Моделирование образовательного процесса по теме «Алгоритмизация и программирование» в курсе информатики основной школы

Информационные процессы являются фундаментальной составляющей современной картины мира, поэтому они выступают приоритетными объектами изучения в курсе информатики основной и старшей школы. Для описания информационных процессов удобнее всего использовать алгоритм, а при современной автоматизации информационных процессов алгоритм должен быть представлен в виде программы. Поэтому тема «Алгоритмизация и программирование» является одной из основных тем курса информатики.

Значимость этой темы отражена и в материалах ЕГЭ: за задания, посвященные алгоритмизации и программированию, начисляется почти 45% максимального первичного балла в ЕГЭ (спецификация 2013).

В примерной программе основного общего образования (далее ООО) по информатике и информационным технологиям на тему «Алгоритмы и исполнители» выделено только 19 часов, тогда как в примерной программе среднего общего образования (далее СОО) алгоритмизация и программирование вообще не представлены отдельной темой. Конечно, при таком дефиците часов остро встает проблема качественного освоения учащимися программного материала по данной теме.

В пропедевтическом курсе информатики (в 5 - 7 классах) понятие алгоритма отрабатывается на учебных исполнителях, в том числе и программно - управляемых, но в дальнейшем (в 9 классе) переход к языку программирования и решение достаточно сложных для основной массы учащихся задач сопряжен с большими проблемами. В результате (по наблюдениям в 2008 - 2011 гг. ) только отдельные школьники могли самостоятельно поставить задачу и написать для неё программу, даже в рамках вопросов учебника.

Для решения обозначенной проблемы в рабочей программе для 5 - 7 классов, разработанной в 2011 г. , вместо программно - управляемых исполнителей с 6 класса была введена среда программирования Паскаль. Затем ежегодно эта тема повторялась, расширяясь через знакомство с новыми операторами, алгоритмическими структурами, решение более сложных задач.

Выдвинув гипотезу о том, что более раннее изучение языка программирования обеспечит качественную подготовку учащихся по вопросам алгоритмизации и программирования, было разработано календарно - тематическое планирование введения этой темы с 6 класса. Рассмотрим более детально внесенные корректировки, апробированные в течение 4 лет и получившие положительную динамику результатов.

В теме «Теоретические основы информатики» при изучении понятия «Алгоритм» после знакомства с базовыми алгоритмическими структурами и формами записи алгоритмов предусмотрено знакомство с языком программирования Паскаль.

1 урок. Структура программы на языке Паскаль.

Цель урока – начальное знакомство со средой программирования.

Основной учебный материал:

 – определение программы;

– история создания языка программирования Паскаль;

– структура программы;

– операторы ввода, вывода, присваивания.

– составление программы нахождения суммы двух целых чисел (на экране в диалоге с учителем).

2 урок. Составление программ.

Цель урока – знакомство с первыми этапами решения задач на компьютере.

Основной учебный материал:

отличие задачи для программирования от обычной учебной задачи;

этап постановки задачи;

построение блок - схемы;

формальный перевод блок - схемы на язык программирования;

по этапам составить программу нахождения площади прямоугольника;

самостоятельно сделать аналогичную программу для квадрата.

3 урок. Решение задач на Паскале.

Цель урока – закрепить этапы решения задач на компьютере, понятие структуры программы, операторы ввода, вывода, присваивания, умение понимать информацию об ошибке в программе и исправлять её (этап отладки программы).

Основной учебный материал:

1 - 2 задачи на линейный алгоритм (нахождение периметра прямоугольника, треугольника, квадрата и т. п. ), когда учащиеся выполняют задание самостоятельно (по этапам) с последующим представлением одноклассникам (при необходимости учитель помогает индивидуально).

4 урок. Решение задач на Паскале.

Цель урока – работа с простейшими программами в парах.

Ход урока:

Каждой паре учащихся даётся своя задача на линейный алгоритм (нахождение суммы, разности, произведения 2 - 3х чисел; пройденного пути, периметра, площади знакомых геометрических фигур и т. п. ). Необходимо поставить задачу, нарисовать блок - схему, составить программу и запустить её на компьютере.

