Министерство образования Российской Федерации
Уральский государственный педагогический университет
Кафедра информатики и ВТ
Организация изучения основных алгоритмических конструкций в среде Лого Миры
ВЫПУСКНАЯ РАБОТА
Исполнитель: студентка 5 курса
Заочного отделения
Информатики и ВТ
Факультета УрГПУ
Научный руководитель:
Кандидат педагогических наук
Доцент кафедры информатики
и вычислительной техники
Грохульская Наталья Леонидовна
Екатеринбург 2002
СОДЕРЖАНИЕ:
Введение............................................................................................................ 4
Глава 1. Язык Лого и его применение в преподавании информатики........... 7
История появления языка Лого...................................................................... 7
Распространенность Лого-сред в Екатеринбурге........................................... 9
Анализ сред Лого........................................................................................... 10
Основные достоинства и недостатки среды Лого.......................................... 13
Применение Лого в учебном процессе начальной школы............................ 16
Применение Лого для внешкольной работы по информатике..................... 18
Обзор публикаций о применении Лого в учебном процессе школы........... 20
Роль алгоритмизации в базовом курсе.......................................................... 23
Технология решения вычислительных задач................................................ 29
ГЛАВА 2. Решение вычислительных задач в среде Лого Миры................. 32
Описание возможностей среды Лого Миры 2.0............................................ 32
Понятия, которыми можно манипулировать в среде Лого Миры............... 33
Запуск Лого Миров........................................................................................ 34
Графический экран системы Лого.................................................................. 34
Текстовый экран системы Лого...................................................................... 34
Режимы работы............................................................................................... 34
Команды системы Лого.................................................................................. 35
Базовые команды движения и рисования.............................................. 36
Команды цикла (повторения)......................................................................... 37
Построение процедур (подпрограмм)........................................................... 38
Команды изменения переменных................................................................... 39
Команды и процедуры с параметрами.......................................................... 40
Команда выбора (ветвление) в Лого.............................................................. 40
Рекурсия.......................................................................................................... 41
Функция........................................................................................................... 41
II. Команды управления системой............................................................ 41
Запись основных алгоритмических конструкций в среде Лого Миры и их использование для решения вычислительных задач.................................... 43
Понятие алгоритма...................................................................................... 43
Исполнитель алгоритма.............................................................................. 43
Свойства алгоритма.................................................................................... 44
Способы записи алгоритмов....................................................................... 45
Словесный способ записи алгоритмов..................................................... 45
Графический способ записи алгоритмов................................................. 46
Базовые алгоритмические структуры...................................................... 47
Решение задачи с использованием основных базовых структур и операторов языка Лого на примере экологической задачи........................................................ 61
Методические рекомендации.......................................................................... 64
Изучение базовых алгоритмических конструкций в языке Лого в учебном процессе школы........................................................................................... 64
Примерный план разделов курса «Алгоритмизация и решение вычислительных задач»........................................................................................................... 66
Заключение...................................................................................................... 68
Лого – это среда программирования и средство для моделирования различных задач и исследований. Объектами исследований преподавателей и учеников, в этом направлении могут быть их собственные исследования о животных и растениях, о мире психологии, мире физиологии человека, мире биологии клетки, а также химии, физики, математике, изобразительного искусства и других сфер деятельности.
В любой среде программирования реализуются основные алгоритмические конструкции, развивающие алгоритмический стиль мышления, важность которого отмечена Н.М. Амосовым, Н.Н. Моисеевым, А.Н. Лонда и другими учеными.[ ] Ими подчеркивалась необходимость разработки алгоритмов для развития мышления школьников. Они показывали, что с помощью алгоритмов можно не только организовывать мыслительную деятельность, но и описывать процессы.
Алгоритмы возникают не только в ходе описания какого-либо процесса (физического, химического, биологического, математического), но и в управлении, воспитании, во всей социальной сфере жизни человека. Именно это и доказывает необходимость их введения в обучение. Таким образом, алгоритм – это не программа-шаблон, а механизм, согласно которого функционирует, развивается любая самоорганизующая система. Некоторые алгоритмы человек осваивает самостоятельно, другие требуют обучения.
Фундаментальное понятие информатики - «алгоритмизация», имеет большое значение не только в теории информатики, но и в теории самореализации в развитии ученика.
Объем минимального содержания базового курса информатики включает в себя блок «Алгоритмы и исполнители». Алгоритмизация - одно из мощных средств развития мышления учащихся.
