Базовые основы методики преподавания визуального программирования для школьников

АННОТАЦИЯ

Методика преподавания детского программирования имеет некоторые существенные отличия от методики преподавания программирования для взрослых. Описываемая в статье методика основана на игровой форме обучения, базирующейся на визуальной среде программирования Scratch, которая является легкой и интуитивно понятной средой программирования разработанной специально для детей.

ABSTRACT

The methodology of teaching children's programming has some significant differences from the methodology of teaching programming for adults. The technique described in the article is based on a game form of training based on the Scratch visual programming environment, which is an easy and intuitive programming environment designed specifically for children.

Ключевые слова: методика, визуальная разработка, программирование, Scratch, образование, игра, анимация, сцена, персонаж.

Keywords: methodology, visual development, programming, Scratch, education, game, animation, scene, character.

Введение

Scratch – являет собой среду программирования, разработанную сравнительно недавно. Эта среда предоставляет возможности разрабатывать небольшие программки, анимацию, анимированных персонажей и многое другое для школьников младших и средних классов. [2] В Scratch программа «складывается» из блоков команд различных по цвету, так же, как например, из разноцветных элементов в конструкторах LEGO собираются разнообразные конструкции. Разработка программы в Scratch происходит посредством соединения между собой графических программных блоков один на другой или один в другой. При этом блоки разработаны так, что их можно соединять лишь в верные логические и синтаксически точные комбинации, что полностью исключает возможность ошибки. Разнообразные типы данных имеют отличающиеся строения конструкций блоков, позволяя определить, подходят ли друг другу элементы. Доступна возможность модификации программы, в том числе и тогда, когда она работает. Это дает возможность экспериментировать, испытывать различные идеи прямо во время составления программы. В итоге выполнения простейших команд строится комплексная модель, в которой работают друг с другом множество элементов, отличающихся друг от друга свойствами. После того, как проект готов, имеется возможность опубликовать его по адресу сайта http://scratch.mit.edu/. [3]

Главным достоинством рассматриваемой программной среды Scratch считается то, что она бесплатно предоставляется пользователям. Каждое образовательное учреждение может загрузить программу из сети Интернет и работать в визуальной среде программирования.

Основная часть

Программа Scratch разработана так, что имеются возможности применять в преподавании новые методы и технологии обучения. Это проблемный и проектный методы. После обучения основным базовым конструкциям языка и ознакомлением с возможностями программы, учащимся дается задача по проектированию и разработке необходимой программы. Программы могут включать самые разнообразные сценарии, темы которых преподаватель дает с учетом возрастных критериев обучающихся. Это могут быть: «Мои друзья», «Моё хобби», «Новые истории»; анимационные ролики для рекламы; истории в стихах и сказках. Отдельные отличные особые задания могут получать отличившиеся и талантливые ученики. [4]

Представленная технология преподавания дает стимул ученикам к познанию возможностей программного языка, изучению предметов и направлений «Информатика», «Информационные технологии», «Программирование», «Робототехника» детерминируя их практическую и технологическую значимость. Анализ полученных разработок в Scratch демонстрирует, что данное программное обеспечение по своей сути легко и просто изучается. Однако, не взирая на указанную простоту, Scratch дает ученику самые различные возможности работы с современными мультимедийными системами, что стимулирует их интерес, и помогает развитию высокой мотивации к изучаемому в общем.

Главной прерогативой языка Scratch, считается реализация своих собственных идей от начальных задумок до итогового готового проекта и программы.

В Scratch разработаны основные необходимые средства:

– базовые для программирования с процедурами:

последовательность, разветвление, циклы, создание переменных, форматы данных (целые и дробные числа, строковый тип данных, логический тип, списки и массивы), псевдослучайные последовательности чисел;

– объектно-ориентированные:

объектный тип данных (класс и объект), обмен сообщениями, а также взаимодействие между персонажами;

– интерактивные:

разработка элементов во взаимных действиях между собой, с учеником и разработчиком, помимо этого, действия сенсоров, а также и события вне компьютера;

– выполнение параллельных действий:

выполнение функций объектов в параллельных вычислениях при необходимости возможность координирования и синхронизации действий;

- разработка простых графических интерфейсов:

вставка и смена фонов, вывод счетчиков, линеек и «рычажков» изменения переменной, ввод ответов пользователя и подобное.

