КГУ «Средняя школа № 4»
ГУ «Отдел образования акимата Житикаринского районв»
Научно – исследовательская работа по информатике
на тему:
«Интуитивное программирование»
Выполнил: Михин Дмитрий
учащийся 9 «Б» класса
Руководитель: Пшеничная Елена
Александровна учитель информатики
Содержание:
Абстракт …………………..…………………………………………………3
Введение ……………………………………………………………………….5
Язык программирования Scratch ……………………...……..........…………6
Основы программирования школьников в среде Scratch.............................8
Установка Sсratch………………………………………..………….…....8
Описание среды программирования Scratch………………………........8
Словарь языка Scratch……………………………….………………….10
Визуальная грамматика языка ………………………………………….13
Самостоятельные блоки ……………………………………13
Служебные блоки.…………………………………………..16
Особенности программирования……………………………………………18
6. Создание программного продукта………………………………...…………19
7. Заключение……………...……………………………………………………..25
Источники……………….……………………………………………………27
Абстракт
Цель: исследовать применение современных инноваций в области визуально - интуитивного программирования для популяризации естественно - математических наук среди учащихся.
Задачи:
ознакомиться с историей визуально - интуитивного программирования, рассмотреть потенциал программирования на Scratch в организации проектной научно-познавательной деятельности школьников;
изучить среду программирования Scratch, ее возможности и характеристики, уточнить особенности программирования на Scratch;
разработать свой проект и создать готовый программный продукт в среде Scratch;
развивать интеллектуальные, познавательные и творческие способности, используя возможности программирования на Scratch.
Гипотеза: использование современных инноваций в области визуально - интуитивного программирования в среде Scratch привлечёт учащихся к изучению естественно-математических наук, а также возродит интерес к программированию.
Методы:
1) поиск и сбор информации;
2) анализ и синтез полученных данных;
3) проектирование и создание собственного программного продукта;
4) обобщение данных.
Абстракт
Мақсат: зертте- қазіргі инновацияның қолданысын облыста көріп - интуициялық программалаудың популяризация үшін табиғи - математикалық ғылымдардың оқы- арасында.
Мақсаттар:
-тарихпен таныс- көріп - интуициялық программалаудың, қара- программалаудың әлуетінің бас Scratch школьников жобалықтың ғылыми-танымдық қызметінің ұйымында;
-таныс- сәрсенбі Scratch программалауының, оның мүмкіндігінің және мінездеменің, айқында- программалаудың өзгешеліктерінің бас Scratch;
-әзірле- өзінің жобасының және жаса дайын бағдарламалық продуктті Scratch сәрсенбісінде;
-дамыт зияткерлік, және шығармашылық танымдық зейіндерді, программалаудың мүмкіндіктерін бас Scratch пайдалана.
Жорамал:
қазіргі инновацияның игерушілігі облыста көріп - интуициялық программалаудың Scratch сәрсенбісінде байқауға деген оқы табиғи-математикалық ғылымдардың тартады, ал да мүддені программалауға тірілтеді.
Әдістер:
1) ізденіс және ақпараттың жиыны;
2) анализ және ал деректердің синтезі;
3) жобала және меншікті бағдарламалық продукттің жаралғаны;
4) деректердің жинақта.
2. Введение
Наука и технологии сегодня развиваются столь стремительно, что возникает необходимость серьёзно заниматься программированием, начиная с начальной школы.
Наиболее остро стоит проблема организации проектной образовательной деятельности по информатике в школе. Повышение интереса учеников указанной проблемы может базироваться на использовании в обучении программированию с помощью среды Scratch.
Преимущества изучения среды программирования Scratch заключаются в следующем: она предназначена для удовлетворения потребностей тех, кто желает изучать и использовать программирование для творческого выражения, а также тех – кто хочет добиться быстрых результатов. Для сегодняшних школьников – это немаловажно.
Scratch (произносится «скрэтч») — это визуальная объектно-ориентированная среда программирования для обучения школьников младших, средних, а также старших классов. Название «Scratch» произошло от слова «scratching» — техники, используемой хип-хоп диджеями, которые крутят виниловые пластинки взад-вперёд руками для того, чтобы смешать музыкальные темы.
Scratch – это мультимедийная система. Большая часть операторов языка направлена на работу с графикой и звуком, создание анимационных и видеоэффектов, манипуляции с медиа информацией.