Изучать основные базовые конструкции можно по-разному: с помощью исполнителей [ ], специально разработанных учебных алгоритмических языков [ ], реальных языков программирования [ ].
Одно из перекрестных средств знакомства учащихся с основными алгоритмическими конструкциями является язык Лого.
В последнее время язык программирования Лого завоевывает все большую популярность и не только в начальной или средней школе, но и в колледжах, университетах, да и просто в среде любителей интеллектуального досуга.
Лого – один из самых доступных языков программирования для персональных компьютеров. Это диалект ЛИСП, языка, применяемого в сложнейших исследовательских проектах в области вычислительной техники и искусственного интеллекта. Не случайно Лого оказался более гибким языком, чем Паскаль или С++.
Язык Лого – это язык программирования и вместе с тем особая обучающая сфера. Язык этот по синтаксису предельно прост и близок к естественному. В то же время он обладает мощными современными средствами, формирующими культуру мышления и позволяющими создавать программы очень лаконичные, прозрачные по структуре и эффективности.
Поэтому целесообразно использовать этот язык при изучении базового курса информатики. В связи с этим становится очевидным актуальность предлагаемой работы.
Объект исследования – процесс обучения базовому курсу информатики.
Предмет исследования – методика преподавания алгоритмизации на базе языка Лого.
Цель работы – определение роли и месте вычислительных задач, решаемых в среде Лого Миры при изучении алгоритмизации.
Основные задачи исследования:
1. Освоить среду Лого Миры
2. Определить банк традиционно решаемых вычислительных задач при изучении алгоритмизации.
3. Разработка программ для решения вычислительных задач на языке Лого.
4. Проанализировать решение вычислительных задач на языке Лого.
Данная выпускная работа состоит из:
· Введения.
· Двух глав.
· Заключения.
· Списка литературы, используемой при написании работы.
· Приложений.
К работе прилагается дискета со следующим содержанием.
Глава 1. Язык Лого и его применение в преподавании информатики
"Лого - это философия образования и непрерывно развивающееся семейство языков, реализующих эту философию".[ ]
Основные педагогические идеи применения Лого, а также первые версии Лого-систем были разработаны профессором Сеймур Пейпертом (Seymour Papert) в Массачусетском Технологическом Институте в 60-х годах. В 1967 году группой профессора Пейперта совместно с группой Уоллеса Фойрцайга работавшей в фирме Bolt, Beranek, and Newman, была создана первая версия Лого.
Широкое распространение Лого связано с развитием персональных компьютеров в конце 70-х годов. Ряд компаний, таких, как, например, Terrapin Software, начал коммерческое распространение различных версий Лого. Одним из лидеров в этой области является основанная в 1980 году фирма Logo Computer Systems Inc. (LCSI), совет директоров которой возглавляет профессор Пейперт.
В 1985 году компания Logo Computer Systems Inc. начала распространять новую версию Лого - программу LogoWriter. Эта программа была признана одной из самых удачных, достаточно сказать, что в 1990 году система LogoWriter была названа читателями журнала Classroom Computer Learning лучшей образовательной программой десятилетия. Программа LogoWriter была переведена на десятки языков мира и была реализована на разных компьютерных платформах. В 1987 году Институтом новых технологий образования (ИНТО) была создана русская версия этой программы для компьютеров IBM, которая успешно распространяется.
Принципиально новые идеи были реализованы в середине 80-х годов в системе LEGO TC Logo (совместной разработке фирмы LEGO и LCSI), которая являлась расширением системы LogoWriter, однако в ней можно было управлять не только черепашками на экране, но и реальными роботами, собранными из деталей LEGO и подключенными к компьютеру.
Активная работа в области Лого продолжается и в настоящее время, а программа является русской версией программы MicroWorlds, разработанной в LSCI, 1993 г. и ПервоЛого (совместная разработка LCSI и ИНТ, 1996 г.). Среда Control Lab (разработанная компанией LEGO Dacta, русская версия программы называется ЛЕГО-Лаборатория и распространяется Институтом новых технологий образования) является естественным развитием идей, заложенных в системе LEGO TC Logo. Возникают и новые перспективные области исследований: среди таких проектов, например, LEGO-роботы (Programmable Brick) - дальнейшее развитие систем LEGO TC Logo и Control Lab, позволяющее создавать автономные роботы, управляемые миниатюрным специальным компьютером.