Структура Лого подчинена методической системе, позволяющей последовательно вводить новые понятия, формировать умения и навыки операционного стиля мышления. Среди достоинств этого языка выделяем такие, как близость синтаксиса к естественному языку, приспособленность к интерактивному режиму работы, ориентация на формирование самых общих представлений о программировании, наличие системы графических примитивов, возможность использования процедур, позволяющих реализовать идеи структурного программирования. Наличие в Лого присущих всем алгоритмическим языкам арифметических и логических операций, большого количества стандартных функций позволяет перейти на заключительном этапе обучения к более сложным элементам программирования.
Лого–среды позволяют совершенно в новом ракурсе взглянуть на преподавание основ программирования. Являясь прекрасным образцом мультимедийных сред, адаптированных для обучения, они позволяют организовать обучение программированию на основе математических задач, а на этапах мультипликации: от разработки сценария до “оживления” и озвучивания персонажей. В них не только сохранены и расширены возможности изучения основных алгоритмических конструкций (ветвления, различные циклы, организация диалога), но и имеется разнообразный спектр атрибутов увлекательного программирования различных вычислительных задач. [Иванова Л.В, Юрзанова Т.К.]
Тема "Алгоритмизация" в школах РФ изучается с 5-х по 11 класс. В 5-х - 7-х классах учащиеся знакомятся с основными алгоритмическими конструкциями.
Обучение строится на последовательности решаемых задач, которые подбираются по следующим принципам:
1. От простого к сложному;
2. Новизна;
3. Наследование.
Алгоритмические конструкции вводятся по мере необходимости при решении конкретных задач.
Например, при изучении циклических алгоритмов вначале дается построение многоугольников, увеличивая количество их сторон, и, подводя к мысли, что, чем больше сторон у многоугольника, тем он больше напоминает окружность. Затем учащиеся приходят к выводу, что, используя линейный алгоритм такой многоугольник построить невозможно, необходимы новые знания.
Как итог изучения темы "Алгоритмизация" в среде LOGO, в 7-ом классе несколько уроков отводится для анимации. В этом разделе внимание учащихся акцентируется на работе в программном режиме, закрепляются навыки работы с процедурами и другими алгоритмическими конструкциями. Рисуя, учащиеся не только усваивают алгоритмические конструкции и их реализацию в различных средах, но и лучше понимают ЭВМ как формального исполнителя и то, что из принципа формального исполнения следует, что ни исполнитель, ни ЭВМ не могут совершать ошибок. Все ошибки (синтаксические, семантические и логические) совершает человек. Так как в 8-х - 11-х классах школьники уже знакомы с алгоритмическими конструкциями, преподавание можно вести от теории к практике, дополняя данные ранее определения алгоритмов, и изучать их реализацию на языке программирования.
Технология решения вычислительных задач
Под процессами решения вычислительных задач на ЭВМ надо понимать совместную деятельность человека и компьютера. Условно данный процесс можно представить в виде нескольких последовательных этапов. На долю человека приходятся этапы, связанные с творческой деятельностью-постановкой, алгоритмизацией и программированием задач, анализом результатов, а на долю компьютера - этапы обработки информации в соответствии с разработанным алгоритмом.
Рассмотрим, из чего складывается процесс решения вычислительных задач на ЭВМ, какие пройти этапы, чтобы достичь конечной цели – решить задачу. Следует заметить, что приведенные ниже последовательность действий ориентирована на решение задач любой сложности. Для простейших задач некоторые этапы, возможно, не понадобятся. Для более сложных задач некоторые этапы могут существенно усложниться
Этапы решения задачи на ЭВМ
| 1. Постановка задачи 2. Математическая формализация (описание задачи) 3. Построение алгоритма | Работа без применения ЭВМ |
| 4. Составление программы на языке программирования 5. Отладка и тестирование программы 6. Проведение расчетов и анализ результатов | Работа на ЭВМ |
Первый этап – постановка задачи
На этом этапе участвует только человек, который хорошо представляет предметную область задачи. Он должен четко определить цель задачи, на основании анализа имеющейся информации, привести описание каждого исходного данного и указать место его хранения, дать словесное описание содержания задачи и предложить общий подход к ее решению.
Второй этап – математическая формализация описания задачи
Этот этап выполняет человек, способный разработать математическое описание поставленной задачи. Целью этого этапа – создать такую математическую модель решаемой задачи, которая может быть реализована в компьютере. Существует целый ряд задач, где математическая постановка сводится к простому перечислению формул и логических условий.
