Современная практика обучения программированию в школьном курсе информатики

Modern practice of programming training in a school computer science course

Автор: Попова Татьяна Александровна

ФГБОУ ВО "Мордовский государственный педагогический университет", г. Саранск, Россия

e-mail: tanyushkaradaeva@gmail.ru

Popova Tatiana Aleksandrovna

Mordovia State Pedagogical University, Saransk, Russia

e-mail: tanyushkaradaeva@gmail.ru 

Аннотация: В статье отмечается, что обучение программированию в школе наиболее сложная часть методики информатики. Анализируются подходы к обучению программированию. Перечисляются подходы к программированию.

В последнее десятилетие информатика как фундаментальная наука становится ключевой составляющей всей системы научного познания. Она является быстро развивающейся дисциплиной, связанной с использованием информационных технологий, применение которых в жизни постоянно расширяется.

Выпускникам школ необходимо обладать достаточными знаниями и навыками для эффективного использования современных информационных технологий в своей дальнейшей деятельности, чтобы стать конкурентно способной личностью.

Формирование алгоритмического мышления является важной задачей образовательного процесса (процесса интеллектуального и социального развития обучающихся). Большие возможности для развития алгоритмического мышления в школе дает учебный предмет Информатика, что подтверждает новый государственный стандарт образования. В содержании учебного материала в школьном курсе информатики содержательная линия «Алгоритмизация и программирование» обеспечивает формирование способностей учащихся логически мыслить (умение решать разносторонние задачи, для решения которых требуется составления плана действий), дает основы развития алгоритмического мышления.

При изучении теоретических основ курса методики обучения информатике возникает острый дискуссионный вопрос: необходимо ли выпускнику уметь решать возникающие задачи с помощью программирования или достаточным является освоение пользовательских технологий и навыки поиска готовых решений. Программирование занимает немаловажную роль в процессе развития различных видов мышления и интеллекта в целом, требуемых в условиях введения новых стандартов образования.

Обучение программированию в школе наиболее сложная часть методики информатики. Можно выделить несколько причин данного обстоятельства:

1) в настоящее время с развитием системы программирования появляются различные методики программирования: учителю необходимо определиться с выбором языка и системы программирования для конкретного использования в практических занятий;

2) существует множество методических разработок и учебных программ различных курсов программирования.

Программирование является сложнейшей темой в учебном курсе информатики. Значительная часть учащихся испытывает затруднение в освоении программирования, вследствие этого при его изучении все участники образовательного процесса сталкиваются с большим количеством проблем. Чтобы хотя бы овладеть основами программирования, необходимо тщательно продумать весь процесс обучения данному разделу.

Выбирая стратегию обучения информатике в школе, необходимо учитывать, что задача общеобразовательного курса – это в большей степени выработка определенного стиля мышления, формирование наиболее общих навыков, умений и представлений, нежели освоение тех или иных конкретных языков и технических средств программирования. В то же время, школьный курс должен служить базой для последующего профессионального изучения программирования в высшем учебном заведении.

Для достижения положительных результатов обучения программированию перед его началом учителю необходимо выбрать правильный путь изучения программирования в рамках учебного курса.

Как показывает практика, большинство учителей затрудняются в этом вопросе: одни обучают теме «Алгоритмизация и программирование» на основе формальных алгоритмов, построив обучение учащихся на языке блок-схем, образно такой подход к обучению программированию в школе можно назвать формальным. При данном подходе изучение алгоритмизации и программирования происходит лишь теоретически, конкретный язык программирования не используется. Таким образом, школьные уроки сводятся, по сути, к изучению конструкций языка и использованию их при решении задач. Другая группа учителей выбирает подход к обучению программированию на основе специально разработанного языка, ориентированного на обучение основным навыкам программирования.

Здесь у учителей возникает проблема выбора языка программирования для изучения. Обычно выбирается тот язык, с помощью которого сам учитель умеет решать задачи, знает основы соответствующего языка и использует методически правильное изучение выбранного им языка программирования, т. е. выбирает язык программирования с учетом своей компетентности. При выборе языка программирования учителю необходимо учитывать и интересы учащихся, их направленности и структуры образовательного процесса по обучению курса информатики в школе. К сожалению, необходимо отметить низкий уровень квалификации многих учителей информатики, что не способствует качественному освоению предмета, а теоретический и практический объем знаний и умений, которым должен овладеть учащийся в процессе изучения этой темы, настолько велик, что требует большой подготовки учителя, наличия теоретического и методического материала.

Безусловно, начинать обучение необходимо с алгоритмов, это является основой для формирования алгоритмического мышления, для понимания и правильного построения алгоритмических конструкций, но это необходимо только на первоначальном этапе обучения в данном направлении. Наибольшее внимание следует уделить переходу от алгоритмических структур к их программной реализации на языке программирования, т. е. построенный алгоритм реализовать на одном из языке программирования. Данный подход можно использовать одним из способов:

1) сначала рассматриваются составления алгоритмов решения задач, для описания структур которых используется язык блок-схем и алгоритмические языки, а затем – правила и способы перевода уже построенных алгоритмов в программный код;

2) алгоритмы и язык программирования осваиваются параллельно.

