История возникновения и основные компоненты системы обучения программированию.

1.2 Методическая система обучения программированию

Преподавание основ программирования наследует все дидактическое богатство отечественной педагогики урочную систему, домашние задания, лабораторную форму занятий, контрольные работы и т. п. Все это приемлемо и на уроках по информатике.
Структура понятия МСО включает: цели, содержание, средства, формы и методы.
Глобальная цель общего образования - всестороннее развитие личности. Главным компонентом личности, который формируется в процессе обучения, является опыт.
Содержание и структура общего образования определяется 2-мя факторами:
1. совокупная структура предмета обучения (знания);
2. структура обобщенной деятельности (деятельность). Т.е. возникает вопрос чему обчать, знаниям или деятельности? Что приоритетно?
Важнейшая особенность постановки курса информатики на базе КВТ это систематическая работа учащихся с ЭВМ. Поэтому учебные фрагменты на занятиях информатики можно классифицировать по объему и характеру использования ЭВМ. Так, выделяют три основных вида использования кабинета вычислительной техники: демонстрация, фронтальная лабораторная работа и практикум [18].
Одним из актуальных методов обучения различным предметам является метод проектов, который применительно к обучению информатике может с успехом использоваться как на пропедевтическом этапе обучения, так и в старших звеньях образования.
Средства обучения бывают: словесные (живое слово, аудиозапись, печатное слово), образные (иллюстрация, макеты, схемы, натуральные объекты), орудийные (компьютер, аудио-видеотехника, лабороторно-техническое оборудование, материалы, инструменты и т.д.).
Образовательная и развивающая цель обучения программированию - дать каждому учащемуся начальные фундаментальные знания основ науки информатики, включая представления о процессах преобразования, передачи и использования информации и на этой основе - раскрыть учащимся значение информационных, а также роль информационной технологии и вычислительной техники в развитии современного общества. Вооружить умениями и навыками необходимыми для прочного и сознательного усвоения этих знаний [24].
Практическая цель - внести вклад в трудовую и технологическую подготовку учащихся.
Воспитательная цель обеспечивается мировоззренческим воздействием, которое оказывает осознание возможностей и роли вычислительной техники и средств информационных технологий в развитии общества и цивилизации в целом
Ни одна из основных целей обучения не может быть достигнута изолированно друг от друга, они прочно взаимосвязаны.
Формулирование конкретных целей обучения - очень непростая задача. Философское толкование понятия цели: "Цель - идеальное, мысленное предвосхищение результата деятельности. Цель направляет и регулирует человеческую деятельность".
Проецирование конкретных целей должно основываться на анализе фундаментальных основ науки информатики, ее положения среди других наук. А так как эти основы продолжают пребывать в состоянии становления и развития, это приводит к небесспорным и неоднозначным их оценкам. Однако только научно обоснованный выбор цели дает возможность сформировать адекватный учебный материал, который при использовании эффективных методов обучения и позволит достичь выполнения тех задач, которые ставятся перед преподаванием информатики [17].
Метод это способ, путь достижения цели. Форма наружный вид, внешнее очертание.
Формы обучения: Основные урок; Дополнительные лекции, экскурсии; Вспомогательные кружки, клубы, факультативы. Основной формой организации является урок, на основе кот организуется классно урочная система. Ее признаки: постоянный состав учебных групп; строгое определение содержания обучения; определенное расписание занятий; сочетание индивидуальной и коллективной работы; ведущая роль учителя; систематическая проверка и оценка знаний.
Классификацию уроков: уроки сообщения новой информации; уроки развития и закрепления; уроки проверки; комбинированные уроки.
Фрагменты уроков информатики можно классифицировать: демонстрация, фронтальная лабораторная работа и практикум.
Демонстрация. Используя демонстрационный экран, учитель показывает различные учебные элементы содержания курса.
Лабораторная работа. Все учащиеся одновременно работают на своих рабочих местах с программными средствами, переданными им учителем.
