Дипломнаяработа
По теме:
«Методикапреподавания темы «Программирование в среде Scratch» учащимся начальнойшколы»
Введение
Сегоднянаука и технология развиваются столь стремительно, что образование зачастую неуспевает за ними. Например, для того, чтобы успешно выступать на Российскихолимпиадах по информатике, надо серьёзно заниматься, начиная с начальной школы.Ведущие вузы и фирмы, работающие в области информационных технологий, – МГУ,МФТИ, МИФИ, Intel и др. – стараются привлечь школьников к научной деятельности, причём свсё более раннего возраста. Для этого проводятся конкурсы, викторины, олимпиадыи другие мероприятия.
Уже вмладшем школьном возрасте интересы многих ребят претерпевают существенныеизменения, и большинство из них сильно удаляются от учебной деятельности вообщеи научно-познавательной – в частности. Это можно объяснить разнымипричинами (что и делают психологи и педагоги), но одной из наиболее серьёзныхтаких причин, несомненно, является неуспешность наших детей в учебнойдеятельности или боязнь такой неуспешности. Как показывают исследованияпсихологов, боязнь потерпеть неудачу в школе дети ставят на второе место (посиле стресса), сразу после смерти родителей. В такой ситуации одной изважнейших задач педагогов следует считать создание комфортнойучебно-воспитательной среды, в которой возможна наиболее полная самореализацияребёнка.
Другойпричиной снижения интереса учеников, имеющей отношение собственно кинформатике, является очень небольшое количество часов, предусмотренноефедеральными образовательными стандартами на изучение данного предмета. Болеетого, стандарты второго поколения вообще не включают дисциплину «Информатика»,заменяя её «Информационными технологиями». Основной акцент предполагаетсясделать на приобретении учениками информационной грамотности, подразумевающейобщие навыки обработки информации различных видов. Теоретическая же подготовкапо информатике вынесена во внеучебную деятельность и, таким образом, носитфакультативный характер.
Поэтомунаиболее остро стоит проблема изучения возможных подходов к организациипроектной внеучебной образовательной деятельности по информатике в начальнойшколе. Опыт таких видных педагогов как М.П. Лапчик, И.Г. Семакин, Е.К. Хеннерсвидетельствует, что такая деятельность позволяет, с одной стороны,организовать среду для самореализации и самоутверждения учеников, и, с другойстороны, сформировать у них тягу к творчеству и знаниям и дать подходящиесредства её реализации. Решение выше указанной проблемы может базироваться наиспользовании в обучении информатике языка программирования Scratch.
Scratch – этообъектно-ориентированная среда, в которой блоки программ собираются изразноцветных кирпичиков команд точно также, как машины или другие объектысобираются из разноцветных кирпичиков в конструкторах Лего. Кроме того, в немможно найти современные идеи из сред визуального программирования типа Delphi и даже из презентационныхсистем.
Scratch – это мультимедийнаясистема. Большая часть операторов языка направлена на работу с графикой извуком, создание анимационных и видеоэффектов. Манипуляции с медиаинформацией –главная цель создания Scratch.
На данныймомент методика преподавания темы «Программирование в среде Scratch» не разработана. В связи сэтим целью дипломной работы является разработка методики преподавания темы«Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы.
Задачиисследования:
1) ознакомиться со средой Scratch, с ее возможностями и характеристиками;
2) уточнить особенности программирования в среде Scratch;
3) провести анализ учебников, учебных пособий и методическойлитературы;
4) выявить специфику обучения младших школьников программированию всреде Scratch;
5) разработать перечень вопросов, которые необходимо отразить приизучении темы «Программирование в среде Scratch»;
6) разработать методические рекомендации по преподаванию итематическое планирование по теме «Программирование в среде Scratch»;
7) провести экспериментальную проверку разработанной методики.
Дипломнаяработа состоит из введения, трех глав и заключения, содержит список литературы.
В первойглаве «Теоретические основы проблемы преподавания темы «Программирование всреде Scratch» учащимся начальной школы» рассмотрены теоретические основыпроблемы преподавания темы «Программирование в среде Scratch», в том числе:
1) описание среды программирования Scratch;
2) особенности программирования в среде Scratch;
3) анализ учебников и учебных пособий по информатике.
Во второй главе «Разработка методики преподавания темы«Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы» описывается специфика преподаваниятемы «Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы, в том числе:
1) перечень вопросов, рассматриваемых при изучении темы;
2) методические рекомендации по преподаванию темы;
3) тематическое планирование по теме «.
В третьейглаве «Экспериментальная работа по применению методики преподавания темы«Программирование в среде Scratch» в начальной школе» описывается диагностика умения младшихшкольников программировать в среде Scratch и проводится анализ эффективностиразработанной методики. Приводится пошаговая инструкция по разработке двухпроектов, которые стали результатом изучения темы «Программирования в среде Scratch» учащимися начальной школы.
Экспериментальнаяпроверка разработанной методики прошла в ГОУ СОШ «Школа здоровья» №1136 ипоказала свою эффективность, что позволяет рекомендовать методику киспользованию учителями информатики, работающих в начальной школе.
программированиепреподавание проект школьник
1.Теоретические основы проблемы преподавания темы «Программирование в средеScratch» учащимся начальной школы
1.1Описание среды программирования Scratch
Интерфейспрограммы спроектирован и сделан в расчете на детей, поэтому он максимальнохорошо понимается интуитивно. Рассмотрим, как устроена среда. После запускапрограммы экран имеет вид (см. рис. 1).
/>
Рис. 1. Интерфейс программы
Главнаяобласть (см. рис. 2), это, конечно же, сцена (располагается в правой частиэкрана), на ней отображаются результаты работы проекта.
/>
Рис. 2. Сцена
Чтобы насцене 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, чтосоздано, отображается на листе спрайтов, где можно выбрать один из спрайтов длянастройки. При этом информация о текущем спрайте отображается в средней частиэкрана – поле скриптов (см. рис. 5). Это поле предназначено для описыванияповедения данного спрайта.
/>
Рис. 5. Поле скриптов
Верхнееполе содержит закладки (см. рис. 6), с помощью которых можно от просмотраскриптов перейти к просмотру возможных видов (рисунков) спрайта и связанных сданным спрайтом звуков. Краткая информация о выбранном спрайте: имя, текущийобраз, координаты, направление и т.д. находятся выше (см. рис. 7).
/>
Рисунок 6. Закладки
/>
Рис. 7. Краткая информация о спрайте
В этой жеобласти находится кнопка />,вызываемая путем нажатия правой кнопки мыши на спрайт или звук, позволяющаясохранить спрайт или звук в виде отдельного файла.
Стоитподчеркнуть, что скрипты являются составной частью каждого спрайта, подобновизуальным образам и звукам. Общие атрибуты, относящиеся ко всему проекту вцелом, можно присоединить к сцене: у нее также могут быть свои скрипты, образыи звуки.
Присоздании скриптов используется палитра блоков, которая занимает левую частьэкрана (см. рис. 8). В ее верхней части располагаются 8 разноцветныхкнопок, которые выбирают нужную группу команд: 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). Команды выбранной группы отображаются в нижнейчасти выбранного окна.
/>
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
Когда всеготово, можно нажать кнопку /> иперейти в полноэкранный режим, в котором сцена займет весь экран, а всеостальные области убираются. Полученный режим очень напоминает просмотр готовойпрезентации в Power Point.
Практическивсе управление системой сосредоточено в верхней части экрана. Главное меню,выполнено в виде горизонтальных кнопок.
/>
Рис. 16. Главное меню
Кроме нихотдельно выделены кнопки переключения режима поворота спрайтов, панельинструментов, а также кнопки запуска и остановки скриптов.
Извышесказанного становится понятно, что Scratch разрабатывался как новаяучебная среда для обучения школьников программированию. В то же время учащиесяв полной мере могут раскрыть свои творческие таланты, так как в нем можно легкосоздавать фильмы, игры, анимированные открытки и презентации; придумывать иреализовывать различные объекты, определять, как они выглядят в разныхусловиях, перемещать по экрану, устанавливать способы взаимодействия междуобъектами. Дети могут сочинять истории, рисовать и оживлять на экранепридуманных ими персонажей, учиться работать с графикой и звуком. Важно и то,что ребенок имеет возможность поделиться результатом своего творчества сдрузьями или другими пользователями.
Scratch создавался для учащихсяначиная от 8 и до 16 лет, но и дети более раннего возраста могут работать вэтой среде над проектами вместе с родителями или старшими братьями и сестрами.С другой стороны, даже студенты многих вызов могут использовать Scratch на занятиях в компьютерныхклассах.
1.2Особенности программирования в среде Scratch
Scratch – среда программирования,появившаяся относительно недавно, даёт возможность учащимся младшего и среднегошкольного возраста создавать игры, фильмы, анимированные истории и многоедругое. Программа Scratch в объектно-ориентированной среде «собирается» из разноцветныхблоков команд так же, как собираются из разноцветных кирпичиков в конструкторахЛего различные объекты. Создание программ в Scratch происходит путём совмещенияграфических блоков в стеках. При этом блоки сделаны так, что их можно совмещатьтолько в синтаксически верные конструкции, что исключает ошибки. Различные типыданных имеют разные формы блоков, подчеркивая совместимость / несовместимостьобъектов между собой. Имеется возможность внесения изменений в программу дажетогда, когда она запущена, что позволяет экспериментировать с новыми идеями походу решения задачи. В результате выполнения простых команд создаётся сложнаямодель, в которой взаимодействуют множество объектов, наделенных различными свойствами.После того как проект создан в Scratch, есть возможность его разместить насайте scratch.mit.edu/.