Обычно используется второй вариант работы, т.к. изучение алгоритмизации и программирования без разработки программ малоэффективно. Желательно, чтобы учащиеся как можно раньше использовали конкретный язык для проверки правильности своих алгоритмов.

Таким образом, наиболее приемлемым подходом для общеобразовательной школы обучению программированию считается обучение теоретическим основам программирования на базе стандартного языка.

Важно перед выбором конкретного языка программирования для обучения определиться с выбором подхода программирования.

Существуют различные подходы программирования, самые распространенные – это процедурное программирование, функциональное программирование и объектно-ориентированное программирование. Эти три совершенно разные по стилю подходы составляют основу современного программирования.

Классическим, универсальным и наиболее распространенным является процедурное программирование. Наибольшее количество существующих языков программирования относятся к этому подходу, этим и объясняется частый выбор языков процедурного программирования во многих учебных заведениях.

В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи процедуры, представляющей собой определенную последовательность действий. Основные средства, применяемые в этих языках – величины (в том числе и табличные), присваивания, циклы, процедуры. Построение процедурной программы требует ясного и четкого представления, еще перед началом ее написания, какие действия и в какой последовательности будут производиться при ее выполнении. Следовательно, процедурное программирование основано на алгоритмическом мышлении и может служить средством его развития.

Распространенными представителями процедурного программирования являются языки программирования Pascal, Basic, Фортран, Си++. Наиболее часто изучаемыми в школе языками процедурного программирования являются Pascal и Basic.

Функциональное программирование использует так называемый декларативный язык программирования, который построен на предварительном описании данных и явных указаниях о том, что должно получиться в результате. Оно основывается на взаимодействии с функциями, т. е. программа в функциональном программировании представляет собой совокупность определенных функций – неких процессов, описывающих связь между входными и выходными параметрами. Типичными представителями функциональных языков являются ЛИСП и Лого.

В последнее время начинает широко использоваться объектно-ориентированный подход программирования. Программа при объектно-ориентированном программировании представляет собой набор связанных объектов, а объекты, в свою очередь – набор некоторых данных и набор действий, которые они умеет делать. Программу, написанную на языке объектно-ориентированного программирования удобнее поддерживать, изменять и обслуживать, так как код разбит на модули, которые проще воспринимаются визуально. Упрощение и сокращение программного кода, простота в изучении и удобства в использовании ООП послужило широкому распространению данного подхода. В связи с этим возникает необходимость внедрения изучения принципов ООП в школе. Типичными языками объектно-ориентированного программирования являются Visual Basic, Delphi, Visual Си++, Java.

Выбор языка и системы программирования имеет принципиальное значение, т.к. от этого во многом зависит методика изучения курса, содержание и последовательность предъявления учебного материала, система учебных заданий и, главное, вся дальнейшая работа по овладению программированием для решения реальных практических задач на компьютере. От этого выбора напрямую зависит доступность восприятия, изучения и овладения учащимся приемами и методами программирования.

Таким образом, важно, чтобы учитель информатики не забывал о главном – что цель не изучить конкретный язык программирования, а развивать алгоритмическое мышление, формировать наиболее общих навыков, умений, знакомить с разными стилями мышления и методами, применяемыми при решении различных задач.

Список литературы:

1. Радаева Т.А. Обучение программированию в системах с интегрированной средой разработки / Т.А. Радаева // Актуальные вопросы теории и практики обучения информатике в школе : сборник научно-методических трудов студентов и молодых ученых по материалам Всероссийской молодежной научной Интернет-конференции «Информационное общество и молодежь» (3–9 апреля 2017 года, 20–25 ноября 2017 года) / редкол.: А.А. Зубрилин, М.А. Фролова ; Мордов. гос. пед. ин-т. – Саранск, 2017. – С. 48–52.

2. Радаева Т.А. Событийно-ориентированное программирование в визуальных учебных языках / Т.А. Радаева // Развитие творческих способностей учащихся в образовательном процессе естественно-математических дисциплин : сборник статей участников Международной научно-методической интернет-конференции (Чернигов, 15-16 марта 2018 г.) / Ответственный редактор А.А. Давыденко. – Черниговский ОИППО им. К.Д. Ушинского. – Чернигов, 2018. – С. 71–76.

3. Сафонов В.И. Методические цели использования методов информатики и икт в изучении математики / В.И. Сафонов // Гуманитарные науки и образование / Саранск: Мордовский государственный педагогический институт имени М.Е. Евсевьева, 2014. –№ 1 (17) – С. 64–67.

4. Теория и методика обучения информатике. Содержательная линия «Алгоритмизация и программирование»: учеб. пособие / И.В. Николаева, Е.П. Давлетярова; Владим. гос. ун-т. им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых. – Владимир: Изд-во ВлГУ, 2015. – 225 с.