В последние годы в мире язык (и среда) программирования Scratch стали очень популярными. Scratch располагается на 35 месте среди всех (!) самых популярных языков программирования, включая такие, как C, Java, C++, C#, PHP, Pascal и другие. Тридцать пятое место — у «игрушечного» детского языка. Это можно объяснить только огромной потребностью и общества в целом, и самих детей в средстве для «думания», исследования и самовыражения.
3. Язык программирования Скретч
Создан в 2007 году. Скретч разрабатывался небольшой командой исследователей из Массачусетского технологического института во главе с Митчелл Резник (Mitchel Resnick), написан на языке Squeak.
Создавая этот язык, ученые поставили более широкую задачу, чем научить учеников программированию.
Основная идея проекта – стать частью образовательной программы детей и подростков, развить у них творческие способности, логическое мышление, свободу в использовании информационных технологий. Все это решается путем вовлечения учеников в создание собственных проектов: мультфильмов, демонстрационных роликов, программ-тренажеров, обучающих программ, компьютерных игр, интерактивных мультимедийных презентаций.
В основе программного продукта Scratch лежит графический язык программирования, включающий различные типы данных и структуры управления, реализованный в понятном, дружественном интерфейсе, доступном для понимания и использования учениками даже начальных классов. Кроме того, развитые алгоритмические конструкции языка Scratch и концепции объектно-ориентированного программирования позволяют создавать достаточно сложные и эффективные программы, делают эту среду полезной и для старшеклассников.
Это объектно-ориентированная среда, в которой блоки программ собираются из разноцветных кирпичиков команд точно так же как машины собираются из разноцветных кирпичиков в конструкторах Лего. Простая форма позволяет даже самым маленьким приобщаться к программированию, превращая обучение в увлекательную игру.
C Scratch пользователь может начинать пользоваться языком с нуля, не обладая никакими предварительными знаниями о программировании. Важно отметить, что Scratch приходит в современный мир вместе с другими важными инициативами. Это движение свободных программ и движение «Один ребенок - один компьютер» - «1:1». Согласно идеологии этого движения ребенок может осваивать различные способы деятельности: создавать свои собственные проекты, придумывать игры, разрабатывать компьютерные модели. Для таких целей Scratch подходит как нельзя лучше.
Существует значительное количество разных учебных программных средств: языки высокого уровня (Pascal, C, C++, C#, Java и др.), специальные учебные языки (Logo, PervoLogo, ЛогоМиры, Star Logo, NetLogo, Squeak, Green Foot на основе Java и др.), разнообразные и очень популярные школьные исполнители (Роботландия, Кенгурёнок, Чертёжник, Кузнечик, Паркетчик и др.). Я остановил свой выбор на среде Scratch.
Scratch - это две вещи сразу: учебный программный продукт и проектно – исследовательская работа для каждого ученика. Scratch позволяет использовать визуально-интуитивное программирование и дизайн пользовательского интерфейса, чтобы облегчить создание собственных проектов в области программирования для учеников. Существуют десятки возможных направлений начать с нуля создание и исследование собственного проекта, что в настоящее время является не менее актуальным.
Любая проектно - исследовательская работа в Scratch основана на законах естественных наук: физики, математики. Предложенные работы в Scratch делают отрытым исходный код для того, чтобы учащиеся также могли исследовать и экспериментировать, создавая собственные проекты.
Scratch разрабатывался как новая учебная среда для обучения школьников программированию. В то же время учащиеся в полной мере могут раскрыть свои творческие таланты, так как в нем можно легко создавать фильмы, игры, анимированные открытки и презентации; придумывать и реализовывать различные объекты, определять, как они выглядят в разных условиях, перемещать по экрану, устанавливать способы взаимодействия между объектами. Дети могут сочинять истории, рисовать и оживлять на экране придуманных ими персонажей, учиться работать с графикой и звуком. Важно и то, что ребенок имеет возможность поделиться результатом своего творчества с друзьями или другими пользователями, опубликовав свои разработок в Сети.
Младшие школьники могут создавать проекты, не требующие сложной алгоритмической структуры. При этом они могут выразить свои творческие способности в сочинении сценария проекта, подготовке графических и звуковых компонент. Для старшеклассников среда Scratch может быть использована на вводных занятиях по изучению языков программирования высокого уровня для демонстрации основных понятий: переменная, значение переменной, логическое условие, типы данных, структуры управления.
Обмен проектами в Сети позволяет перейти ученикам на новую ступень обучения. Создается открытое образовательное пространство, где каждый участник проекта является носителем знания и новых идей его реализации. Ученик погружается в информационную среду творчества и познавательной деятельности, где кроме предметных знаний приобретает качества, необходимые каждому человеку для успешной жизни и профессиональной карьеры.