Практикум. Учащиеся получают индивидуальные задания учителя для протяженной самостоятельной работы.
Классификация методов обучения: организации и осуществления познавательной деятельности; стимулирования учебной деятельности; контроль учебно-познавательной деятельности;
Одним из наиболее перспективных современных методов обучения, является метод проектов.
При правильном формулировании заданий учащийся очень скоро обнаруживает состояние власти над "умной машиной". Это придает ему уверенности, и появляется стремление поделится своими знаниями с теми, кто ими не обладает. Возникает благодатная почва для воссоздания на уроках по информатике такой организации обучения и контроля знаний, при которой определяемые учителем наиболее успешно работающие учащиеся начинают выполнять роль помощников учителя. Возникающая при этом демократическая система отношений сплачивает коллектив в достижении общей учебной цели, а фактор обмена знаниями, передачи знаний от более компетентных менее компетентным начинает выступать как мощное средство повышения эффективности учебно-воспитательного процесса и интеллектуального развития учащихся [34].
Важный обучающий прием, который может быть особенно успешно реализован в преподавании раздела программирования, - копирование учащимися действий педагога. Принцип "делай как я!", известный со времен средневековых ремесленников, при увеличении масштабов подготовки потерял свое значение, ибо, вмещая в себя установки индивидуального обучения, стал требовать значительных затрат временных, материальных и кадровых ресурсов. Возможности локальной сети КВТ, наличие демонстрационного экрана позволяет во многих случаях эффективно использовать идею копирования в обучении, причем учитель получает возможность одновременно работать со всеми учащимися при кажущемся сохранении принципа индивидуальности.
Специфические особенности учебного продукта в разделе алгоритмизации и программирования курса информатики - программы для ЭВМ - позволяют эффективно использовать готовый программный модуль, изготовленный квалифицированным программистом, для всевозможных обучающих экспериментов.
Например:
а) модуль запускается учащимися с различными исходными данными, а получаемые при этом результаты анализируются;
б) учитель вводит в модуль ряд искусственных ошибок, предлагая ученику отыскать их и исправить;
в) в модуле "урезаются" некоторые из возможностей, которые ученик должен восстановить и сравнить затем результат своей работы с образцом.
При этом не следует забывать, что конечный замысел образовательного процесса заключается в том, чтобы от принципа "Делай как я!" осуществлялся переход к установке "Делай сам!".
Традиционные формы организации учебного процесса плохо способствуют развитию коллективной учебной деятельности учащихся, при которой:
- цель осознается как единая, требующая объединения усилий всего коллектива;
- в процессе деятельности между членами коллектива образуются отношения взаимной ответственноти;
- контроль за деятельностью частично (или полностью) осуществляется самими членами коллектива.
Урок не является единственно целесообразной формой организации учебной работы по курсу информатики. Одним из направлений поиска решения этой проблемы является деятельностный подход к обучению и, в частности, так называемый метод проектов, который применительно к обучению информатике (говоря точнее - обучению компьютерной технологии) может с успехом использоваться как на пропедевтическом этапе обучения, так и в техникуме.
Проектом может быть и компьютерный курс изучения определенной темы, и логическая игра, и макет лабораторного оборудования, смоделированный на компьютере, и тематическое общение по электронной почте и многое другое. В простейшем случае (как, например, при использовании этого метода в начальной школе), в качестве "сюжетов" для изучения компьютерной графики привлекаются задачи проектирования рисунков животных, строений, симметричных узоров и т.п.
Обязательным компонентом процесса обучения является контроль, или проверка результатов обучения. Суть проверки результатов обучения состоит в выявлении уровня освоения знаний учащимися, который должен соответствовать образовательному стандарту по учебной дисциплине.