Однимиз принципиальных достоинств данной среды является то, что она являетсясвободно распространяемым программным продуктом, таким образом, любоеобразовательное учреждение может скачать программу из интернета и приступить кнепосредственному изучению и работе в новой среде программирования. Scratch не требует установки.
Самаидеология Scratch позволяет использовать при обучении современные методики итехнологии обучения, такие как проблемный подход и метод проектов. Послеизучения основных конструкций языка и возможностей среды ставится задача посозданию и разработке соответствующего проекта. Это могут быть различныеистории, тематику которых учитель предлагает с учётом возрастных особенностейучащихся, например, «Моя семья», «Мои увлечения», «Талантливые люди»(традиционная тематика проектов для пропедевтического обучения); рекламныеролики; анимированные истории по стихам и сказкам, изучаемым в школе и простолюбимым учениками и т.д.
Даннаятехнология обучения стимулирует учащихся к освоению возможностей языкапрограммирования, изучению предмета «Информатика и ИКТ», подчеркивая ихпрактическую личностную значимость. Анализ работы в Scratch показывает, чтопрограмма достаточно проста и легко осваивается. Однако, несмотря на своюпростоту, Scratch предоставляет пользователю разнообразные средства работы смультимедийными ресурсами, что вызывает интерес у учащихся, способствуетразвитию положительной мотивации к предмету в целом.
Среда Scratch разработана иподдерживается группой MIT Media Lab из Массачусетского института технологии (http://scratch.mit.edu). Scratch является бесплатнымпродуктом, что немаловажно для российских школ. Его разработка ведётся на языкеSqueak,одном из наследников Smalltalk. Алан Кей, стоящий у истоков Smalltalk, а значит и у самых корнейобъектно-ориентированных технологий вообще, очень заинтересованно относится кразвитию мышления и креативности детей. Причём Кей считает, что такое развитие должно начинаться как можно раньше: «…the media thatpowerfully shape our ways of thinking must be made accessible as early in lifeas possible». Среда (и язык) программирования Scratch, по задумке его создателей,является как раз тем средством, которое способно формировать «способымышления».
Одной изглавных концепций языка Scratch, является развитие собственных задумок с первой идеи до конечногопрограммного продукта. Для этого в Scratch имеются все необходимые средства:
– стандартные для языков процедурного типа: следование, ветвление,циклы, переменные, типы данных (целые и вещественные числа, строки, логические,списки – динамические массивы), псевдослучайные числа;
– объектно-ориентированные: объекты (их поля и методы), передачасообщений и обработка событий;
– интерактивные: обработка взаимодействия объектов между собой, спользователем, а также событий вне компьютера (при помощи подключаемогосенсорного блока);
– параллельное выполнение: запуск методов объектов в параллельныхпотоках с возможностью координации и синхронизации;
– создание простого интерфейса пользователя.
Вместе стем в Scratch пока отсутствуют такие важные компоненты языка вообще иобъектно-ориентированного языка в частности, как процедуры и функции, передачапараметров и возвращение значений (кроме как через глобальные переменные),рекурсия, определение классов объектов, наследование и полиморфизм, обработкаисключений, текстовый ввод и файловый ввод и вывод. Однако не вызываетсомнений, что в ближайшем будущем язык пополнится этими и, вероятно, некоторымидругими компонентами. Как мы видим, Scratch действительно имеет богатые возможности. При этом для начала егоизучения не требуется ничего (на первых порах), кроме умения читать, посколькупрограмма составляется из готовых цветных блоков. Этому уровню соответствуютпрактически все первоклассники.
Одной изважнейших особенностей проекта Scratch является большое постоянно действующее сообщество пользователей.Собственные разработки можно выкладывать в интернет и затем просматривать их налюбом компьютере, где установлена Java (или сам Scratch). В настоящее время актуальной является версия Scratch 1.3, поддерживающаякириллицу (и несколько десятков других языков).
Уже вначальной школе дети легко могут освоить такие понятия как «параллельность» и«синхронизация». При этом важным является не «знание» терминологии, нопонимание взаимной связи выполняющихся потоков.
Scratchберет все лучшее от вычислительной техники и дизайна интерфейсов для того,чтобы сделать процесс программирования более привлекательным и доступным длядетей, подростков и тех, кто хочет научиться программированию. Основныеособенности Scratch:
· Блочное программирование.Для создания программ в Scratch, вы просто совмещаете графические блоки вместев стеках. Блоки сделаны так, чтобы их можно было собрать только в синтаксическиверных конструкциях, что исключает ошибки. Различные типы данных имеют разныеформы, подчеркивая несовместимость. Вы можете сделать изменения в стеках, дажекогда программа запущена, что позволяет больше экспериментировать с новымиидеями снова и снова.
· Манипуляции данными. СоScratch вы можете создать программы, которые управляют и смешивают графику,анимацию, музыку и звуки. Scratch расширяет возможности управления визуальнымиданными, которые популярны в сегодняшней культуре – например, добавляяпрограммируемость, похожих на Photoshop фильтров.
· Совместная работа и обмен.Сайт проекта Scratch предлагает вдохновение и аудиторию: вы можете посмотретьпроекты других людей, использовать и изменить их картинки и скрипты, и добавитьваш собственный проект. Самое большое достижение – это общая среда и культура,созданная вокруг Scratch.
Scratchпредлагает низкий пол(легко начать), высокий потолок(возможность создавать сложные проекты) и широкие стены (поддержка большого многообразияпроектов). В работе со Scratch уделяется особое внимание простоте, иногда дажев ущерб функциональности, для большей понятности.
Когдаучащиеся работают над проектом в Scratch, они имеют шанс выучить важные вычислительные концепции, такие какповторения, условия, переменные, типы данных, события и процессы. Scratch ужебыл использован для представления этих понятий учащимся различных возрастов, отэлементарной школы до колледжа. Некоторые учащиеся перешли от традиционных,текстовых, языков программирования, после того, как им показалипрограммирование в Scratch.
Scratchоснован на лучшем от языка программирования Squeak. Он был вдохновлен предыдущей работой над Logo и Squeak Etoys, но задуман более простым иинтуитивным.
Scratch – проектс открытым исходным кодом, но закрытой командой разработчиков. Исходный коддоступен в свободном доступе, но приложение разрабатывается маленькой командойученых из MIT Media Lab.
1.3 Анализ учебников по информатике
В проекте стандарта и обязательном минимуме по информатикесодержание алгоритмической линии определяется через следующий перечень понятий:алгоритм, свойства алгоритмов, исполнители алгоритмов, система командисполнителя; формальное исполнение алгоритмов; основные алгоритмическиеконструкции; вспомогательные алгоритмы.
Изучение алгоритмизации в школьной информатике может иметь двацелевых аспекта: первый – развивающий аспект, под которым понимается развитиеалгоритмического (еще говорят – операционного) мышления учащихся; второй – программистскийаспект. Составление программы для ЭВМ начинается с построения алгоритма;важнейшим качеством профессионального программиста является развитоеалгоритмическое мышление. Если в первом школьном учебнике информатики в изученииалгоритмизации превалировал второй, программистский, аспект, то в дальнейшемстала больше подчеркиваться развивающая роль данной темы.
Вопрос о месте и объеме темы программирования в базовом курсеостается дискуссионным. В различных версиях обязательного минимума этот вопросрешался по-разному. Здесь также можно говорить о двух целевых аспектах, скоторыми связано изучение программирования в школе. Первый аспект связан сусилением фундаментальной компоненты курса информатики. Ученикам дается представлениео том, что такое языки программирования, что представляет собой программа наязыках программирования высокого уровня, как создается программа в средесовременной системы программирования. Получив представление о языке машинныхкоманд на материале учебных компьютеров и о языках высокого уровня, ученикибудут осознанно воспринимать понятие «трансляция».
Второй аспект носит профориентационный характер. Профессияпрограммиста в наше время является достаточно распространенной и престижной.Изучение программирования в рамках школьного курса позволяет ученикам испытатьсвои способности к такого рода деятельности. Безусловно, в большей степени этузадачу может решать профильный курс информатики в старших классах.
Основой методики обучения алгоритмизации и программированиюявляется методика структурного программирования. Структура ветвипрограммирования носит характер обобщенной методической схемы, котораяприменима при любом уровне изучения программирования. На разных уровняхизучения может отличаться глубина и степень подробности раскрытия различныхразделов схемы.
Понятие «алгоритм» является центральным в первом школьном учебникеинформатики [11]. В учебнике приводится следующее определение: «Под алгоритмом понимаютпонятное и точное предписание (указание) исполнителю совершитьпоследовательность действий, направленных на достижение указанной цели или нарешение поставленной задачи» [11, с. 35]. Указание на выполнение каждогоотдельного действия названо командой, а «совокупность команд, которые могутбыть выполнены исполнителем, называется системой команд исполнителя». Вкачестве основного свойства алгоритма подчеркивается формальный характер работыисполнителя при его выполнении. Отсюда делается вывод о том, что исполнителемалгоритма может быть автомат (машина, робот). На этой идее основан принциппрограммного управления работой компьютера, поскольку программа – это и естьалгоритм, представленный на языке, «понятном» компьютеру – на языкепрограммирования.