Основы программирования в среде Scratch
4.1 Установка Scratch
Scratch – это бесплатная программа, покупать её не нужно.
Сперва нужно зайти на сайт http//scrаtch.mit.edu/
Нажать на кнопку «Download Scratch» и следовать инструкциям по установке. Дождаться загрузки файла ScratchInstaller1.4.exe, который весит всего 33 Мб. Теперь нужно запустить его и программа будет установлена.
Осталось запустить программу Scratch, вот что мы увидим:
Рис. 1. Интерфейс программы
4.2 Описание среды программирования Scratch
После запуска программы экран имеет вид (см. рис. 1) – это интерфейс программы.
Главная область (см. рис. 2), это, конечно же, сцена (располагается в правой части экрана), на ней отображаются результаты работы проекта.
Рис. 2. Сцена
Чтобы на сцене что-нибудь происходило, необходимо создать спрайты (см. рис. 3), т.е. визуальные динамические объекты; для этого используются специальные кнопки (см. рис. 4).
Рис. 3. Спрайты
Рис. 4. Кнопки создания новых спрайтов
Все, что создано, отображается на листе спрайтов, где можно выбрать один из спрайтов для настройки. При этом информация о текущем спрайте отображается в средней части экрана – поле скриптов (см. рис. 5). Это поле предназначено для описывания поведения данного спрайта.
Рис. 5. Поле скриптов
Верхнее поле содержит закладки (см. рис. 6), с помощью которых можно от просмотра скриптов перейти к просмотру возможных видов (рисунков) спрайта и связанных с данным спрайтом звуков. Краткая информация о выбранном спрайте: имя, текущий образ, координаты, направление и т.д. находятся выше (см. рис. 7).
Рисунок 6. Закладки
Рис. 7. Краткая информация о спрайте
В этой же области находится кнопка 
, вызываемая путем нажатия правой кнопки мыши на спрайт или звук, позволяющая сохранить спрайт или звук в виде отдельного файла.
Стоит подчеркнуть, что скрипты являются составной частью каждого спрайта, подобно визуальным образам и звукам. Общие атрибуты, относящиеся ко всему проекту в целом, можно присоединить к сцене: у нее также могут быть свои скрипты, образы и звуки.
4.3 Словарь языка Скретч
Блоки команд словаря Скретч распределены по 8 разноцветным категориям. Часто категории блоков называют палитрой из-за сходства с кубиками краски в палитре художника. Только программист, в отличие от художника, создает живые картины, объекты которых умеют действовать.
Как вы думаете, почему категорий именно 8?
Возможно, дело в том, что каким бы сложным не было поведение объекта, оно состоит из набора простых действий 8 типов:
движений: 
изменений внешности: 
создания звуков: 
рисования: 
сенсорного восприятия событий:
операций мышления:
перемены свойств и памяти:
контроля за своими действиями: 
Если вы знаете, какой тип действий должен сделать спрайт или сцена, очень легко выбрать подходящую категорию и нужный блок.
Команды выбранной группы отображаются в нижней части выбранного окна:
движение (см. рис. 8),
внешность (см. рис. 9),
звук (см. рис. 10), перо
(см. рис. 11),
контроль (см. рис. 12),
сенсоры (см. рис. 13),
числа (см. рис. 14),
переменные (см. рис. 15).
Рис. 8. Палитра блоков Рис. 9. Внешность
Рис. 10. Звук Рис. 11. Перо
Рис. 12. Контроль Рис. 13. Сенсоры
Рис. 14. Числа Рис. 15. Переменные
4.4 Визуальная грамматика Скретча
Визуальный словарь Скретча состоит из 125 блоков, разбитых на 8 категорий по типу действий объектов.
Визуальная грамматика Скретча реализована через форму блоков команд: нельзя соединить друг с другом команды, форма которых несовместима. Самостоятельные блоки создают последовательности действий объектов, а служебные поставляют им необходимые данные.
Говорить с компьютером на Скретче означает собирать скрипты. Скрипт - это сценарий действий объекта, собранный из блоков словаря Скретч.
Служебные вставляют в окошки других блоков для уточнения их действия.
