Вступ.
Програмно-методичний комплекс (ПМК) Відеоінтерпретатор призначе-ний для вивчення розділу «Основи алгоритмізації і програмування» дисципліни «Основи інформатики та обчислювальної техніки» для загальноосвітньої школи або інша назва даної дисципліни „Інформатика”.
Спеціальні засоби ПМК орієнтовані на вивчення теми «Алгоритми пошуку та сортування». Ця тема пропонується в якості центральної теми всього розділу.
ПМК Відеоінтерпретатор алгоритмів пошуку і сортування є універсальним. За його допомогою можна швидко побудувати модуль, що виконується, і наочно демонструє роботу будь-якого алгоритму типу сортування.
Інтегроване середовище ПМК Відеоінтерпретатор складається з наступ-них блоків:
• Середовище програмування з колекцією вихідних текстів алгоритмів ПМК і колекцією вихідних текстів алгоритмів і програм користувача.
• Середовище демонстрації з колекцією демонстрацій алгоритмів ПМК Відеоінтер¬пре¬татор і колекцією демонстрацій алгоритмів користувача.
• Електронний навчальний посібник з алгоритмізації «Алгоритми пошуку та сортування».
• Електронний довідник з мови програмування Паскаль.
Розділ «Основи алгоритмізації та програмування» займає особливе місце в навчальних програмах з дисципліни «Основи інформатики та обчислювальної техніки» загальноосвітньої школи. Якщо метою інших розділів є оволодіння учнями вміннями, знаннями і навичками користувача сучасних інформаційних технологій, то навчальний матеріал цього розділу орієнтований на формування майбутнього фахівця в галузі розробки комп'ютерних технологій.
Сучасна навчальна програма розділу «Основи алгоритмізації та програмування» дає змогу вчителю самостійно обрати як навчальну мову програмування, так і в значній мірі самостійно визначити її дидактичне наповнення. Зокрема, вчитель може обрати обєктно-орієнтовану або структурну методологію алгоритмізації, вибрати любу з мов програмування: Pascal, С, Visual Basic, Prolog тощо.
Ми вважаємо, що початкове вивчення алгоритмізації в курсі інформатики загальноосвітньої школи доцільно прово¬дити, використовуючи спеціалізоване учбово-орієнтоване програмно-мето¬дичне забезпечення. Це повинне бути інтегро¬ване середовище алгоритмізації, яке підтримує структурну методологію алгорит¬мі¬зації у поєднанні з об’єкт¬но-орієнтованими засобами побудови програмних систем.
Інтегроване середовище алгоритмізації повинне:
• спиратися на вже існуючу і загальноприйняту нотацію в записі алгорит¬мів (наприклад, нотацію Паскаля);
• підтримувати процес розробки алгоритмів для проблемно- та предметно-орієнтованих виконавців (абстрактних типів даних);
• надавати у розпорядження програміста усі засоби однієї з розповсюджених реалізацій системи програмування (наприклад, Borland Pascal);
• повинне бути простим у використанні та наочним у роботі;
• придатним до використання вчителем – для викладання навчального матеріалу, демонстрацій процесу розробки і виконання алгоритмів, швидкої перевірки властивостей алгоритмів, що написані учнями;
• придатним до використання учнями – для практичних занять і ла-бора¬тор¬них робіт;
• містити у своєму складі усе необхідне дидактичне і методичне забез-печення.
Місце і зміст шкільного предмету "Основи інформатики і обчислювальної техніки" у значній мірі залежать від рівня інформатизації навчального процесу, розробки нових інформаційних технологій навчання і їх використання при вивченні інших навчальних предметів.
На основі аналізу державного стандарту загальноосвітньої школи був виділений обов'язковий мінімум знань, якими повинні опанувати учні на тих уроках інформатики, де в навчальному процесі широко використовується ПМК «Відеоінтерпретатор алгоритмів пошуку та сортування».
• Алгоритми.
• Мова програмування.
• Структура програми.
• Типи даних.
• Вирази. Оператори.
• Оператори повторення і розгалуження.
• Структурний підхід до розробки алгоритмів і програм.
• Процедури і функції.
• Масиви. Алгоритми і програми роботи з масивами.
• Методи сортування і пошуку елементів лінійного масиву.
• Представлення про візуальне програмування, системи візуального про-грамування.
• Представлення про об’єктно-орієнтований підхід в програмуванні. На основі аналізу Міністерської програми за шкільним курсом інформатики й обчислювальної техніки на розділ «Основи алгоритмізації і програмування» виділяється 48 годин.