Сформулированные в учебнике [11] понятия явились дидактическойосновой для раскрытия темы алгоритмизации во всех последующих учебникахинформатики.
Практически весь алгоритмический раздел учебника [11] ориентированна исполнителя – человека. В задачах вычислительного характера (а ихбольшинство в учебнике) в качестве метода работы исполнителя предлагаетсязаполнение таблицы значений. В программировании такие таблицы принято называть трассировочнымитаблицами. В учебнике сказано: «При исполнении алгоритма компьютером значениявеличин хранятся в его памяти. При исполнении алгоритма человеком таблицазначений выполняет роль дополнительной памяти для исполнителя» [15, с 36].
Ручная трассировка является весьма полезным методическим приемомпри обучении алгоритмизации и программированию. Она позволяет человеку ощутитьсебя формальным исполнителем, проследить процесс выполнения алгоритма,обнаружить ошибки в алгоритме. От этого приема не следует отказываться,независимо от того, имеется ли в распоряжении учеников компьютер или нет.
Одним из основных методических достижений учебника [11] сталовведение в школьную информатику учебного алгоритмического языка.Алгоритмический язык А.П. Ершова можно назвать русскоязычным псевдокодом,предназначенным для обучения методике структурного программирования. Хотя всамом учебнике слова «структурное программирование» нигде не употребляются, но,фактически, реализуется именно этот подход.
Идея и технология структурного программирования возникла иинтенсивно развивалась в 60–70-х гг. XX столетия и связана с именами таких классиков программирования,как Э.В. Дейкстр, X. Д. Миле, Е. Кнут и др. Большой вклад в теорию ипрактику программирования внес в этот период и академик А.П. Ершов. Вчастности, им был разработан АЛЬФА-язык программирования (развитая версияструктурного языка Алгол-60 с русскоязычной нотацией) и создан транслятор сэтого языка (АЛЬФА-транслятор). Учебный алгоритмический язык содержит в себемногие черты АЛЬФА-языка. Для учебных целей на базе алгоритмического языка былсоздан язык программирования РАПИРА, описанный в учебнике [11]. Однако он неполучил распространения. В 1987 г. в МГУ была осуществлена разработкаучебной среды программирования на основе алгоритмического языка, получившаяназвание «Е-практикум» (Е-87). Впоследствии она получила развитие ираспространение через известный пакет учебного программного обеспечения КуМир(Комплект Учебных Миров).
Наряду с использованием алгоритмического языка для описанияалгоритмов в учебнике [11] активно используются блок-схемы. Подчеркиваетсянеобходимость стандартного изображения блок-схем, чего также требует методикаструктурного подхода к программированию.
В своих методических статьях и выступлениях А.П. Ершоввыдвигал следующую идею применительно к школьной информатике: различатьисполнителей алгоритмов, работающих с величинами и работающих «в обстановке»; асоответствующие алгоритмы для этих исполнителей называть алгоритмами работы свеличинами и алгоритмами работы «в обстановке». В алгоритмах второго типаотсутствуют такие элементы, как величины (переменные, константы), командаприсваивания, однако используются все типы алгоритмических структур. Идеяприменения таких исполнителей для обучения в полной мере была реализована вболее поздних учебных изданиях.
Исторически первым педагогическим программным средством,предназначенным для обучения детей алгоритмизации, был язык программированияЛОГО, разработанный в конце 1960-х гг. американским педагогом-психологом С. Пейпертом[16]. В состав ЛОГО входит исполнитель Черепашка, назначение которого – изображениена экране чертежей, рисунков, состоящих из прямолинейных отрезков. Программыуправления Черепашкой составляются из команд: вперед(а), назад(а), направо(в),налево(в), поднять хвост, опустить хвост. Имеется в виду, что Черепашка рисуетхвостом, и если хвост опущен, то при перемещении проводится линия, а когдахвост поднят, то линия не рисуется. Кроме того, в языке имеются все основныеструктурные команды. В целом ЛОГО предназначен для обучения структурнойметодике программирования. От ЛОГО происходит понятие черепашьей графики, используемойтакже и в некоторых профессиональных системах компьютерной графики.
Главное методическое достоинство исполнителя Черепашки – ясностьдля ученика решаемых задач, наглядность процесса работы в ходе выполненияпрограммы. Как известно, дидактический принцип наглядности является одним изважнейших в процессе любого обучения.
В учебнике А.Г. Кушниренко [20] были развиты идеипреподавания алгоритмизации, заложенные А.П. Ершовым и С. Пейпертом.Основным методическим приемом стало использование разнообразных учебныхалгоритмических исполнителей. В учебнике введено два таких исполнителя – этоРобот и Чертежник. Назначение Робота – перемещение по полю, разделенному наклетки с выставленными в разных местах стенами. По пути своего движения Роботможет закрашивать клетки, измерять температуру и уровень радиации. ИсполнительЧертежник – это своеобразный графопостроитель, действующий в системе декартовыхкоординат, связанных с экраном. Назначение Чертежника – изображение чертежей,графиков, рисунков, состоящих из прямолинейных отрезков. Чертежник близок поидее к Черепашке, однако работа Черепашки не связана с системой координат (хотяединица длины для нее существует).
Программирование исполнителя Робот возможно как без использованиявеличин, так и с величинами. В первом случае исполнитель ориентируется только вобстановке на поле, проверяя наличие стены в некотором направлении или выясняя,закрашена ли очередная клетка. Например, для того чтобы закрасить все клеткивдоль стены, расположенной горизонтально ниже Робота, он должен выполнитьопределенную программу. Здесь использован цикл с предусловием – основной типциклической команды (нц – начало цикла, кц – конец цикла). Рассмотрим еще одинпример: Робот движется вдоль горизонтальной стены и закрашивает только пустые(не закрашенные) клетки.
нц пока снизу стена
если клетка не закрашена тозакрасить все
вправо кц
Авторы учебника [20] интерпретируют своего исполнителя следующимобразом: Робот – это автоматическое устройство, управляемое компьютером. Междукомпьютером и Роботом имеется прямая и обратная связь. По прямой связи от ЭВМ кРоботу передаются управляющие команды, по обратной связи – ответы Робота назапросы о текущей обстановке. Например, фраза «снизу стена» обозначает запроскомпьютера к Роботу на проверку условия: находится ли под ним стена. Врезультате Робот по обратной связи отвечает «да» или «нет» в зависимости отобстановки. То же самое относится к фразе «клетка не закрашена».
Из рассмотренных примеров следует вывод о том, что лишь приналичии обратной связи алгоритмы управления исполнителем могут иметь сложнуюструктуру, содержащую циклы и ветвления. Без обратной связи алгоритмы могутбыть только линейными.
На примере исполнителя Робота вводится понятие вспомогательногоалгоритма и метода последовательного уточнения (нисходящего проектирования;программирования сверху вниз). Пример использования Робота в учебнике [20]доказывает, что ограничиваясь исполнителями и алгоритмами, работающими безвеличин, можно успешно обучать структурной методике программирования.
В язык Робота постепенно включается использование величин со всемиих атрибутами: именем, значением, типом. Все команды Чертежника, кроме «поднятьперо», «опустить перо», используют параметры, которые являются величинами.
Языком описания алгоритмов для всех исполнителей является учебныйалгоритмический язык (АЯ). За основу взята версия АЯ, описанная в учебнике А.П. Ершова[11]. Однако введены некоторые модификации в изобразительные средства языка.Введение в учебнике [20] всякой новой конструкции алгоритмического языкапроисходит по одинаковой методической схеме:
· рассматривается новая задача, требующая введения новойконструкции;
· описывается алгоритм решения этой задачи;
· дается формальное описание данной конструкции в общем виде.
Наряду с алгоритмами для Робота и Чертежника в учебнике [20]рассматриваются алгоритмы вычислительного характера, ориентированные науниверсального исполнителя обработки информации – компьютер. Это типовые задачиобработки числовой и символьной информации: вычисление числовыхпоследовательностей, обработка массивов, литерных строк и пр. Рассматриваютсятакже алгоритмы решения содержательных задач методами математическогомоделирования.
В целом можно сказать, что в учебнике [20] алгоритмическая линияшкольной информатики проработана наиболее полно и последовательно как всодержательном, так и в методическом плане.
Алгоритмическая линия в учебнике А.Г. Гейна [6] реализованапо двум направлениям. Первое направление заключается в использовании учебныхисполнителей алгоритмов, работающих «в обстановке», подобно тому, как этоделается в учебнике [20]. Второе направление заключается в обучении построениювычислительных алгоритмов для решения задач математического моделирования.
В учебнике [6] также применен исполнитель с названием «Чертежник»,который относится к категории исполнителей, работающих по принципу «черепашьейграфики». В отличие от Чертежника из учебника А.Г. Кушниренко, его командыперемещения (сделать шаг, прыгнуть) и вращения (повернуть налево) не имеютпараметров. По одной команде исполнитель перемещается на строго определенноерасстояние – один шаг, или поворачивается против часовой стрелки на 90°.Поэтому создаваемые рисунки могут состоять только из горизонтальных ивертикальных отрезков. В этом смысле изобразительные возможности данногоисполнителя более скромные, чем у Чертежника А.Г. Кушниренко. Можносказать, что Чертежник А.Г. Гейна в чистом виде являетсяисполнителем, работающим «в обстановке».