4.4.1 Самостоятельные блоки
Заголовки
Отвечают на вопрос когда? Эти блоки размещаются в начале каждого скрипта и определяют то событие, которое будет запускать скрипт на выполнение. Все 4 заголовка содержатся в категории контроля:
http://scratch.uvk6.info/file-cabinet/flagok.gif?attredirects=0
Стеки
Стеки (от англ. stack — стопка) имеют выемку сверху и выступ снизу для соединения в "стопку". Отвечают на вопрос: что сделать? В Скретче 75 стеков, они есть во всех категориях, кроме операторов. Без стеков, как и без заголовка, собрать скрипт нельзя, т.к. они формируют действия объектов. Большинство стеков имеют окна для записи в них необходимых чисел и слов, вставки служебных блоков:http://scratch.uvk6.info/file-cabinet/stekPram3.gif?attredirects=0http://scratch.uvk6.info/file-cabinet/stekPram3.gif?attredirects=0
Вместо указанных по умолчанию чисел и слов можно написать другие, выделив эти значения указателем мыши:
С-блоки
Пять блоков категории контроля имеют форму буквы C и один - буквы Е. В середину этих блоков, которые еще называют обертками, помещают последовательности других блоков. С-блоки создают циклы и ветвления.
Заглушки
Их называют заглушками, потому что эти блоки категории контроля останавливают ("глушат") работу одного скрипта - 
или всех скриптов проекта - 
. Часто заглушку добавляют во внутрь С-блока, чтобы останавливать скрипт при определенных условиях:
В простых программах заглушки может и не быть.
Блоки с параметрами
| Любая программа нуждается в данных, как человек в еде. Данные, которые также называют параметрами, уточняют действие блоков, например, указывают число шагов или содержат фразу для ее вывода на сцене проекта. Большинство блоков имеют окошки для данных. В эти окна можно записывать числа и слова, а также вставлять служебные блоки и целые конструкции служебных блоков
4.4.2 Служебные блоки В Скретче два вида служебных блоков: репортеры и логические.
 Репортеры
Они похожи на репортеров газет и журналов - собирают важные числа и слова для других блоков. Многие репортеры и сами имеют окошки прямоугольной и овальной формы для добавления в них данных.
 Логические блоки
Эти блоки имеют форму шестиугольников. Нетрудно догадаться, что их помещают в шестиугольные окна. Они содержат логические значения (истина или ложь). В Скретче можно легко конструировать сложные логические условия, устанавливая логические блоки друг в друга.
|
Практически все управление системой сосредоточено в верхней части экрана. Главное меню, выполнено в виде горизонтальных кнопок.
Кроме них отдельно выделены кнопки переключения режима поворота спрайтов, панель инструментов, а также кнопки запуска и остановки скриптов.
Спрайты и сцены можно удалять (нажатие на правую кнопку мыши вызывает появление меню) или дублировать: создавать копии существующих объектов. Поведение каждого объекта определяется его программой – скриптом.
Костюм – это внешний вид объекта, он может меняться. Например, у Кошки мы видим два Костюма - это две позы, когда она как бы идет:
Меняя Костюмы по очереди мы получаем анимацию идущей Кошки.
Перейдем на закладку скрипты. Скрипт такой анимации будет выглядеть, например, вот так:
Этот скрипт описывает цикл в котором по очереди сменяется внешний вид Кошки. Чем больше костюмов будет сменяться по очереди, тем плавнее будет анимация.
5. Особенности программирования в среде Scratch
Блочное программирование. Для создания программ в Scratch, нужно просто совмещать графические блоки вместе в стеках. Блоки сделаны так, чтобы их можно было собрать только в синтаксически верных конструкциях, что исключает ошибки. Различные типы данных имеют разные формы, подчеркивая несовместимость. Можно сделать изменения в стеках, даже когда программа запущена, что позволяет больше экспериментировать с новыми идеями снова и снова.
Манипуляции данными. Со Scratch можно создать программы, которые управляют и смешивают графику, анимацию, музыку и звуки. Scratch расширяет возможности управления визуальными данными, которые популярны в сегодняшней культуре.
Совместная работа и обмен. Сайт проекта Scratch предлагает вдохновение и аудиторию: можно посмотреть проекты других людей, использовать и изменить их картинки и скрипты, и добавить ваш собственный проект.
Scratch предлагает низкий пол (легко начать), высокий потолок (возможность создавать сложные проекты) и широкие стены (поддержка большого многообразия проектов). В работе со Scratch уделяется особое внимание простоте, иногда даже в ущерб функциональности, для большей понятности.
Сама идеология Scratch позволяет использовать при обучении современные методики и технологии обучения, такие как проблемный подход и метод проектов. После изучения основных конструкций языка и возможностей среды можно работать над задачей по созданию и разработке собственного проекта.