Далі приводиться таблиця тематичного використання програмно-методичного комплексу «Відеоінтерпретатор алгоритмів пошуку та сортування» на уроках інформатики:
Назва теми Загальна
кількість годин кількість годин використання ПМК
Інформаційна модель. 2 0
Алгоритми. 7 5
Програма. Мова програму-вання. 13 9
Звернення до алгоритмів і функцій. 5 5
Вказівки повторення й розга-луження. 9 7
Табличні величини. 8 8
Строкові величини. 4 0
48 34 У школах, що забезпечені сучасними комп'ютерними класами, кількість годин на вивчення дисципліни, загалом, і розділу «Основи алгоритмізації і програмування», зокрема, безумовно, збільшиться в кілька разів.
ПМК розрахований на ефективне використання в навчальному процесі учителями і учнями.
Програмно-методичний комплекс Відеоінтерпретатор складається з наступних частин:
- для вчителів
електронний навчальний посібник, довідник з мови програмування Паскаль і колекція алгоритмів для демонстраційної підтримки проведення лекційної частини уроку;
- для учня
спеціальне програмне середовище для виконання практичних за-вдань і лабораторних робіт, довідник з мови програмування Паскаль.
Використання в навчальному процесі програмно-методичного комплексу Відеоінтерпретатор дозволяє на високому рівні організувати навчально-дослідницьку діяльність учнів, що приведе до оволодіння ними знань на високому якісному рівні; активізувати самостійність учнів в оволодінні знаннями; скоротити час, необхідний для налагодження програми; прискорити розвиток логічного мислення учнів.
При використанні вчителями програмно-методичного комплексу Відеоінтерпретатор зміниться якість організації навчального процесу, а саме – скоротиться час, відведений на вивчення окремої тематичної одиниці і час, який необхідно для проведення поточного і тематичного контролю; підвищиться об'єктивність контролю знань учнів; відбудеться посилення тенденцій індивідуалізації і диференціації навчального процесу.
При оцінюванні можливостей та напрямків застосування ПМК Відеоінтерпретатор в навчальному процесі вчитель повинен виходити з наступних положень:
1. Основним об’єктом даної предметної галузі – розділу «Основи алгоритмізації та програмування» є алгоритм (програма). Практична діяльність учня–програміста полягає в написа¬нні програми, тобто в побудові об’єкту Алгоритм (програма). Основні властивості цього об’єкту – синтаксична і семантична правиль¬ність, ефективність у часі та пам’яті.
2. Алгоритм (програма) виступає перед учнем у вигляді складної конструкції, складеної з інших, більш простих об’єктів – описів даних, команд, допоміжних алгоритмів.
3. Специфіка даної предметної галузі полягає в тому, що алгоритми ви-значають перетворення інших об’єктів – даних, причому послідовність цих перетворень учень повинен планувати, уявляючи собі їх виконання у часі і просторі – просторі пам’яті. Перетворюючи основний об’єкт – алгоритм, учень міняє хід виконання алгоритму. Таким чином, учень, з одного боку, має справу зі статичним об’єктом – текстом алгоритму, а з іншої – повинен уявляти собі і планувати його динамічні властивості.
При програмуванні учень завжди використовує ту або іншу систему програмування, яка здійснює посильну допомогу, надаючи йому засоби синтаксичного контролю, налагодження і т. ін.
Ця діяльність має багато спільного з проектуванням або науковою експери¬мен¬тальною роботою, спрямованою на побудову технічної системи (установки) та експериментального дослідження її якостей.
Вчитель, використовуючи предметно-орієнтовану систему підтримки практичної діяльності, грає цент¬раль¬ну роль у навчальному процесі. Він здійснює планування навчальної роботи учнів, контролює її хід і оцінює роботу учнів. На перший погляд, для вчителя нічого не змінилося. Насправді ж основною особливістю використання предметно-орієнтованих систем підтримки практичної діяльності є звільнення вчителя від багатьох рутинних дій й надання його роботі творчого, направляючого характеру.
Основи алгоритмізації та програмування
(Варіант для ОС Windows)
РОЗДІЛ 1. АЛГОРИТМИ (7 год.)
Заняття 1. Алгоритми. Властивості алгоритмів. Форми подання алгоритму. Виконавець алгоритму.
Середовище Демонстрації застосовується для пояснення поняття алгоритму та його основних властивостей. Вчитель використовує середовище як виконавця алгоритму. Як приклад можна використовувати
• Алгоритм пошуку середнього з трьох елементів – Middle;
• Алгоритм сортування 4-х елементів – OrdQuadriple.
Як основну форму подання алгоритмів вчитель демонструє мову програмування Відеоінтерпретатора в середовищі Демонстрації.