Принципиальным новшеством предусматриваемой стандартом по информатике процедуры оценивания уровня обязательной подготовки учащихся является то, что в основу процедуры оценки кладется критериально-ориентированная система, основанная на использовании системы "зачет"-"незачет". В то же время, для оценки достижений школьника на уровне, превышающем минимальные требования стандарта, целесообразно использовать аналог традиционной (нормированной) системы. В соответствии с этим проверка и оценка знаний и умений школьников должна вестись на двух уровнях подготовки: обязательном и повышенном. При этом возможны различные технологии такого контроля: включение в текущую проверку заданий обоих уровней, разделения этих видов контроля в процессе обучения и на экзамене [14].
Компетентный учитель должен знать и уметь применять методологию продуктивного обучения в своей деятельности. Выбор методов обучения определяется особенностями учебного курса, целью урока, озможностями учащихся
Методы продуктивного обучения.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОБУЧЕНИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЮ СТУДЕНТОВ ТЕХНИКУМОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ 8
1.1 История возникновения и основные компоненты системы обучения программированию 8
1.2 Методическая система обучения программированию 21
1.3 Проблемы и особенности современного обучения программированию в техникуме 30
2. ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТРУКТУРНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ В ТЕХНИКУМЕ 36
2.1 Принципы структурной алгоритмизации 36
2.2 Выбор подхода к преподаванию структурного программирования и особенности его методического обеспечения 37
2.3 Анализ возможности бейсик системы и ее применение в учебном процессе 44
3. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ОБУЧЕНИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЮ СТУДЕНТОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ В ТЕХНИКУМЕ В СИСТЕМЕ НЕПРЕРЫВНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ШКОЛА-ТЕХНИКУМ-ВУЗ» 48
3.1 Разработка методического обеспечения для самостоятельной работы 48
3.1.1 Разработка вариантов заданий на самостоятельную работу 49
3.1.2 Разработка методического пособия по структурной алгоритмизации 50
3.2 Разработка программы курса Visual Basic 51
3.3 Разработка внеклассных мероприятий 70
РЕКОМЕНДАЦИИ 84
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100
ЛИТЕРАТУРА 102
ПРИЛОЖЕНИЯ 105



ВВЕДЕНИЕ

В последние годы курс в техникуме "Основы информатики и вычислительной техники" (ОИВТ) вышел на качественно новый этап своего развития. Во-первых, более-менее унифицировался набор вычислительной техники. Это комплекты ЭВМ: Электроника-УКНЦ, Корвет, КУВТ-86, IBM PC. Во-вторых, создано ориентированное на учебные цели программное обеспечение для этих КУВТ. В-третьих, Бейсик перестал быть основным средством в руках преподавателя информатики. Но, может быть, самое главное то, что изменился взгляд на то, что понималось под компьютерной грамотностью. Десять лет назад, в начале внедрения ОИВТ в техникумы, под компьютерной грамотностью понималось умение программировать. Сейчас уже практически всеми осознано, что информатика в техникуме не должна быть курсом программирования. Большая часть пользователей современных персональных компьютеров (ПК) н программирует и не нуждается в этом. Сегодня созданы обширные программные средства компьютерных информационных технологий (КИТ), позволяющих работать с ЭВМ непрограммирующему пользователю. Поэтому минимальным уровнем компьютерной грамотности является овладение средствами компьютерных информационных технологий.
Однако ошибочно было бы ориентировать курс ОИВТ только на практическое освоение работы с текстовыми редакторами, электронными таблицами, базами данных и пр. Тогда информатика быстро бы потеряла значение как самостоятельная учебная дисциплина.
Изучение ОИВТ в школе должно преследовать две цели: общеобразовательную и прагматическую. Общеобразовательная цель заключается в освоении учащимся фундаментальных понятий современной информатики. Прагматическая - в получении практических навыков с аппаратными и программными средствами современных ЭВМ. Курс информатики в техникуме содержательно и методически должен быть построен так, чтобы обе задачи - общеобразовательная и прагматическая - решались параллельно.
