программирования высокого уровня и машинно-ориентированными языками;

- правила представления данных на одном из языков программирования высокого уровня (например, на языке Pascal);

- правила записи основных операторов: ввода, вывода, присваивания, цикла, ветвления;

- правила записи программы;

- что такое трансляция;

- назначение систем программирования;

- содержание этапов разработки программы: алгоритмизация, кодирование, отладка и тестирование.

При этом учащиеся должны уметь:

- пользоваться языком блок-схем, понимать описания алгоритмов на учебном алгоритмическом языке;

- выполнять трассировку алгоритма для известного исполнителя;

- составлять несложные линейные, ветвящиеся и циклические алгоритмы управления на одном из учебных исполнителей;

- выделять подзадачи, определять и использовать вспомогательные алгоритмы;

- составлять несложные программы решения вычислительных задач с числами;

- программировать простой диалог;

- работать в среде одной из систем программирования (например, Turbo Pascal);

- осуществлять отладку и тестирование программы и другое.

Выбор учебно-методического комплекса

За счет инвариантной части учебного плана информатика может изучаться как самостоятельный курс в X - XI классах. Изучение данного курса начинать в более раннем возрасте (VII - IX кл.) возможно за счет часов вариативной части.

Ведущей содержательной линией в общеобразовательной школе является «Алгоритмизация и исполнители», у учеников формируется алгоритмическое мышление, и развиваются их  коммуникативные способности. Предлагается изучение языков программирования Pascal, Basic.

Профильный курс изучения основ программирования предполагает развитие объектного стиля мышления на базе изучения объектно-ориентированных языков программирования. Задача основного курса - изучение основ алгоритмизации и программирования, являющихся подготовительным этапом к профильному курсу. На этом этапе возможно развитие алгоритмического, логического мышления учеников, а также формирование операционного типа мышления.

На профильном уровне предполагается овладение умениями строить математические объекты информатики, в том числе логические формулы и программы на формальном языке, удовлетворяющие заданному описанию; создавать программы на языке программирования по их описанию; использовать общепользовательские инструменты и настраивать их для нужд пользователя;

В стандарте образования предлагается выполнение практических работ на темы:

1. Разработка линейного алгоритма (программы) с использованием математических функций при записи арифметического выражения.

2. Разработка алгоритма (программы), содержащей оператор ветвления.

3. Разработка алгоритма (программы), содержащей оператор цикла.

4. Разработка алгоритма (программы), содержащей подпрограмму.

5. Разработка алгоритма (программы) по обработке одномерного массива.

6. Разработка алгоритма (программы), требующего для решения поставленной задачи использования логических операций.

Практикум:

1. Разработка алгоритма (программы), решающего поставленную задачу с использованием математических функций для записи арифметических выражения, операторов ветвления и цикла.

2. Разработка алгоритма (программы) для решения поставленной задачи с использованием вспомогательных алгоритмов, в том числе по обработке одномерного массива.

В разделе «Алгоритмизация» изучаются алгоритмы, основные алгоритмические структуры, исполнители алгоритмов и алгоритмические языки, а именно школьный алгоритмический язык. Школьный алгоритмический язык изучается довольно подробно, изучаются компоненты языка, понятия, функции, арифметические и логические выражения. Не смотря на то, что в теоретической части не встречается профессиональных языков, они есть в практикуме. В практикуме к данному учебнику приводится большое количество примеров задач с решениями на школьном

алгоритмическом языке, а также на языке Turbo Pascal и QBasic. Ученики изучают язык программирования через примеры, каждый код программы, приведенный в практикуме, снабжен необходимыми комментариями Так как в базовом курсе ставится цель первоначального знакомства с программированием, то подробного и точного описания языка не требуется. Поэтому методика обучения может основываться на демонстрации языка и его возможностей на примерах составления простых программ с комментариями, тем более, что часть понятий языка могут восприниматься учащимися на интуитивном уровне из-за их наглядности. Широко используемый при этом методический приём – это выполнение учащимися действий «по образцу».

Практикум по алгоритмизации и программированию предназначен для развития навыков алгоритмического мышления и обучения основам программирования. Он ориентирован на учащихся, имеющих начальное представление об орфографии языков Turbo Pascal.

Известно, что после ознакомления с основами какого-либо алгоритмического языка учащемуся необходимо выполнить большое количество развивающих упражнений, а затем разобрать и самостоятельно составить сотни разнообразных алгоритмов и реализующих их программ.

Практикум, содержащий множество подробно откомментированных характерных примеров и большое количество задач, последовательно и целенаправленно вовлекает учащегося в процесс самостоятельного и осмысленного составления законченных программ.

Практикум универсален в том отношении, что позволяет выработать полноценные навыки алгоритмизации и программирования независимо от качества компьютерного оснащения учебного заведения или при полном отсутствии такового. Для этого каждый алгоритм дается в следующей последовательности:

- формулировка задачи;

- система тестовых данных и результатов;

- реализация алгоритма в четырех наиболее популярных в школьном образовании средах — на школьном алгоритмическом языке, на языке блок-схем и на языках программирования Turbo Pascal;

- таблицы исполнения алгоритма на каждом из тестов.

Цели практикума:

Скорейшее привлечение ученика к самостоятельному и осмысленному составлению законченных программ на популярном языке программирования Pascal;

На базовом уровне не все рассмотренные УМК полностью соответствуют стандарту. Многие авторы уделяют мало внимания таким темам как: «типы данных», «структура программы» и «этапы решения задачи на компьютере». Наиболее близки к требованиям стандарта УМК:

 И. Г. Семакин «Информатика и ИКТ» 9 класс

 Л. Л. Босова «Информатика и ИКТ» 9 класс

 М. Е. Фиошин «Информатика и ИКТ» 10-11 класс

  К. Ю. Поляков «Информатика» 10-11 класс

Из рассмотренных подходов к преподаванию программирования, наиболее выгодным для такого курса является преподавание структурного программирования как теоретической дисциплины с использованием инструментального средства - языка программирования высокого уровня. Этот подход позволяет сформировать у обучаемых как раз тот необходимый алгоритмический стиль мышления, являющийся основой при изучении не только информатики, но и других технических дисциплин.

Для реализации данных требований программ на профильном уровне больше всего подходят УМК:  

М. Е. Фиошин «Информатика и ИКТ» 10-11 класс

Н. Д. Угринович «Информатика и ИКТ» 10-11 класс  

К. Ю. Поляков «Информатика» 10-11 класс

Литература

1. Аркадьев А. Г., Днепров Э. Д. Сборник нормативных документов. Информатика и ИКТ. - М.: Дрофа, 2015. - 112 с.

2. Окулов С. М. Задачи по программированию. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. - 824 с.

3. Малеев В. В. Общая методика преподавания информатики: учеб. пособие. - Воронеж: ВГПУ, 2015. - 271 с.

4. Лапчик М. П. Теория и методика обучения информатике: учеб. для пед. вузов. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 592 с.

5. Федеральный компонент государственного стандарта основного общего образования - http://www.ed.gov.ru/ob-edu/noc/rub/standart/p1/1287/

6.Федеральный компонент государственного стандарта основного полного образования - http://www.ed.gov.ru/ob-edu/noc/rub/standart/p2/1288/

7.Базисный учебный план - http://www.ed.gov.ru/ob-edu/noc/rub/standart/