Для моделирования методов решения задач обработки табличной информациив [6] введен исполнитель Робот-манипулятор. Прямоугольная таблица имитируетсястеллажом, состоящим из ячеек, в которые могут быть помещены различныерадиодетали (микросхемы, транзисторы и пр.). Робот умеет перемещаться ввертикальном и горизонтальном направлениях вдоль ячеек, помещать в них деталиили извлекать детали из ячеек. Здесь можно говорить о появлении величин,рассматривая имя детали в ячейке как величину (производится сравнение ее именис именем искомой детали). Характерная структура алгоритмов управления Роботом –вложенные циклы с ветвлениями.
Второе направление алгоритмической линии в учебнике [6] – алгоритмырешения вычислительных задач. Для построения таких алгоритмов используетсяучебный исполнитель Вычислитель. Это исполнитель, работающий только с числовымивеличинами. Поскольку в качестве языка программирования для реализациивычислительных алгоритмов на ЭВМ используется Бейсик, то и язык Вычислителя«бейсикообразен». Несмотря на неструктурный характер используемой версииБейсика, авторы стараются оставаться в рамках структурного подхода. Вчастности, это проявляется в том, что в языке Вычислителя отсутствует командаперехода.
Для моделирования понятия переменной применительно к Вычислителюиспользуется образ ящика. Имя переменной – это буква, записанная на «ящике», априсваиваемое ей значение – это величина (число), помещаемое в «ящик».Составление программы на Бейсике по данному алгоритму интерпретируется какперевод с языка Вычислителя на язык Бейсик. При этом «ящики» для переменных заменяютсяна ячейки памяти ЭВМ, а при записи программы требуется строго соблюдать правиласинтаксиса Бейсика. Для программирования цикла с предусловием в учебникепредлагается использовать стандартный способ его реализации с помощьюоператоров IF GOTO (для версий Бейсика, в которых нет оператора WHILE).
В учебнике В.А. Каймина и др. [13] не применяется методикаучебных исполнителей. Изучение алгоритмизации ориентируется на исполнителя-ЭВМ.Для описания алгоритмов используется алгоритмический язык, близкий к варианту А.П. Ершова.Блок-схемы практически не используются. В учебнике [13] рассматриваютсявычислительные задачи, а также задачи на построение графических изображений.Языком реализации алгоритмов на ЭВМ является Бейсик. Как и в учебнике [6],авторы уделяют внимание стандартным приемам программирования на неструктурномБейсике циклов и ветвлений.
В учебнике третьего поколения А.Г. Гейна и др. [7]существенно изменился подход к обучению алгоритмизации и программированию посравнению с учебником [6] того же авторского коллектива. Введен новый учебныйисполнитель Паркетчик. Для того, чтобы подчеркнуть формальный характер работыисполнителей алгоритмов, авторы используют термин «Бездумные исполнители» – БИ.Таким образом, Паркетчик представляет из себя БИ, назначение которого – выкладыватьна клетчатом поле узоры из разноцветных плиток (красных и зелёных). Поле имеетпрямоугольную форму; каждая клетка идентифицируется двумя индексными номерами –г по горизонтали и по вертикали, например: (1,1), (3,5) и т.п.
Паркетчик может перемещаться с помощью команд «шаг вверх», «шагвниз», «шаг влево», «шаг вправо» к соседним клеткам, а также к любой клеткеполя по команде «перейти на (т, п)». В текущую клетку Паркетчик может положитьплитку указанного цвета по команде «положить (цвет)» или убрать плитку покоманде «снять плитку». Условиями в командах ветвления и цикла может бытьпроверка цвета лежащей плитки или проверка наличия препятствия (стены) в любомнаправлении от текущей клетки.
Паркетчик предназначен для методичного обучения структурномуспособу построения алгоритмов. Форма языеа Паркетчика применяется также и дляописания вычислительных алгоритмов, подобно тому, как используетсяалгоритмический язык в учебнике А.Г. Кушниренко [20]. По сути дела, междуалгоритмическим языком и языком Паркетчика нет принципиальной разницы. И тот идругой представляет собой структурный русскоязычной псевдокод. Видимо, считаяописание алгоритма на языке Паркетчика достаточно структурированным инаглядным, авторы отказались от использования в учебнике [7] блок-схем.
В учебнике [7] предлагаются для изучения два языкапрограммирования: QBasic и Паскаль. Поскольку QBasic является структурированной версией Бейсика, то нет принципиальнойразницы в выборе того или другого языка для начального обученияпрограммированию.
В учебнике А.А. Кузнецова и Н.В. Апатовой [19] каких-тоспециальных учебных средств для описания алгоритмов не используется.Значительный по объему раздел «Введение в программирование» ориентирован наначальное изучения Паскаля на примерах задач вычислительного характера, а такжезадач построения графических изображений и обработки строк.
В учебнике И.Г. Семакина и др. [6] применен отличный отрассмотренных подход к теме алгоритмизации. Его можно назвать кибернетическимподходом. Алгоритм трактуется как информационный компонент системы управления.Такой подход дает возможность ввести в содержание базового курса новуюсодержательную линию – линию управления. Это многоплановая линия, котораяпозволяет затронуть следующие вопросы:
· элементы теоретической кибернетики: кибернетическая модельуправления с обратной связью;
· элементы прикладной кибернетики: структура компьютерных системавтоматического управления (систем с программным управлением); назначениеавтоматизированных систем управления;
· основы теории алгоритмов.
Для того чтобы соблюсти принцип инвариантности содержания поотношению к конкретным версиям программного обеспечения, в учебнике [6]описывается гипотетический учебный исполнитель, которому дано имя ГРИС – графическийисполнитель. Это исполнитель, работающий «в обстановке» (т.е. без использованиявеличин). Наиболее близкими к нему являются Кенгуренок (пакет учебного ПО фирмыКУДИЦ) и Чертежник (учебник А.Г. Гейна [7]). На примере ГРИС вводятсяосновные понятия алгоритмизации. Предлагаемая последовательность заданийспособствует эффективному достижению основной цели раздела – освоенияструктурной методики построения алгоритмов.
Отметим, что в среде Scratch пока отсутствуют такие важные компоненты языка вообще иобъектно-ориентированного языка в частности, как процедуры и функции, передачапараметров и возвращение значений (кроме как через глобальные переменные),рекурсия, определение классов объектов, наследование и полиморфизм, обработкаисключений, текстовый ввод и файловый ввод и вывод. Однако не вызываетсомнений, что в ближайшем будущем язык пополнится этими и, вероятно, некоторымидругими компонентами. Как мы видим, Scratch действительно имеет богатые возможности. При этом для начала егоизучения не требуется ничего (на первых порах), кроме умения читать, посколькупрограмма составляется из готовых цветных блоков. Этому уровню соответствуютпрактически все первоклассники.
Одной изважнейших особенностей проекта Scratch является большое постоянно действующее сообщество пользователей.Собственные разработки можно выкладывать в интернет и затем просматривать их налюбом компьютере, где установлена Java (или сам Scratch). В настоящее время актуальной является версия Scratch 1.3, поддерживающаякириллицу (и несколько десятков других языков).
Уже вначальной школе дети легко могут освоить такие понятия как «параллельность» и«синхронизация». При этом важным является не «знание» терминологии, нопонимание взаимной связи выполняющихся потоков.
Scratch разрабатывался как новаяучебная среда для обучения школьников программированию. В то же время учащиесяв полной мере могут раскрыть свои творческие таланты, так как в нем можно легкосоздавать фильмы, игры, анимированные открытки и презентации; придумывать иреализовывать различные объекты, определять, как они выглядят в разныхусловиях, перемещать по экрану, устанавливать способы взаимодействия междуобъектами. Дети могут сочинять истории, рисовать и оживлять на экранепридуманных ими персонажей, учиться работать с графикой и звуком. Важно и то,что ребенок имеет возможность поделиться результатом своего творчества сдрузьями или другими пользователями.
Scratch создавался для учащихсяначиная от 8 и до 16 лет, но и дети более раннего возраста могут работать вэтой среде над проектами вместе с родителями или старшими братьями и сестрами.С другой стороны, даже студенты многих вызов могут использовать Scratch на занятиях в компьютерныхклассах.
Анализучебников и учебных пособий показал то, что программирование учащимся начальнойшколы должно тесно идти с развитием творческого потенциала учащихся. Одним изспособов организации учебной деятельности учащихся является метод проектов, гдеподходящим инструментом для реализации является среда программирования Scratch. Так как простота освоенияи огромный потенциал отлично сочетаются в одной среде, Scratch, интересен для начальногоуровня изучения программирования.
2. Методикапреподавания темы «Программирование в среде Scratch» учащимся начальнойшколы
2.1 Спецификаобучения младших школьников программированию в среде Scratch
Внастоящее время информатику начинают изучать уже в начальной школе. Возникаетвопрос: можно ли в начальной школе детей обучать алгоритмизации ипрограммированию?