Вчитель пояснює можливості Виконавця, підкреслюючи дві його специфічні дії: порівняння двох елементів та копіювання значень.
Учні повинні навчитися роботі з демонстраціями з колекції ПМК. Колекція алгоритмів ПМК викликається в Редакторі середовища Програмування за допомогою команди Файл\Колекція системи.
Заняття 2. Базові структури алгоритмів.
Традиційно у шкільній методиці використовують три способи описання алгоритмів: блок-схема, навчальна алгоритмічна мова і мова програмування. Пропонуємий програмно-методичний комплекс можна використовувати при роботі з блок-схемами та мовою програмування Паскаль. Основна привабливість блок-схем – наочність алгоритмічної структури. Основним наслідком оволодіння учнями структурної методиці повинно стати вміння при побудові алгоритмів «мислити структурами», наприклад, такими термінами, як вкладені цикли, цикл з вкладеним розгалуженням тощо. Структурне зображення блок-схем допомогають такій уяві вигляду алгоритмів. При розвязуванні цього питання допоможе вчителю режим Редактора середовища Програмування Відеоінтерпретатора, а саме структурне зображення блок-схем.
Спочатку вчитель вводить поняття базових структур управління по традиційній методиці – з застосуванням блок-схем.
Далі середовище Програмування застосовується для пояснення базових структур алгоритмів. Вчитель наводить приклади лінійного алгоритму , алгоритму з розгалуженням (алгоритм вибору мінімального з трьох елементів – алгоритм Min), циклічного алгоритму (алгоритм перепису таблиці в зворотньому порядку) тощо.
Заняття 3. Метод покрокової деталізації. Конструюван¬ня алгоритмів «зверху донизу».
Середовище Програмування застосовується для пояснення методу покрокової деталізації. Основа демонстрації – використання шаблонів алгоритмічних конструкцій.
В режимі Редактора середовища Програмування шаблони знаходяться в правій частині вікна або викликаються за допомогою команди Майс-тер\Шаблони. Якщо кликнути мишею на символі “+” біля одного з структур-них шаблонів, він розкривається, і до вашої уваги – різні види або конфігурації даного шаблону. Для переміщення шаблону в вікно програми слід двічі кликнути мишею на одному з шаблонів (Дивіться докладніше Інструкцію користувача п.3.3).
Далі вчитель демонструє технологію написання структурованих алгоритмів. Для пояснення він може обрати алгоритм впорядкування трьох елементів з колекції системи.
Заняття 4. Навчальна алгоритмічна мова. Правила описання алгоритмів навчальною алгоритмічною мовою.
Вчитель проводить заняття за традиційною методикою. Водночас він може провести паралелі з правилами описання алгоритмів мовою програмування Паскаль. В цьому випадку він має змогу використовувати середовище Програмування ПМК Відеоінтерпретатор.
Заняття 5. Величини. Основні характеристики величин. Алгоритм роботи з величинами.
Величина – це окремий інформаційний об’єкт, окрема одиниця даных. Команди в програмах визначають дії, які виконуються над величинами. По відношенню до програми дані поділяються на вхідні, вихідні та допоміжні дані, які отримуються під час обчислення. Найважливіше поняття, яке повинні засвоїти учні, полягає в тому, що будь-яка величина займає конкретне місце в пам’яті комп’ютера. Робота в середовищі Демонстрації ПМК Відеоінтерпретатор запобігає тому, що в свідомості учнів закріплюється образ клітинки пам’яті, яка зберігає поточне значення величини.
Основні характеристики величини - імя, тип і значення. Для наочної іллюстрації цих понять краще за все використовувати відповідні параграфи довідника з мови програмування Паскаль (наприклад, для стандартного типу Integer та для власного типу системи Data). Для вибору будь-якого розділу довідника можна скористатися змістом або пошуком за ключовим словом.
Заняття 6. Вказівка присвоювання.
Основні поняття програмування: змінна і команда присвоювання. Змінна отримує певне значення під час виконання вказівки присвоювання.
Для наочної ілюстрації процесу послідовної зміни значень змінних за до-помогою вказівки присвоювання можна використовувати демонстрацію алго-ритмів з колекції системи (колекція викликається в Редакторі середовища Програмування за допомогою команди Файл\Колекція системи):
• алгоритм перестановки значень двох змінних – процедура Swap з програми OrdPair;
• алгоритм вибору середнього з трьох елементів - Middle.
Покрокове виконання алгоритму у середовищі Демонстрації алгоритмів дає можливість учням наочно уявити процес виконання вказівки присвоювання, а саме, перенесення до комірки пам’яті, що відведена для змінної, конкретного значення в результаті виконання даної команди.
|