Третий этап – построение алгоритма
На основе математического описания необходимо разработать алгоритм решения. Чаще всего алгоритм изображается в виде блок-схемы с четко определенной последовательностью действий. Алгоритм следует составлять, используя обозначения переменных и избегая конкретных значений констант. Алгоритм должен быть понятным любому пользователю и быть пригодным для решения задач.
Четвертый этап – программирование
Этот этап выполняет пользователь, умеющий программировать. Программа – это представление алгоритма с помощью специальных символов, воспринимаемых компьютером. Составление программы обеспечивает возможность физической реализации алгоритма и соответственно поставленной задачи. Во многих задачах при программировании на алгоритмическом языке часто пользуются заменой блока алгоритма на один или несколько операторов.
Пятый этап – отладка и тестирования программы
При выполнении первых этапов часто бывают допущены ошибки. Тестовая задача (тест) или контрольный пример – это совокупность исходных данных, на основании которых заранее определяются значения выходных данных. Программа и исходные данные тестовой задачи вводятся в оперативную память компьютера. Результаты решения сравниваются с полученными расчетами значениями. По результатам сравнения пользователь делает вывод: программа работает правильно, если результаты совпали, в противоположном случае в программе есть ошибки. Ошибки надо найти, вновь рассчитать тестовую задачу, и так до тех пор, пока не будет обеспечено полного совпадения результатов.
Шестой этап – проведение расчетов и анализ результатов
После устранения всех ошибок, выявленных тестовой задачей, можно перейти к получению результатов решения поставленной задачи. Подготавливаются исходные данные этой задачи и вводятся в ЭВМ. Полученные в результате решения выходные данные анализируются постановщиком задачи. На основании этого анализа вырабатываются соответствующие решения, рекомендации, выводы и т. д.
Рассмотренные этапы процесса решения вычислительных задач на ЭВМ позволяют определить роль человека и компьютера в этом процессе. Все сказанное выше характеризует давно сложившийся и устоявшийся подход к процессу решения вычислительных задач, когда основную творческую работу и работу, связанную непосредственно с программированием, выполняет человек, а компьютер участвует только как вспомогательное средство.[Жигорев А.Н, Макарова Н.В., Путинцева М.А.]
ГЛАВА 2. Решение вычислительных задач в среде Лого Миры
2.1. Описание возможностей среды Лого Миры 2.0
Эту версию известной программы Лого Миры можно назвать мультимедийное Лого, а также - Интернет-Лого. Прежние возможности Лого Миров теперь дополнены новейшими технологиями, предоставляемые современными мультимедиа-компьютерами. В частности, можно вставлять в работы фрагменты аудио - и видео-записей, QuickTime-звуки и фильмы. Работу, сделанную в ЛогоМирах 2.0, можно легко "опубликовать" в Интернет. Специальное приложение (Web-плеер) позволит посетить страницу проекта прямо в сети через браузер. С момента своего рождения в 1967 году в Лаборатории Искусственного Интеллекта Массачусетского технологического института язык программирования Лого, сохраняя, неизменными свои основные черты, постоянно развивается и совершенствуется. Особенно популярен Лого как начальный язык программирования. Благодаря таким его качествам как доступность языка, быстрое написание программ, наглядность, т.е. к составлению программ учащийся может приступить, в начале обучения. Однако Лого используют и профессиональные программисты.
Язык системы Лого Миры представляет собой неформальное описание языка программирования Лого. Язык Лого, как и большинство языков программирования, имеет много диалектов. Примитивы Лого Миры включает в себя описание всех примитивов (основных команд и операций) языка Лого.
Понятия, которыми можно манипулировать в среде Лого Миры
Объекты: проекты, листы проекта, черепашки, рабочее поле, текстовые окна, кнопки, бегунки, формы, рисунки, звуковые фрагменты, внешние мультимедиа объекты.
Общие свойства объектов: цвет, размер, положение на Рабочем поле. Приватные свойства объектов – в зависимости от типа. Например, Рабочее поле может занимать часть экрана (режим разработки) или весь экран – (режим демонстрации).
Действия объектов: создавать, удалять, менять свойства (передвигать, менять цвет, размер и т.п.). Все общие действия могут выбираться визуально на панели инструментов или описываться программно. Встроенный редактор для создания рисунков, встроенный редактор для создания звукового фрагмента.