Можно,но при соблюдении следующих условий:
· длярешения алгоритмических задач выбрана понятная и интересная ученикам предметнаяобласть;
· программнаяреализация учебной среды программирования имеет дружественный пользовательскийинтерфейс;
· длясоздания алгоритма решения задачи используются визуальные средствапредставления структур данных и структур управления, не требующие запоминаниябольшого количества служебных слов и синтаксических правил записи программы.
Такаяпрограммная среда, в основе которой лежит язык программирования Scratch, быларазработана группой ученых из Массачусетского технологического института (MIT).Создавая этот язык, ученые поставили более широкую задачу, чем научить учениковмладших классов программированию. Основная идея проекта(http://scratch.mit.edu) – стать частью образовательной программыдетей и подростков, развить у них творческие способности, логическое мышление,свободу в использовании информационных технологий. Все это решается путемвовлечения учеников в создание мультфильмов, демонстрационных роликов,программ-тренажеров, компьютерных игр, интерактивных мультимедийныхпрезентаций.
Воснове программного продукта Scratch лежит графический язык программирования,включающий различные типы данных и структуры управления, реализованный впонятном, дружественном интерфейсе, доступном для понимания и использованияучениками начальных классов. Кроме того, развитые алгоритмические конструкцииязыка Scratch и концепции объектно-ориентированного программирования позволяютсоздавать достаточно сложные и эффективные программы, делают эту среду полезнойдля старшеклассников и студентов (правда, в большей степени для непрофильныхспециальностей).
Программана языке Scratch представляет собой скрипт (сценарий), созданный путем подбораи совмещения графических блоков, представляющих данные и структуры управления.Причем данные имеют мультимедийную природу, то есть ученик может создаватьрисунки, музыку, оперировать с числовой и графической информацией.
Перечислимособенности Scratch, позволяющие эффективно использовать его на начальном этапеобучения программированию и информационным технологиям.
1) Длятого чтобы дети эффективно осваивали знания в новой области, необходимо наличиемотивации. А мотивация учебной деятельности возникает, если они чувствуютличную заинтересованность в приобретении знаний для достижения своей цели.Scratch позволяет создавать проекты, которые интересны различным возрастнымгруппам от 8 до 16 лет и старше – интерактивные презентации,мультфильмы, компьютерные игры, программы-тренажеры с использованием графики имультимедиа.
2) Присоздании программ в Scratch не требуется написания текстов программ наформализованных языках программирования, так как здесь предоставлены всенеобходимые графические средства для изображения данных и структур управления.Совмещая графические блоки, можно создать программу и запустить ее навыполнение в той же самой среде Scratch.
3) Дляоблегчения процесса создания программы разработчики реализовали защиту системыот синтаксических ошибок. То есть при совмещении графических блоков можно получитьтолько синтаксически правильные конструкции.
4) Широкиевозможности манипуляции с визуальными данными развивают навыки работы смультимедиа информацией, облегчают понимание принципов выполненияалгоритмических конструкций и отладку программ. Наличие операторов «идти вуказатель мыши», «повернуться к указателю мыши», «если край, оттолкнуться» итак далее позволяет создавать динамичную графику детям, еще не владеющимматематическим аппаратом манипулирования графическими объектами в координатнойсистеме.
5) Использованиешаблонов картинок и звуков из существующих библиотек, создание собственныхфайлов, выполнение таких операций с файлами проектов, как Сохранить, Открыть,Создать, позволяет ученикам быстро освоить работу с файловой системой истандартными приложениями.
6) Получениенавыков общения в IT-сообществе, умения провести преобразование илредактирование существующего проекта, изменить картинки и скрипты в проектахдругих людей и добавить их в свой собственный проект путем совместной работы иобмена через сеть «интернет» создает условия для подготовки человека к активнойжизни в информационном обществе. Как было отмечено, возрастной диапазонпользователей Scratch достаточно широкий.
Младшиешкольники могут создавать проекты, не требующие сложной алгоритмическойструктуры. При этом они могут выразить свои творческие способности в сочинениисценария проекта, подготовке графических и звуковых компонент. Длястаршеклассников среда Scratch может быть использована на вводных занятиях поизучению языков программирования высокого уровня для демонстрации основныхпонятий: переменная, значение переменной, логическое условие, типы данных,структуры управления.
Опытработы аспирантов И.Г. Семакина с учащимися начальной школы показывает,что после 6–8 часов учебных занятий с преподавателем дети выходят наиндивидуальную самостоятельную работу над проектами. При этом они с большимэнтузиазмом относятся к публикации своих разработок в Сети, отслеживают интересScratch-сообщества к своим проектам. Кроме того, после двух недель работыребята уверенно пользуются как самой средой Scratch, так и сопутствующимиинструментами – графическим редактором, операционной системой Windows(уверенно оперируют с графическими и звуковыми файлами), программой Проводник иинтернет – браузерами: Internet Explorer и Firefox Mozilla.
Количествообъектов в одном проекте увеличивается от 1–2 до 5–10, соответственноувеличивается размер и сложность скриптов. Самое интересное – это то,что появляется мотивация к изучению новых возможностей Scratch, которыеосваиваются самостоятельно, без участия педагога. Обмен проектами в Сетипозволяет перейти ученикам на новую ступень обучения. Создается открытоеобразовательное пространство, где каждый участник проекта является носителемзнания и новых идей его реализации. Наблюдая за развитием проекта Scratch идеятельностью школьников, можно отметить, что мы имеем дело с новой формойобучения. Педагоги, обратившись к миру мультимедиа и программирования,выпускают ученика в информационную среду творчества и познавательнойдеятельности, а дети кроме предметных знаний приобретают качества, необходимыекаждому человеку для успешной жизни и профессиональной карьеры.
2.2 Методическиерекомендации
На основеанализа учебников и возможностей программы нами сделан вывод, что обучениеучащихся 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 примеромможет служить конструктор Лего, в котором фигуры и конструкции собираются изразличных частей – кубиков, что в свою очередь показывает необходимость подбораправильных кубиков, так как если это не учитывать, то нужную фигуру иликонструкцию мы не получим. Также учащимся легче понять понятие «алгоритм» изпримера – инструкции по сборке.
После того,как учителем выявлено понимание учащимися, следует переходить непосредственно кописанию программы. На данном этапе мы вплотную работаем с конструктором Лего,показывая сходство. Нагляднее всего его отметить используя конструктор ивыведенную на проектор среду Scratch. Необходимо обязательно отметить то, что собирая кубики, нашафигурка растет вверх, а собирая скрипт в среде Scratch – вниз.
/>/>
Рис. 20. Лего и Scratch
Показавнаглядно сходство можно приступить к описанию смысловых зон среды Scratch, описанных ранее.Поочередно описываются сцена, поле блоков, поле скриптов, лист спрайтов и т.д.
Первымэтапом работы в среде Scratch должен стать небольшой проект, например движение спрайта, рисунок21.
/>
Рис. 21. Скрипт движения спрайта
Учитель вместе с учениками пошагово собирает, «кубик за кубиком»,скрипт. После того как скрипт собран, учитель должен пояснить, что произойдетна сцене. Собрав этот не сложный скрипт, мы решаем сразу несколько вопросов,таких как: «Как собирать скрипт?», «Как запустить скрипт, как собиратьскрипт?». Далее следует заметить, что выполнение скрипта можно запускатьнесколькими способами: с клавиатуры, мышью, при получении скриптом сообщения озапуске.
Такжеследует уделить внимание учащихся на новые понятия: скрипт, программа. Самоеподходящее описание понятия скрипт, это алгоритм. Понятие алгоритм учащиеся ужедолжны знать, в этом случае устно проговаривается определение. Если понятиеалгоритм учащимся еще не знакомо, то лучше всего дать упрощенное определениекоторое образуется из определения приведенного ранее (см. с. 29):«Алгоритм – это последовательность действий, которые выполняются друг за другоми приводят к решению поставленной задачи». Из этого определения выходитопределение программы: «Программа – это совокупность алгоритмов». Такжеучащимся следует пояснить, что совокупность это соединение, собрание [13].
После того,как учащиеся разобрались с тем, как запускать скрипт, можно переходить крассмотрению остальных блоков, в такой последовательности: блок «Движение»,блок «Внешность», блок «Звук», блок «Перо», блок «Контроль» – рассмотреть циклыи условия, блок «Сенсоры», блок «Числа» – рассмотреть понятие случайное число,и блок «Переменные».
Средапрограммирования Scratch дает возможность реализации циклических алгоритмов и условий.Циклы и условия находятся в блоке «Контроль».
Для тогочтобы учащиеся наиболее успешно усвоили данные определения, их следует вводитьодновременно. Понятие «Цикл» можно охарактеризовать как «многократноевыполнение одного или нескольких действий». Понятие условие описывается как«выполнение того или иного действия в зависимости от ситуации». Понятиеслучайное число, должно быть известно учащимся с уроков математики, но всеравно стоит напомнить, что «случайное число – это число, которое случайнымобразом задается из определенного диапазона». После того, как определение даноследует привести пример случайного числа. Таким примером может служитьтелевизионная игра «Лото», по правилам которой из мешочка достаются бочонки, накоторых указываются числа от 1 до 99. Тем самым мы показываем наглядный примерслучайных чисел, ведь нельзя вытащить из мешочка заранее известное число.Реализация всех трех конструкций хорошо показывается при демонстрациимультфильма «Полет пчелы», смыслом которого является бесконечное перемещениеспрайта по сцене ограниченной черной рамкой. Тогда скрипт выглядит так:
/>
Рис. 22. Полет пчелы
Листингскрипта показывает то, что щелчок по зеленому флажку приводит в действиескрипт, выполнение которого приводит к бесконечному перемещению спрайта посцене ограниченной черным квадратом. Спрайт при касании черного цвета будетменять свое направление на случайное число в диапазоне от 90 до 100, тем самымспрайт никогда не покинет пределы черного квадрата и тем более сцены.