Области применения ЭВМ можно классифицировать следующим образом. Во-первых следует различать две линии:
1) инструментальная;
2) кибернетическая.
Инструментальная линия, в вою очередь делится на два направления:
1.1. Инструментальные средства для непосредственной работы пользователя с информацией. Сюда относятся популярные средства компьютерных информационных технологий: редакторы (текстовые, графические, музыкальные), базы данных, электронные таблицы.
1.2. Инструментальные средства для разработки программ. Это системы программирования на базе универсальных языков программирования. Кроме того, сюда следует отнести инструментальные системы для разработки специализированных программ, например, обучающих программ, программных средств САПР, программ управления в реальном времени и пр.
В кибернетической линии также можно различить два направления:
2.1. Применение ЭВМ для управления различными объектами и процессами.
2.2. Применение ЭВМ для моделирования различных процессов и явлений.
В курсе информатики ученики в большей или меньшей степени должны получить представление о каждом из названных приложений ЭВМ.
Важное есто в общеобразовательной части курса информатики занимают алгоритмизация и программирование. Программирование напрямую связано с направлением 1.2., а при решении задач кибернетической линии широко применяется алгоритмический подход.
Наиболее популярным у пользователей ЭВМ является направление
1.1. Освоение учениками средств КИТ должно быть первой практической задачей в курсе ОИВТ. Умение программировать не является решающей составляющей компьютерной грамотности, но через весь курс проходит понятие алгоритма, которое практикуется следующим образом: алгоритм - последовательность команд управления исполнителем. Поэтому приемы работы со средствами КИТ рассматриваются как алгоритмы, строящиеся в рамках соответствующей системы команд.
В настоящее время существует несколько подходов к преподаванию основ программированию в техникуме. Один из них - преподавание языков программирования высокого уровня на базе конкретной системы программирования, рассмотрен в данной дипломной работе.
Цель - анализ методических особенностей обучения программированию студентов технических специальностей техникумов.
Объект исследования обучение программированию в техникуме.
Предмет исследования система обучения программированию студентов технических специальностей в техникуме.
Задачи исследования:
1. Изучить литературу по рассматриваемой теме.
2. Рассмотреть теоретико-методологические особенности системы обучения программированию
3. Анализ особенностей методического обеспечения программирования в техникуме
4. Разработка и практическая реализация методического обеспечения, программы курса и внеклассных занятий по программированию в техникуме.
5. Разработка рекомендаций.


1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОБУЧЕНИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЮ СТУДЕНТОВ ТЕХНИКУМОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

1.1 История возникновения и основные компоненты системы обучения программированию

Информатика была введена во все типы школ с 1 сентября 1985г. под названием «Основы информатики и вычислительной техники» (ОИВТ). Предмет преподавался в двух старших классах. В начале 50-х г появились первые ЭВМ. После этого началось бурное развитие программирования. Посл появления ЭВМ в научно-исследовательских учреждениях стали возникать разновозрастные группы учащихся по изучению начал программирования для ЭВМ. На этом этапе были сделаны выводы, что детей можно обучать программированию [3]. Толчком к созданию первых программ по курсу программирования для средних школ послужило появление в начале 1960-х гг. школ с математической специализацией, предусматривающих подготовку вычислителей-программистов. В 1961г. Министерство просвещения утвердило первый вариант документации для школ с математической специализацией: программы по общему курсу математики, а также специальным учебным предметам: «Математические машины и программирование», «Вычислительная математика» («Приближенные вычисления»). Развитие школ со специализацией в области программирования сыграло важную роль: оно возбудило поток публикаций и методических разработок, посвященных вопросам преподавания программирования школьникам. Широкое распространение в эти годы имели подготовленные для школ с математической специализацией учебные пособия, по системе программирования [7]. Одна из наиболее перспективных линий развития фундаментальных основ школьной информатики получила развитие с начала 60-х годов в связи с экспериментами по обучению учащихся элементам кибернетики. У истоков этого направления стоял Леднев. К середине 70 г. удалось добиться введения курса ОСНОВЫ КИБИРНЕТИКИ объемом 140 часов. Еще одним немаловажным этапом стало внедрение факультативных курсов (программирование, вычислительная математика) в 1966г. Но они не получили широкого распространения, причинами стали отсутствие ЭВМ и неподготовленностю учителей. В начале 70 начала развиваться система подготовки на базе УПК. УПК были хорошо оснащены и обладали подготовленными кадрами. 60-70 г. сформулированы основные компоненты алгоритмической культуры: Понятие алгоритма и его свойства, Понятие языка описания алгоритмов, Уровень формализации описания, Принцип дискретности, Принцип блочности, Принцип цикличности. Во второй половине 70 с появлением программируемых калькуляторов, было принято решение о внедрении их в процесс обучения. Появление ЭВМ массового использования послужило к созданию 79г программы компьютеризации школы [9].