Scratch отдает все наилучшее в самом вычислительном механизме и возможности разработки дизайна внешнего вида программы, что делает разработку программ наиболее привлекательной и простой для младших школьников, средней школы и просто для тех, кто изучает программирование и хочет повысить свою квалификацию. [5]

Scratch и основные понятия

Основным начальным этапом разработки программы в среде Scratch является создание небольшого проекта, например перемещение персонажа по сцене как показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Скрипт перемещения персонажа игры по сцене

Преподаватель совместно с учеником шаг за шагом строит сцену, «кирпичик за кирпичиком», что представляется в конечном итоге в виде программного сценария, а затем в виде готового проекта. По окончании создания скрипта, преподавателю необходимо разъяснить учащимся, что происходит на сцене после запуска программы. Выстроив один из простых программных сценариев, ученик самостоятельно решает некоторые предложенные учителем задачи и отвечает на вопросы: «Как можно собрать программу из предложенных программных блоков?», «Как продумать оптимальный способ создания скрипта?», «Что еще можно реализовать в предложенной задаче?».

При данном подходе и методике следует особо подчеркнуть, что ученик должен сконцентрироваться на следующих, основополагающих понятиях, таких как сценарий и программа. Наиболее соответствующее описание понятия сценария, его подробной и пошаговой версией является понятие алгоритма. [5] Алгоритм и принципы его работы ученики обязаны прочно усвоить во время проведения занятия. Для этого необходимо его определение проговорить устно несколько раз в течение занятия и указать подходящие примеры в процессе работы. Так как понятие алгоритма ученикам на начальном этапе не знакомо, то необходимо дать простое и понятное определение, образуемое из данного ранее понятия: «Алгоритм - это пошаговые действия, выполняемые друг за другом для решения предлагаемой задачи». Определение программы, следующее из данного определения, будет таковым: «Программа - это набор алгоритмических конструкций». Также ученики должные уяснить, что данное определение относится к любым типам современных алгоритмов.

Заключение

В Узбекистане постепенно внедряется визуальное программирование для обучения детей основам разработки компьютерных программ. Возрастающий интерес к программированию как к профессии, так и более близкое знакомство с информационными технологиями делает более востребованными самые разнообразные методики преподавания программирования, особенно для младших школьников. Разработчики тоже постоянно совершенствуют свой продукт. Так последняя версия Scratch имеет много новых и достаточно интересных современных актуальных дополнений: распознавание движения с видео камеры, вставка живого текста, on-line переводы, новые редакторы изображения и звука, возможность работы с электронными платами и программировать физические устройства.

Методика преподавания визуального программирования является новым направлением для Узбекистана. Визуальное программирование заключает в себе огромные возможности для развития творческих способностей учеников, поэтому разработка методик преподавания всегда остается актуальной и востребованной.

Список литературы:
1. Анализ существующих методик обучения младших школьников программированию / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://studbooks.net/1844989/pedagogika/analiz_suschestvuyuschih_metodik_obucheniya_mladshih_shkolnikov_ programmirovaniyu (дата обращения: 20.03.2020).
2. Белова Г.В. Программирование в среде ЛОГО. Первые шаги - М.: Солон, 2007. - 127 с.
3. Бин Нгуен. Объектно-ориентированное программирование на IBM Smalltalk. - М.: Диалог-МГУ, 1996.
4. Бокучава Т.П., Тур С.Н. Методическое пособие по информатике для учителей 2-4 классов. - СПб: БХВ-Петербург, 2010. – 496 с.
5. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений. 3-е издание. - М.: ООО "И. Д. Вильямс", 2008. - 720 с.
6. Методика обучения основам программирования учащихся младших классов. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://scienceforum.ru/2015/article/2015010999 (дата обращения: 15.03.2020).
7. Сорокина Т.Е. Методика раннего общедоступного программирования в основной образовательной программе. // Современные информационные технологии и ИТ-образовании - 2016. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metodika-rannego-obschedostupnogo-programmirovaniya-v-osnovnoy-obrazovatelnoy-programme. (дата обращения: 10.03.2020).