Дипломная работа: Методика преподавания темы "Программирование в среде Scratch" учащимся начальной школы

Отметим, что в среде Scratch пока отсутствуют такие важные компоненты языка вообще и объектно-ориентированного языка в частности, как процедуры и функции, передача параметров и возвращение значений (кроме как через глобальные переменные), рекурсия, определение классов объектов, наследование и полиморфизм, обработка исключений, текстовый ввод и файловый ввод и вывод. Однако не вызывает сомнений, что в ближайшем будущем язык пополнится этими и, вероятно, некоторыми другими компонентами. Как мы видим, Scratch действительно имеет богатые возможности. При этом для начала его изучения не требуется ничего (на первых порах), кроме умения читать, поскольку программа составляется из готовых цветных блоков. Этому уровню соответствуют практически все первоклассники.

Одной из важнейших особенностей проекта Scratch является большое постоянно действующее сообщество пользователей. Собственные разработки можно выкладывать в интернет и затем просматривать их на любом компьютере, где установлена Java (или сам Scratch). В настоящее время актуальной является версия Scratch 1.3, поддерживающая кириллицу (и несколько десятков других языков).

Уже в начальной школе дети легко могут освоить такие понятия как «параллельность» и «синхронизация». При этом важным является не «знание» терминологии, но понимание взаимной связи выполняющихся потоков.

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.

Scratch создавался для учащихся начиная от 8 и до 16 лет, но и дети более раннего возраста могут работать в этой среде над проектами вместе с родителями или старшими братьями и сестрами. С другой стороны, даже студенты многих вызов могут использовать Scratch на занятиях в компьютерных классах.

Анализ учебников и учебных пособий показал то, что программирование учащимся начальной школы должно тесно идти с развитием творческого потенциала учащихся. Одним из способов организации учебной деятельности учащихся является метод проектов, где подходящим инструментом для реализации является среда программирования Scratch. Так как простота освоения и огромный потенциал отлично сочетаются в одной среде, Scratch, интересен для начального уровня изучения программирования.

2. Методика преподавания темы «Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы

2.1 Специфика обучения младших школьников программированию в среде Scratch

В настоящее время информатику начинают изучать уже в начальной школе. Возникает вопрос: можно ли в начальной школе детей обучать алгоритмизации и программированию?

Можно, но при соблюдении следующих условий:

·  для решения алгоритмических задач выбрана понятная и интересная ученикам предметная область;

·  программная реализация учебной среды программирования имеет дружественный пользовательский интерфейс;

·  для создания алгоритма решения задачи используются визуальные средства представления структур данных и структур управления, не требующие запоминания большого количества служебных слов и синтаксических правил записи программы.

Такая программная среда, в основе которой лежит язык программирования Scratch, была разработана группой ученых из Массачусетского технологического института (MIT). Создавая этот язык, ученые поставили более широкую задачу, чем научить учеников младших классов программированию. Основная идея проекта (http://scratch.mit.edu) – 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 мультфильмов, демонстрационных роликов, программ-тренажеров, 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 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 для старшеклассников и студентов (правда, в большей степени для непрофильных специальностей).

Программа на языке Scratch представляет собой скрипт (сценарий), созданный путем подбора и совмещения графических блоков, представляющих данные и структуры управления. Причем данные имеют мультимедийную природу, то есть ученик может создавать рисунки, музыку, оперировать с числовой и графической информацией.

Перечислим особенности Scratch, позволяющие эффективно использовать его на начальном этапе обучения программированию и информационным технологиям.

1)  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.

2)  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.

3)  Для облегчения процесса создания программы разработчики реализовали защиту системы от синтаксических ошибок. То есть при совмещении графических блоков можно получить только синтаксически правильные конструкции.

4)  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.

5)  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.

6)  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. Как было отмечено, возрастной диапазон пользователей Scratch достаточно широкий.

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.

Опыт работы аспирантов И.Г. Семакина с учащимися начальной школы показывает, что после 6–8 часов учебных занятий с преподавателем дети выходят на индивидуальную самостоятельную работу над проектами. При этом они с большим энтузиазмом относятся к публикации своих разработок в Сети, отслеживают интерес Scratch-сообщества к своим проектам. Кроме того, после двух недель работы ребята уверенно пользуются как самой средой Scratch, так и сопутствующими инструментами – графическим редактором, операционной системой Windows (уверенно оперируют с графическими и звуковыми файлами), программой Проводник и интернет – браузерами: Internet Explorer и Firefox Mozilla.

Количество объектов в одном проекте увеличивается от 1–2 до 5–10, соответственно увеличивается размер и сложность скриптов. Самое интересное – это то, что появляется мотивация к изучению новых возможностей Scratch, которые осваиваются самостоятельно, без участия педагога. 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. Наблюдая за развитием проекта Scratch и деятельностью школьников, можно отметить, что мы имеем дело с новой формой обучения. Педагоги, обратившись к миру мультимедиа и программирования, выпускают ученика в информационную среду творчества и познавательной деятельности, а дети кроме предметных знаний приобретают качества, необходимые каждому человеку для успешной жизни и профессиональной карьеры.

2.2 Методические рекомендации

На основе анализа учебников и возможностей программы нами сделан вывод, что обучение учащихся начальной школы программированию в среде Scratch должно проходить поэтапно, от простого к сложному. Для большего понимания того, как устроена программа, учащимся, на начальном этапе нужно привести пример из жизни. Таким примером может служить конструктор Лего, в котором фигуры и конструкции собираются из различных частей – кубиков, что в свою очередь показывает необходимость подбора правильных кубиков, так как если это не учитывать, то нужную фигуру или конструкцию мы не получим. Также учащимся легче понять понятие «алгоритм» из примера – инструкции по сборке.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10