В начал 60 гг. проводились эксперименты по обучению учащихся элементам кибернетики. Основоположником этих исследований стал Леднев. Он доказывал необходимость включения основ кибернетики в учебный план школы. Кузнецов и Леднев доказали необходимость введения кибернетики в ср школу, причем отдельным предметом. Им удалось добиться включения в середине 70х курса "Основы кибернетики" общим объемом в 140 часов в 9 10 кл. как факультатив. На этом курсе изучалось: Что изучает кибернетика, Представление информации в кибернетической системе, Модели, алгоритмы, Логические преобразователи информации, Программирование для ЦВМ, Информация и ее кодирование. В последствии большинство тем изучаемых в курсе, вошли в число основных компонентов школьного курса информатики. Именно эти основы курса кибернетики создали предпосылки для формирования фундаментальных компонентов современного школьного курса информатики [21].
По мнению Леднева и Кузнецова, общеобразовательное значение основ кибернетики для среднего образования заключалось [5]:
1) кибернетика, вводя понятие об информационных связях способствует формированию представлений о единстве мира;
2) трактовка явлений, процессов, изучаемых с разных сторон учебными предметами, в том числе и кибернетикой, создает у учащихся глубокое, многостороннее, научное представление о мире;
3) изучение кибернетики открывает возможности для более последовательного изложения основных мировоззренческих идей;
4) роль кибернетики в подготовке учащихся к профессиональному обучению определяется тем, что изучение целого ряда практических наук базируется на изучении ее основ.
В основе программирования для ЭВМ лежит понятие алгоритмизации, как процесса разработки и описания алгоритма средствами заданного языка. Еще до появления ЭВМ, представление об алгоритмических процессах давались математикой (теории алгоритмов). Однако с появлением ЭВМ этот сектор стал приобретать самостоятельность. В связи с этим сложились компоненты алгоритмической культуры [17].
Алгоритмизация в широком смысле понимается как набор определенных практических приемов, основанных на навыках рационального мышления об алгоритмах [8].
Основные компоненты алгоритмической культуры:
1. Понятие алгоритма и его свойства.
2. Понятие языка описания алгоритмов.
3. Уровень формализации описания. Уровень формализации зависит от того для кого написан алгоритм.
4. Принцип дискретности (пошаговости) описания.
5. Принцип блочности. Умение расчленять сложную задачу на более простые компоненты.

1. А.П.Ершов. О работах Г.А.Звенигородского по инфоматике. // Проблемы информатики. Новосибирск, 1986, ВЦ СО АН, С. 3-15
2. http://kvant.mccme.ru - Научно-популярный физико-математический журнал "Квант"
3. Городняя Л.В., Касьянов В.Н. Подход к специализации по информатике и программированию в рамках системы непрерывного образования. - Новосибирск, 1995. - 59 с. - (Препр./РАН, Сиб. отд-ние. ИСИ; N 23).