Длябыстрого и успешного усвоения новых тем рекомендуется использовать раздаточныйматериал и компьютерные презентации. Используя на уроках одновременно оба варианта,позволит легко закреплять полученные знания и умения у младших школьников.
Длятого чтобы дети эффективно усваивали знания в новой области, необходимо наличиемотивации. А мотивация учебной деятельности возникает, если они чувствуютличную заинтересованность в приобретении знаний для достижения своей цели.Scratch позволяет создавать проекты, которые интересны различным возрастнымгруппам от 8 до 16 лет и старше – интерактивные презентации,мультфильмы, компьютерные игры, программы-тренажеры с использованием графики имультимедиа.
Дляконтроля успешности учащихся необходимо несколько самостоятельных разработокнебольших проектов, например: мультфильм «Кот», мультфильм «Полет пчелы» и«Калькулятор» и одного большого проекта «Электронное пианино».
При разработкемультфильма «Кот», учащиеся показывают свои знания и умения работать с блоками«Движение» и «Внешность». На примере учащихся 4 класса «Б» ГОУ СОШ «Школаздоровья» №1136 можно отметить, что с данным заданием справились все.
Второймультфильм «Полет пчелы» требует от учащихся навыков работы с блоками«Движение», «Внешность», «Сенсоры». Учителю необходимо следить за работойучащихся, потому что мультфильм «Полет пчелы» сильно отличается от мультфильма«Кот» по уровню сложности и набору команд в скрипте. Это нужно делать для того,чтобы работа учащихся была наиболее продуктивна. В некоторых случаях возможнатакая реализация этого проекта: учитель заранее собирает правильный скрипт иразбивает его на части, а учащимся предлагается собрать из частей правильнуюкомбинацию. Такой метод хорошо себя показал при работ с учащимися, у которыхслабо развито умение работать за компьютером или не развито совсем.
Проект«Калькулятор» должен показать умение учащихся работать с блоком «Числа» и«Переменные». Также учитель может проверить умение учащихся работать соспрайтами – создание, редактирование. Данный проект должен стать завершающимэтапом, перед разработкой проекта «Электронное пианино» в котором должны будутотражены навыки работы со всеми блоками вместе.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что преподавание темы, «Программирования всреде Scratch» учащимся начальной школы, должно проходить в спиралевиднойформе. На первых этапах рассматриваются простые вещи, например блок «Контроль».Но при этом блок не рассматривается сразу целиком. Учитель должен периодически,тогда когда возникает необходимость, возвращаться к рассмотрению новыхвозможностей. Это позволяет не перезагружать детей избыточной информацией, но втоже время рассмотреть и изучить наибольшее число команд.
Остановимсяподробнее на тех вопросах, которые необходимо отразить при изучении темы«Программирование в среде Scratch» учащимися начальной школы, а именно:
1) знакомство учащихся со средой программирования Scratch;
2) рассмотрение различных способов запуска скрипта или несколькихскриптов;
3) создание и редактирование спрайтов и звуков;
4) рассмотрение скриптов связанных с движением объектов;
5) рассмотрение скриптов связанных с изменением внешности объектов;
6) рассмотрение скриптов связанных с изменением сцены при помощиспрайта;
7) рассмотрение различных сенсоров встроенных в среду;
8) изучение понятия переменная, и использование ее при счете и другихразличных областях применения;
9) создание творческого проекта для закрепления всех полученныхзнаний.
Отвечая на эти вопросы, необходимо постоянно возвращаться кполученным ранее знаниям, с целью их углубления.
Знакомство учащихся с средой программирования Scratch описано выше.
Рассмотрение различных способов запуска скрипта необходимо потому,что программа может состоять из множества отдельных скриптов, работа которыхдолжна быть не синхронной, а проходить в строго определенный момент. Тем самымв начале изучения данной темы лучше всего рассматривать стандартный запускскрипта – при помощи зеленого флажка. Таким образом, можно запускать один илинесколько скриптов, запуск которых должен быть параллелен.
После того, как учащиеся освоят способ запуска скрипта необходимосоздать первый скрипт. Но до создания первого скрипта нужно рассказать учащимсяо блоках «Движение» и «Внешность». Это нужно для того, чтобы самый первыйскрипт сразу произвел на школьников впечатление.
В блоке «Движение» необходимо, для начала, рассмотреть простейшиекубики, такие как: />, /> и />. Данные кубикипозволяют перемещать объект по сцене, при этом все три кубика совершенноразные. Также целесообразнее сразу рассмотреть несколько кубиков из блока«Внешность», такие как: />, />, />, /> и />. Для того, чтобыполучилась анимация нужно использовать кубик />, иесли движение должно происходить многократно />. Перечисленныеранее кубики можно различными способами компоновать и составлять разнообразныепоследовательности команд. Начинаться первый скрипт обязательно должен с кубика/>.
Применение данных кубиков учащимися целесообразно при решениипоставленных перед ними задач. Например, одной из типовых задач может служитьзадача о коте. Целью задачи является перемещение кота из указанной точки влюбом направлении. При этом кот должен на каждом шаге менять свой костюм и вконце сказать любую фразу, например: «Привет! Как дела?». При этом собираниескрипта у учащихся не вызовет больших усилий. Также, не обозначая и нерассказывая о том, что такое циклическая структура, учащиеся с легкостью используютее в своих программах. Это свидетельствует о том, что программа действительнопредназначена для раннего возраста.
/>
Рис. 23. Скрипт задачи о коте
Анализируяскрипт, обратим внимание на то, что вполне законченное действие – анимация, илиможно даже сказать короткий мультфильм, не является сложным набором скриптов, аумещается всего лишь в нескольких строчках. В то же время, если учащимся датьзадание, в котором они смогут немного пофантазировать, данный скрипт можетперерасти в полноценный мультфильм.
Сразу послеэтого лучше всего рассмотреть возможность использования разнообразных спрайтовиз библиотеки среды Scratch и создание и редактирование собственных спрайтов.
Создание собственногоспрайта очень интересное и в то же время простое занятие. Интегрированныйредактор очень похож на графический редактор Paint. В графическом редактореприсутствуют такие инструменты, как кисть, ластик, заливка, прямоугольник,окружность, линия, надпись, выделение, штамп и выбор цвета. Также естьвозможность изменять готовый рисунок, например: уменьшение или увеличениерисунка, поворот рисунка на 90 градусов по и против часовой стрелки, отражениерисунка по горизонтали и вертикали. Все нарисованные рисунки можно сохранить нажесткий диск или наоборот, открыть с него. Палитра цветов среды Scratch аналогична палитре цветовграфического редактора Paint.
/>
Рис. 20. Графический редактор
После,возможно вернуться к ранее созданной программе, и заменить спрайт кота насозданный или отредактированный спрайт учащимся. Таким образом, мы развиваемтворческую деятельность младших школьников, одновременно изучаяпрограммирование, т.е. мы все время можем вернуться к ранее созданной программеи улучшить ее.
Следующимважным вопросом является добавление звуков в программу. Для того, чтобы вполной мере показать возможности блока «Звук» необходимо наличие звуковыхадаптеров и колонок на учебных компьютерах. Важно помнить, что звук из колонокдолжен быть таким, чтобы его можно было отчетливо слышно учащемусяиспользующему его, но в то же время чтобы этот звук не отвлекал остальныхучащихся.
Попробоватьиспользовать звук можно также на примере, рассмотренном ранее. Для этого нампонадобятся несколько кубиков блока «Звук»: />, /> и />.
/>
Рис. 21. Графический редактор
Теперь, нашскрипт стал еще более интересным, так как кроме анимации, в нем такжеприсутствуют звуковые эффекты. Как и в случае рассмотренном ранее, учащимсянеобходимо дать немного времени на то, чтобы они поэкспериментировали сдобавлением кубиков различных блоков.
Подошловремя познакомить учащихся с блоком «Перо». Учащимся следует пояснить, что перов данном случае это след, оставляемый спрайтом при движении. Нужно сказать, чтопри использовании пера можно рисовать разнообразные картинки на сцене. Даннуювозможность лучше всего рассмотреть на примере рисования разнообразныхгеометрических фигур, таких как четырехугольники. При этом возможноиспользовать практически все кубики блока «Перо», в том числе: />, />, /> и />. Также возможно сочетание в одной программе разных скриптов,рисующих разные фигуры. Для этого нужно использовать запуск скрипта с помощьюклавиши на клавиатуре, т.е. для каждой фигуры своя клавиша. Для этогоиспользуется кубик />.
/>
Рис. 22. Скрипт рисования квадрата
В данномслучае на сцене спрайт рисует квадрат. После этого следует дать задание дляотработки полученных навыков, например: нарисовать квадрат поменьше, нарисоватьчетырехугольник, нарисовать многоугольник, нарисовать любую ломаную линию. Такиобразом, во-первых, проводится межпредметная связь, во-вторых, учащиесяпрактикуются в использовании блока «Перо», в-третьих, работают с координатнойплоскостью. В случае если у учащихся будут затруднения, необходимо показать надоске, что такое координатная плоскость и как на ней можно нарисовать фигуру.