Таким образом, за 4 урока отрабатываем необходимое для 6 класса понятие линейного алгоритма, его блок - схему (необходимый минимум) и представление на языке программирования (дополнительный навык).

В рабочей программе 7 класса уже предусмотрена тема «Алгоритмизация и программирование». Первые два урока ориентированы на повторение материала, пройденного в 6 классе. Предполагается решение задач на линейный алгоритм с использованием целочисленного типа данных.

При решении задачи на нахождение частного обнаруживается непонятная для учащихся ошибка, для разрешения которой на третьем уроке темы вводится понятие вещественного типа данных.

3 урок. Типы данных.

Цель урока – показать значение типа данных для программы, ввести понятие вещественного типа данных.

Основной учебный материал:

значение типа данных для программы;

особенности использования вещественного и целочисленного типов;

решение задачи на нахождение частного от деления двух целых чисел.

4 урок. Программирование линейных алгоритмов.

Цель урока – на линейных алгоритмах отработать навык использования разных типов данных.

Основной учебный материал:

составление программ (по этапам) на нахождение среднего арифметического двух и более чисел;

для успешных учеников – составление программ для нахождения скорости или времени нахождения в пути при равномерном прямолинейном движении.

5 урок. Программирование ветвлений.

Цель урока – повторить определение, блок - схемы и типы ветвлений; научиться их описывать на языке Паскаль.

Основной учебный материал:

определение ветвления;

полное и неполное ветвления и их блок - схемы;

описание блок - схем на языке Паскаль;

решение задач на ветвление.

6 урок. Программирование циклов.

Цель урока – повторить определение цикла, условие использования цикла с параметром, блок - схему цикла с параметром; научиться описывать его на языке Паскаль.

Основной учебный материал:

определение цикла;

блок - схема цикла с параметром;

описание блок - схемы на языке паскаль;

решение задач на циклы.

7 урок. Решение задач с использованием программирования.

Цель урока – закрепить навыки решения задач с использованием программирования по этапам; описание циклов и ветвлений на языке Паскаль.

Основной материал:

по одной задаче на разветвляющийся и циклический алгоритмы учащиеся пытаются делать самостоятельно по этапам с последующей фронтальной или индивидуальной помощью учителя (при необходимости).

8 урок. Решение задач с использованием программирования.

Цель урока – работа с линейными, циклическими или разветвляющимися алгоритмами в парах и индивидуально.

Каждой паре учащихся даётся своя задача. Необходимо её поставить, нарисовать блок - схему, составить программу и запустить её на компьютере.

Знание блок - схем – обязательный минимум, а умение их переводить на язык Паскаль и правильно писать программу – дополнительный уровень.

В 8 классе по учебно - методическому комплекту И. Г. Семакина тема «Программирование» тоже не предусмотрена, но, чтобы изучение темы не прерывалось, и гимназисты могли принимать участие во Всероссийской Олимпиаде школьников по информатике (она включает в себя только задания по программированию), на изучение данной темы предусмотрено 6 часов. За это время повторяются все базовые алгоритмические структуры и возможные способы их реализация на Паскале на учебных задачах разной сложности.

Благодаря такой предварительной подготовке в 9 классе учащиеся МОУ Гимназия более осознанно и успешно решают задачи на массивы и сложные алгоритмические конструкции.

Таким образом, в течение ряда лет выдвинутая гипотеза подтверждена полностью. Изменения, внесенные в календарно - тематическое планирование, способствовали тому, что процент усвоения темы «Алгоритмизация и программирование в 9 классе вырос с 70% (в 2010 г. ) до 100% в 2014 г. , а качество с 20% до 35% соответственно. При таком подходе к программированию у школьников раньше просыпается интерес к этому разделу информатики; они успешнее сдают ЕГЭ, выступают на научно - практических конференциях и Всероссийской Олимпиаде школьников, занимают призовые места на олимпиадах и творческих конкурсах муниципального и регионального уровней.