4. Городняя Л.В., Лаврентьев М.М., Марчук А.Г., Чурина Т.Г. Восстановление системы раннего отбора кадров для непрерывной подготовки специалистов по критическим технологиям. Сб.мат.междунар.конф. "Перспективы систем информатики", Новосибирск, 2003. - с. 16-17
5. http://www.intuit.ru - Интернет-Университет Информационных технологий
6. Ершов А.П. Концепция использования средств вычислительной техники в сфере образования (информатизация образования). - Новосибирск, 1990. - 58с. - (Препр. /АН СССР. Сиб. отд-ние. ВЦ; 888)
7. Информатика для техникумов. Материалы ЮНЕСКО. 1996
8. А.Ю.Уваров Чему учить на уроках информатики. М.: Информатика. № 1, 1999
9. Лавров С.С., Слисенко А.О., Цейтин Г.С. Проект плана-программы по специальности "Информатика и системное программирование".- Микро-процессорные средства и системы, N 4, 1985. - С. 20-28 .
10. Рекомендации по преподаванию информатики в университетах: Пер. С англ. - СПб., 2002 - 372 с., http://se.math.spbu.ru.cc2001, http://www.computer.org/education.cc2001
11. http://www.gnu.org/ - Сайт сторонников открытого программного обеспечения.
12. http://www.gotdotnet.ru/student/ImagineCup/IC2007/Default.aspx - Сайт международного чемпионата "Кубок вдохновения" с номинацией "Программные проекты".
13. http://icfpcontest.cse.ogi.edu/ - Сайт международного открытого чемпионата по функциональному программированию.
14. А.П.Ершов. Некоторые субъективные замечания к актуальным проблемам программирования. // Перспективы системного и теоретического программирования. Новосибирск, 1979, ВЦ СО АН, С. 113-127
15. Основы информатики и вычислительной техники. Пробное учебное пособие для средних учебных заведений. Часть первая. Под редакцией А.П.Ершова и В.М.Монахова. М.: Просвещение, 1985, 96 с.
16. Основы информатики и вычислительной техники. Пробное учебное пособие для средних учебных заведений. Часть вторая. Под редакцией А.П.Ершова и В.М.Монахова. М.: Просвещение, 1986, 96 с.
17. Г.А. Звенигордский. ПЕРВЫЕ УРОКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ, 1985
18. Электронный архив академика А.П.Ершова. - http://ershov.iis.nsk.su
19. Страницы истории и мемориальные страницы ИСИ СО РАН. - http://www.iis.nsk.su
20. Специальный выпуск памяти А.П.Ершова. М.: Программирование, 1990, #1 (О человеческом и эстетическом факторах в программировании. Откуда берутся люди, способные создавать надежное программное обеспечение. Компьютеризация школы и математическое образование.)
21. Очерки истории информатики в России / Новосибирск, 1998. - 662 с.
22. История информатики в России: ученые и их школы / Москва, 2003. - 488 с.
23. http://en.wikipedia.org/wiki/Logo_programming_language
24. http://ru.wikipedia.org/wiki/Logo_(язык_программирования)
25. http://www.intuit.ru/department/pl/vb/ - Visual Basic
26. http://www.intuit.ru/department/pl/plpascal/
27. http://www.intuit.ru/department/pl/cpl/ - Язык программирования С
28. http://www.intuit.ru/department/pl/python/ - Python
29. http://www.intuit.ru/department/hardware/paralltech/ Параллельные архитектуры вычислительных систем
30. http://www.intuit.ru/department/security/secbasics/ основы ИБ
31. http://www.intuit.ru/department/internet/js/ - Введение в JavaScript
32. http://www.intuit.ru/department/os/osintro/ - Основы ОС
33. http://www.intuit.ru/department/sa/compilersdev/ - Разработка компиляторов
34. http://www.intuit.ru/department/network/networkbasics/ - Основы сетей передачи данных
35. http://vzshit.net.ru - Сайт заочной школы информационных технологий при ФИТ НГУ, поддержанной НФПК.