Теперьнужно изучить блок «Сенсоры». Целесообразнее начать изучение с задачи о пчеле.Условие задачи звучит так: «Имеется объект Пчела сдвумя костюмами: «крылья вверх» и «крылья вниз». Необходимо создать случайный инепрерывный анимированный полёт Пчелы».
Решениеданной задачи будет состоять из нескольких частей. Первая часть – сменакостюмов пчелы. Вторая часть – непосредственно полет пчелы.
Наначальном этапе учащиеся уже знают, что нужно делать. Они создают спрайт пчелы,задают ему, уже знакомые, команды блоков «Движение», «Внешность» и «Контроль».Но вскоре у них возникает вопрос, как же добиться случайного и непрерывногополета? Тут и следует начать рассказывать о блоке «Сенсоры», так как у учащихсявозникает острая необходимость в его использовании. Для достижения нужной целимы будем использовать следующие новые кубики: />, />, />.
/>
Рис. 27. Скрипт полета пчелы
В данномпримере мы создаем бесконечное движение пчелы по экрану, потому что тогда,когда пчела касается края она меняет свое направление. В дальнейшем необходиморассмотреть кубик /> и подробнеерассказать о касании одного спрайта другого. После того когда скрипт готов,учащимся нужно дать задание найти в блоке «Движение» кубик, похожий на фрагментскрипта в котором пчела отталкивается от экрана. Учащиеся без труда находяткубик />. Сразу послеэтого дается задание, в котором они заменяют целую конструкцию одним кубиком(см. рис. 28).
/>
Рис. 28. Улучшенный скрипт полета пчелы
Единственнымотличием улучшенного скрипта будет в том, что при касании пчелой края сцены,она будет отталкиваться зеркально, т.е. под тем же углом. В первом случае уголотталкивания задавался случайным образом.
Посленеобходимо рассказать о блоке числа. Особого внимания этому блоку не стоитуделять, стоит только лишь попробовать с детьми совершить различныематематические действия. Например: сложение, вычитание, умножение и деления.
Особоевнимание нужно уделить блоку «Переменные». Так как понятие переменная новое,нужно объяснить, что переменная служит для хранения и последующего обращения кданным [30, с. 174]. Объяснить новое понятие можно на любом примере, вчастности человек.
Программироватьв среде Scratch на раннем этапе возможно вообще не используя переменные и числа.Лучше всего сосредоточить внимание на переменные тогда, когда в них будетнепосредственная необходимость.
Результатомвсей проделанной работы должна стать самостоятельная разработка учащимисяпроектов на самостоятельно выбранные темы или заранее подготовленные. Следуеттакже уделить немного времени на то, чтобы учащиеся смогли защитить своипроекты. После этого все проекты можно выложить в интернет на сайт программы Scratch.
2.3Тематическое планирование
Из составленного ранее перечня вопросов иметодических рекомендаций можно составить тематическое планирование по теме«Программирование в среде Scratch» учитываявозрастные особенности учащихся начальной школы.
Пояснительная записка
Цельюданного курса является получение базовых навыков работы в среде Scratch. Уделяется особое внимание возможностям использовать эту среду впроектной деятельности в начальной школе.
Цели курса
1. Способствовать развитию алгоритмических способностей учащихся;научить ребенка восприятию условия задачи на построение алгоритма.
2. Выявить наиболее способных детей для дальнейшей работы с ними наболее высоком уровне (языки программирования Pascal, Delphi и др.).
3. Пробудить у детей желание экспериментировать, формулировать ипроверять гипотезы и учиться на своих ошибках.
Задачикурса
1. Освоение среды Scratch и блочного построения скриптов.
2. Освоение понятия «алгоритм» и изучения видов и свойств алгоритма.
3. Освоение сложных алгоритмических конструкций.
Способыконтроля
1. Решение задач по текущей теме.
2. Разработка проекта.
Внастоящее время информатику начинают изучать уже в начальной школе. Возникаетвопрос: можно ли в начальной школе детей обучать алгоритмизации ипрограммированию?
Можно,но при соблюдении следующих условий:
· длярешения алгоритмических задач выбрана понятная и интересная ученикам предметнаяобласть;
· программнаяреализация учебной среды программирования имеет дружественный пользовательскийинтерфейс;
· длясоздания алгоритма решения задачи используются визуальные средствапредставления структур данных и структур управления, не требующие запоминаниябольшого количества служебных слов и синтаксических правил записи программы.
Такаяпрограммная среда, в основе которой лежит язык программирования Scratch, быларазработана группой ученых из Массачусетского технологического института (MIT).
На основеанализа учебников и возможностей программы нами сделан вывод, что обучениеучащихся начальной школы программированию в среде Scratch должно проходить поэтапно,от простого к сложному.
Длятого чтобы дети эффективно усваивали знания в новой области, необходимо наличиемотивации. А мотивация учебной деятельности возникает, если они чувствуютличную заинтересованность в приобретении знаний для достижения своей цели.Scratch позволяет создавать проекты, которые интересны различным возрастнымгруппам от 8 до 16 лет и старше – интерактивные презентации,мультфильмы, компьютерные игры, программы-тренажеры с использованием графики имультимедиа.
3.Экспериментальная работа по применению методики преподавания темы«Программирование в среде Scratch» в начальной школе
3.1 Общиевопросы экспериментальной работы
Цельюпроведенной экспериментальной работы была проверка методики преподавания темы «Программированиев среде Scratch» учащимся начальной школы.
Задачиэкспериментальной работы:
1) реализация разработанной методики преподавания темы«Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы;
2) разработка проекта учащимися начальной школы;
3) оценка эффективности предложенной методики.
Реализацияпоставленных задач происходила в ГОУ СОШ «Школа здоровья» №1136.Экспериментальная методика была разработана и проверена применительно кучащимся 4 класса «А». Целью курса являлось создание проекта, который быохарактеризовал умения и навыки учащихся. Учащиеся выбрали проект «Электронноепианино». В этом проекте необходимо создать небольшое электронное пианино свозможностью воспроизведения звуков, показать анимацию и возможность поигратьна пианино. Все учащиеся принимали участие в создании данного проекта.Результаты показали то, что многие школьники освоили программу и свободно могутсоздать несложный проект. Несколько человек усвоили курс хорошо, но свой проектбез помощи создать не смогут или создадут с ошибками.
Таблица 9. Результатыдиагностики умения младших школьников программировать в среде ScratchУровень умения младших школьников программировать в среде Scratch Количество испытуемых Высокий 5 человек Средний 5 человека Низкий 2 человек
Стоитзаметить, что предмет «Информатика» в испытуемом классе только 1 год. Многиеучащиеся не имеют навыков работы с компьютером. Неуверенно работают сманипуляторами, путают клавиши. То есть обстановка работы за компьютеромявляется для них стрессовой. Связи с этим много времени ушло на обучение такихучащихся работать с компьютером (умение включать компьютер, пользоватьсямышью). Также в этом возрасте, 8–9 лет, у учащихся существует боязнь сделать«что-то не так». Также учитывая возрастные особенности, работа за компьютеромне должна превышать 15 минут за урок.
Однако, поданным приведенным в таблице 1 видно, что 10 учащихся справились споставленными целями, из низ 5 хорошо овладели программой. Это говорит о том,что учащиеся хорошо расположены к алгоритмическому стилю мышления и работа закомпьютером не вызывает у них дискомфорта.
Извышесказанного делается вывод, что работу над одним проектом нужно разделятьмежду 3 группами учащихся. Поэтому моменты, которые посложнее, следует даватьребятам, которые лучше справляются. Учащимся, которые только начинают работу закомпьютером, необходимо все время помогать и следить за ходом выполненияработы. Это позволяет всем учащимся принимать участие в разработке проекта, приэтом проект будет выполнен максимально быстро и качественно. Также коллективнаяработа позволяет слабоуспевающим учащимся постепенно избавляться от страхаперед компьютером.
Проектучащихся был показан на классном часу и размещен на сайте(http://scratch.mit.edu/). Демонстрация проекта вызвала у учащихся восхищениесвоим трудом, что стало очень сильной мотивацией к продолжению работы в средепрограммирования Scratch.
Также стоитотметить то, что небольшая группа ребят захотела внеурочно заниматьсяпрограммированием в среде Scratch. Эти занятия были продуктивнее, потому что все ребята былизаинтересованы в изучении материала. Результатом этих занятий стала разработкапроекта «Арканоид» по мотивам одноименной игре.
3.2 Проект «Электронноепианино»
Цельпроекта: учащиеся должны создать фрагментпианино, которое способно воспроизводить звуки, играть готовые мелодии ипоказывать анимацию.
Реализацияпроекта: учащиеся были поделены на 3 группы.Первая группа – создание фрагмента пианино, написание скриптов воспроизведениязвуков, запись мелодии. Вторая группа – разработка фона и спрайтов, созданиевоспроизведения звуков, содействие в записи мелодии. Третья группа – разработкаскрипта движения спрайта.
Для началанеобходимо заранее подготовить изображения клавиш. Их можно нарисовать вграфическом редакторе Paint, или с фотографии пианино аккуратно вырезать, так как мы сделалив нашем проекте.