Моделирование образовательного процесса

по теме «Алгоритмизация и программирование» в курсе информатики основной школы

Информационные процессы являются фундаментальной составляющей современной картины мира, поэтому они выступают приоритетными объектами изучения в курсе информатики основной и старшей школы. Для описания информационных процессов удобнее всего использовать алгоритм, а при современной автоматизации информационных процессов алгоритм должен быть представлен в виде программы. Поэтому тема «Алгоритмизация и программирование» является одной из основных тем курса информатики.

Значимость этой темы отражена и в материалах ЕГЭ: за задания, посвященные алгоритмизации и программированию, начисляется почти 45% максимального первичного балла в ЕГЭ (спецификация 2013).

В примерной программе основного общего образования (далее ООО) по информатике и информационным технологиям на тему «Алгоритмы и исполнители» выделено только 19 часов, тогда как в примерной программе среднего общего образования (далее СОО) алгоритмизация и программирование вообще не представлены отдельной темой. Конечно, при таком дефиците часов остро встает проблема качественного освоения учащимися программного материала по данной теме.

В пропедевтическом курсе информатики (в 5-7 классах) понятие алгоритма отрабатывается на учебных исполнителях, в том числе и программно-управляемых, но в дальнейшем (в 9 классе) переход к языку программирования и решение достаточно сложных для основной массы учащихся задач сопряжен с большими проблемами. В результате (по наблюдениям в 2008 - 2011 гг.) только отдельные школьники могли самостоятельно поставить задачу и написать для неё программу, даже в рамках вопросов учебника.

Для решения обозначенной проблемы в рабочей программе для 5-7 классов, разработанной в 2011 г., вместо программно-управляемых исполнителей с 6 класса была введена среда программирования Паскаль. Затем ежегодно эта тема повторялась, расширяясь через знакомство с новыми операторами, алгоритмическими структурами, решение более сложных задач.

Выдвинув гипотезу о том, что более раннее изучение языка программирования обеспечит качественную подготовку учащихся по вопросам алгоритмизации и программирования, было разработано календарно-тематическое планирование введения этой темы с 6 класса. Рассмотрим более детально внесенные корректировки, апробированные в течение 4 лет и получившие положительную динамику результатов.

В теме «Теоретические основы информатики» при изучении понятия «Алгоритм» после знакомства с базовыми алгоритмическими структурами и формами записи алгоритмов предусмотрено знакомство с языком программирования Паскаль.

1 урок. Структура программы на языке Паскаль.

Цель урока – начальное знакомство со средой программирования.

Основной учебный материал:

– определение программы;

– история создания языка программирования Паскаль;

– структура программы;

– операторы ввода, вывода, присваивания.

– составление программы нахождения суммы двух целых чисел (на экране в диалоге с учителем).

2 урок. Составление программ.

Цель урока – знакомство с первыми этапами решения задач на компьютере.

Основной учебный материал:

• отличие задачи для программирования от обычной учебной задачи;

• этап постановки задачи;

• построение блок-схемы;

• формальный перевод блок-схемы на язык программирования;

• по этапам составить программу нахождения площади прямоугольника;

• самостоятельно сделать аналогичную программу для квадрата.

3 урок. Решение задач на Паскале.

Цель урока – закрепить этапы решения задач на компьютере, понятие структуры программы, операторы ввода, вывода, присваивания, умение понимать информацию об ошибке в программе и исправлять её (этап отладки программы).

Основной учебный материал:

1-2 задачи на линейный алгоритм (нахождение периметра прямоугольника, треугольника, квадрата и т.п.), когда учащиеся выполняют задание самостоятельно (по этапам) с последующим представлением одноклассникам (при необходимости учитель помогает индивидуально).

4 урок. Решение задач на Паскале.

Цель урока – работа с простейшими программами в парах.

Ход урока:

Каждой паре учащихся даётся своя задача на линейный алгоритм (нахождение суммы, разности, произведения 2-3х чисел; пройденного пути, периметра, площади знакомых геометрических фигур и т.п.). Необходимо поставить задачу, нарисовать блок-схему, составить программу и запустить её на компьютере.