Данная технология обучения призвана стимулировать учащихся к освоению возможностей языка программирования, изучению предмета «Информатика и ИКТ» и сопутствующих естественно - математических наук, подчеркивая их практическую значимость. Scratch предоставляет пользователю разнообразные средства работы с мультимедийными ресурсами, что вызывает интерес у учащихся, способствует развитию положительной мотивации к освоению наук в целом.
6.Сохранение программного продукта Scratch
Существует два способа сохранения готового файла, созданного в среде Scratch:
Первый способ сохранять файлы, созданные в среде Scratch (которые имеют расширение .sb), как исполняемые файлы, нужен, чтобы их можно было запускать на компьютере, как обычные программы.
Для этой цели существует специальная программа, которая называется ChirpCompiler. Её можно скачать по адресу: http://www.chirp.scratchr.org/dl/ChirpCompiler-setup.exe
С помощью этой программы, можно сохранять свои программные продукты. И тогда их можно будет исполнять даже на том компьютере, на котором не установлен Scratch!
Итак, после запуска установленной на вашем компьютере программы ChirpCompiler, нужно выбрать тот проект в Scratch , который вы собираетесь преобразовать в исполняемый файл. Затем нужно выбрать для неё иконку и нажать на командную кнопку ОТКРЫТЬ. Далее происходит преобразование программы в исполняемый файл, который будет запускаться по нажатию на выбранную иконку в любом компьютере.
Таким образом, я сделал исполнимыми файлами два своих программных продукта: «Урок математики под водой» и «Игра на реакцию».
Заключение.
Перечислим особенности Scratch, позволяющие эффективно использовать его на начальном этапе обучения программированию и информационным технологиям.
Для того чтобы дети эффективно осваивали знания в новой области, необходимо наличие мотивации. А мотивация учебной деятельности возникает, если они чувствуют личную заинтересованность в приобретении знаний для достижения своей цели. Scratch позволяет создавать проекты, которые интересны различным возрастным группам от 8 до 16 лет и старше – интерактивные презентации, мультфильмы, компьютерные игры, программы-тренажеры с использованием графики и мультимедиа.
При создании программ в Scratch не требуется написания текстов программ на формализованных языках программирования, так как здесь предоставлены все необходимые графические средства для изображения данных и структур управления. Совмещая графические блоки, можно создать программу и запустить ее на выполнение в той же самой среде Scratch.
Для облегчения процесса создания программы разработчики реализовали защиту системы от синтаксических ошибок. То есть при совмещении графических блоков можно получить только синтаксически правильные конструкции.
Широкие возможности манипуляции с визуальными данными развивают навыки работы с мультимедиа информацией, облегчают понимание принципов выполнения алгоритмических конструкций и отладку программ. Наличие операторов «идти в указатель мыши», «повернуться к указателю мыши», «если край, оттолкнуться» и так далее позволяет создавать динамичную графику детям, еще не владеющим математическим аппаратом манипулирования графическими объектами в координатной системе.
Использование шаблонов картинок и звуков из существующих библиотек, создание собственных файлов, выполнение таких операций с файлами проектов, как Сохранить, Открыть, Создать, позволяет ученикам быстро освоить работу с файловой системой и стандартными приложениями.
Получение навыков общения в IT-сообществе, умения провести преобразование ил редактирование существующего проекта, изменить картинки и скрипты в проектах других людей и добавить их в свой собственный проект путем совместной работы и обмена через сеть «интернет» создает условия для подготовки человека к активной жизни в информационном обществе.
Основываясь на вышеперечисленном, я считаю, что использование современных инноваций в области визуально - интуитивного программирования в среде Scratch возродит интерес к программированию, а также привлечёт учащихся к изучению естественно-математических наук.
Источники.
Белова Г.В. Программирование в среде ЛОГО. Первые шаги. – М.: Солон, 2007
Великович Л., Цветкова М. Программирование для начинающих. – М.: Бином, 2007
Еремин Е.А. Газета «Информатика». Среда Scratch – первое знакомство. – М.: Первое сентября, 2008 – №20 (573) – С. 17–24.
Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы. Построение и анализ. 2-е издание, 2007
Красиков И.В., Красикова И.Е. Алгоритмы. Просто как дважды два. – М.:ИКФ «ЭКСМОС», 2006
http://ru.wikipedia.org/wiki/
http://letopisi.ru/index.php/
http://scrаtch.mit.edu/
http://www.chirp.scratchr.org/dl/ChirpCompiler-setup.exe
Получите свидетельство
Вход
Научно-исследовательская работа по информатике на тему «Интуитивное программирование» (0.36 MB)
0
10370
949
Нравится
1