Таким образом, за 4 урока отрабатываем необходимое для 6 класса понятие линейного алгоритма, его блок-схему (необходимый минимум) и представление на языке программирования (дополнительный навык).

В рабочей программе 7 класса уже предусмотрена тема «Алгоритмизация и программирование». Первые два урока ориентированы на повторение материала, пройденного в 6 классе. Предполагается решение задач на линейный алгоритм с использованием целочисленного типа данных.

При решении задачи на нахождение частного обнаруживается непонятная для учащихся ошибка, для разрешения которой на третьем уроке темы вводится понятие вещественного типа данных.

3 урок. Типы данных.

Цель урока – показать значение типа данных для программы, ввести понятие вещественного типа данных.

Основной учебный материал:

• значение типа данных для программы;

• особенности использования вещественного и целочисленного типов;

• решение задачи на нахождение частного от деления двух целых чисел.

4 урок. Программирование линейных алгоритмов.

Цель урока – на линейных алгоритмах отработать навык использования разных типов данных.

Основной учебный материал:

• составление программ (по этапам) на нахождение среднего арифметического двух и более чисел;

• для успешных учеников – составление программ для нахождения скорости или времени нахождения в пути при равномерном прямолинейном движении.

5 урок. Программирование ветвлений.

Цель урока – повторить определение, блок-схемы и типы ветвлений; научиться их описывать на языке Паскаль.

Основной учебный материал:

• определение ветвления;

• полное и неполное ветвления и их блок-схемы;

• описание блок-схем на языке Паскаль;

• решение задач на ветвление.

6 урок. Программирование циклов.

Цель урока – повторить определение цикла, условие использования цикла с параметром, блок-схему цикла с параметром; научиться описывать его на языке Паскаль.

Основной учебный материал:

• определение цикла;

• блок-схема цикла с параметром;

• описание блок-схемы на языке паскаль;

• решение задач на циклы.

7 урок. Решение задач с использованием программирования.

Цель урока – закрепить навыки решения задач с использованием программирования по этапам; описание циклов и ветвлений на языке Паскаль.

Основной материал:

по одной задаче на разветвляющийся и циклический алгоритмы учащиеся пытаются делать самостоятельно по этапам с последующей фронтальной или индивидуальной помощью учителя (при необходимости).

8 урок. Решение задач с использованием программирования.

Цель урока – работа с линейными, циклическими или разветвляющимися алгоритмами в парах и индивидуально.

Каждой паре учащихся даётся своя задача. Необходимо её поставить, нарисовать блок-схему, составить программу и запустить её на компьютере.

Знание блок-схем – обязательный минимум, а умение их переводить на язык Паскаль и правильно писать программу – дополнительный уровень.

В 8 классе по учебно-методическому комплекту И.Г. Семакина тема «Программирование» тоже не предусмотрена, но, чтобы изучение темы не прерывалось, и гимназисты могли принимать участие во Всероссийской Олимпиаде школьников по информатике (она включает в себя только задания по программированию), на изучение данной темы предусмотрено 6 часов. За это время повторяются все базовые алгоритмические структуры и возможные способы их реализация на Паскале на учебных задачах разной сложности.

Благодаря такой предварительной подготовке в 9 классе учащиеся МОУ Гимназия более осознанно и успешно решают задачи на массивы и сложные алгоритмические конструкции.

Таким образом, в течение ряда лет выдвинутая гипотеза подтверждена полностью. Изменения, внесенные в календарно-тематическое планирование, способствовали тому, что процент усвоения темы «Алгоритмизация и программирование в 9 классе вырос с 70% (в 2010 г.) до 100% в 2014 г., а качество с 20% до 35% соответственно. При таком подходе к программированию у школьников раньше просыпается интерес к этому разделу информатики; они успешнее сдают ЕГЭ, выступают на научно-практических конференциях и Всероссийской Олимпиаде школьников, занимают призовые места на олимпиадах и творческих конкурсах муниципального и регионального уровней.