При помощиобъектов, собирается фрагмент пианино. Каждая картинка является отдельнымобъектом, называемым спрайтом. Каждый спрайт должен будет иметь 2 костюма –обычное состояние и нажатое состояние, а также воспроизводить нужный звук(ноты). В итоге мы должны получить фрагмент пианино.
Создаетсяэтот фрагмент следующим образом: в области спрайтов нажимается кнопка созданиянового спрайта />. В появившемсяокне следует нажать кнопку />, и впоявившемся окне выбрать нужный спрайт. Данная процедура проводится столькораз, сколько спрайтов нужно отобразить на сцене. После того, как фрагментготов, нужно разработать небольшое меню, которое будет упрощать работу спрограммой.
Левая кнопка«Готовые мелодии» является выпадающим меню, т.е. при нажатии на кнопкупоявляется новая кнопка рядом. Правая кнопка «Стоп» останавливает скрипт,прекращается воспроизведение звуков и анимации, на экране появляется информацияо проекте.
Основное оформление готово. В дальнейшем мы еще вернемся к оформлению,для того чтобы предать нашему проекту больше интерактивности и красоты. Но наданном этапе все нужные объекты уже созданы.
Теперь переходим к созданию скриптов каждому спрайту. Начнем с нот, таккак все остальные объекты будут опираться именно на эти скрипты. Сразу нужноотметить, что скрипты нот будут отличаться только непосредственно самой нотой, т.е.звуком, который данный спрайт должен воспроизвести. Поэтому целесообразнеесначала полностью решить, что должно быть в скрипте каждой ноты, для того чтобыв дальнейшем использовать уже готовый скрипт для всех остальных нот.
В данномпроекте у спрайта ноты должны быть следующие возможности: при нажатии на спрайтлевой кнопкой мыши – воспроизводить нужный звук; при проигрывании готовоймелодии подсвечиваться в тот момент, когда нота, закрепленная за спрайтомзвучит; перейти к костюму отображающему не нажатое состояние, в тот моменткогда нажимается кнопка «Стоп».
Выбираемкрайнюю левую ноту в нашем фрагменте, ноту «соль». Ищем спрайт этой ноты впанели спрайтов и щелкаем по нему два раза левой кнопкой мыши – данное действиеоткроет панель скриптов именно для этого спрайта. Также можно щелкнуть два разалевой кнопкой мыши по самому спрайту.
Исходя изэтого, видно, что в работе спрайта участвуют три скрипта. Первый скриптвоспроизводит звук при нажатии на спрайт. При этом спрайт меняет свой костюм наследующий, т.е. нажатую ноту, воспроизводит звук под номером 43 (нота соль)продолжительностью 0,25 секунды и затем возвращается в исходное положение.Второй скрипт применяется тогда, когда играется готовая мелодия. «Когда яполучу 1» означает то, что выполнение данного скрипта будет только послеполучения сообщения «1». Номера сообщений выбираются следующим образом: крайняялевая нота имеет сообщение 1, следующая – сообщение 2 и так далее. В данномслучае меняются только лишь костюмы с интервалом в 0,25 секунды. Третий скриптотменяет выполнение двух предыдущих скриптов и возвращает спрайт в исходноеположение.
Для тогочтобы передать готовые скрипты остальным спрайтам нот нужно нажать на началоскрипта (оранжевый контейнер) правой кнопкой мыши и выбрать кнопку />. Возле курсора появится копия скрипта, которая «прилипает»к курсору до тех пор, пока не нажмем левую кнопку мыши.
Затемскопированный скрипт можно поместить в окно скриптов данного спрайта, а такжеприсоединить к любому другому спрайту или сцене. В нашем случае нужно прикрепитьк следующему спрайту ноты. Для этого щелкаем по спрайту следующей ноты. Есливсе сделано правильно, то возле спрайта в который был перемещен скрипт будетвыполнен графический эффект (квадратик уменьшающийся в центр). Далее двойнымщелчком левой кнопкой мыши выбираем спрайт в который мы перемещали скрипт именяем воспроизводимую ноту. Для того, чтобы совершать меньше ошибок, скриптыбелых нот рекомендуется копировать только в идентичные скрипты. Аналогично счерными нотами. Так будет совершенно намного меньше ошибок.
Такойспособ применяется для копирования остальных скриптов. При копировании второгоскрипта необходимо менять получаемое сообщение, для того чтобы избежатьповторов. Сообщения создаются так: на стрелочку рядом с выбранным ранее сообщениемнажимаем левой кнопкой мыши.
Впоявившемся меню ищем кнопку /> и нажимаем нанее. Появится диалоговое окно.
В этом окнемы вписываем название сообщения, при создании нот, это порядковый номер нотыслева направо.
Прикопировании третьего скрипта ничего менять не надо, если скрипты белых нот мыкопируем только белым нотам, скрипты черных – только черным.
Заранеенужно разобраться с количеством и назначением сообщений в будущем проекте.
Листингскриптов говорит о том, что выполнение одного действия – проигрывания музыки,разбито на множество маленьких скриптов. Данный способ реализации разгружаетскрипт, Scratch работает быстрее, и более понятен для восприятия. Каждое действие,каждая строчка имеет свой скрипт, что позволяет легко находить ошибки илидописывать новые скрипты, копируя старые и изменяя небольшую часть.
Привыполнения скрипта задействовано большое количество сообщений. Это нужно длятого, чтобы программа понимала, что нужно выполнять в данный момент. Скриптыстрочек куплета и припева очень похожи, единственное отличие это проигрываемаянота и длительность звучания.
Управляющиескрипты предназначены для того, чтобы запускать проигрывание мелодии в нужныймомент, а именно после нажатия на кнопку />, иостанавливать выполнение скрипта после проигрывания всей мелодии или посленажатия на кнопку />.
Кнопка /> служит для остановки всех выполняемых скриптов,возвращению всех спрайтов в первоначальное положение и выводу на сценузаставки.
Дляпридания проекту интерактивности, было решено добавить два объекта: полосазагрузки и танцующее и поющее существо.
Полосазагрузки применяется в трех случаях: при нажатии на кнопку />,после окончания проигрывания музыки и после нажатия на спрайт заставки. Длясоздания анимации необходимо нарисовать несколько костюмов.
Листингскрипта говорит о том, что спрайт при появлении начинает менять поочереднокостюму, и когда одевает последний – исчезает. Получается красивый эффект лентызагрузки, реализованный самым простым способом.
Танцующее ипоющее существо нужно для того, чтобы прослушивание мелодии сопровождалосьанимационными эффектами, также реализуется функция караоке, так как на сценепоявляются в нужный момент слова песни.
С точкизрения проверки знаний учащихся, реализация данного скрипта показывает умениеработать учащихся с блоком «Движение», «Внешность», «Контроль» и «Переменные».
Реализацияскрипта на первый взгляд смотрится простой, но при использовании в нашемпроекте есть небольшая тонкость – анимация должна происходить только тогда,когда идет звучание музыки. Сделать это возможно двумя путями: Первый путь –рассчитать продолжительность по времени звучания музыки и создать скрипт,который будет проигрываться такое же количество времени; Второй путь – ввестипеременную А, принимающая значение 0, которое скрипту говорит о том, что должнавоспроизводиться анимация. После того, как будет сыграна последняя строчкаприпева, переменной А передается значение 1, и скрипт останавливается.
После этогосоздание проекта полностью завершено, цели и задачи выполнены. В дальнейшемпроект можно разнообразить различными мелодиями, добавить звуковые эффекты,анимацию и многое другое.
3.3 Проект«Игра «Арканоид»»
Цельпроекта: учащиеся должны реализовать игру «Арканоид»в среде программирования Scratch
Реализацияпроекта: создание спрайтов фишек, шарика иракетки. Редактирование фона и обозначение условий игры. Создание переменных играниц сцены.
Для тогочтобы создать игру «Арканоид» в среде программирования Scratch для начала необходиморешить несколько функциональных моментов: в начале игры шарик должен двигатьсявниз, разный угол отскока шарика от ракетки, исчезновение фишки при попаданиипо ней шариком, игровые очки, получаемые игроком при попадании по фишкам,выигрыш игрока при сбивании всех фишек и проигрыш при падении шарика.
Сперваотредактируем сцену. Сцена состоит из трех частей, /> – нейтральноеполе, по которому двигается шарик, /> – верхняяграница игрового поля, от которой шарик отскакивает и /> – нижняяграница игрового поля, попадание в нее шарика останавливает игру.
Послесоздания игрового поля нужно переходить к разработке игровой ракетки.
Спрайтракетки состоит из трех частей: красной, синей и зеленой. Такое строение нужнодля того, чтобы при попадании шариком по ракетке, шарик отскакивал по разному.Т.е. при попадании в красную часть, шарик будет отскакивать больше влево, припопадании в синюю часть – отскок будет вверх под небольшим градусом исоответственно при попадании в зеленую часть – отскок больше вправо.Реализация, также возможна, используя большее количество цветов, так как чембольше цветов мы задействуем, тем точнее мы запрограммируем отскок шарика.Осталось создать скрипт движения ракетки. Существует два способа: движение спомощью клавиатуры или при помощи мыши. Минусы первого варианта в том, чтодвижения получаются не плавные и не удобными при использовании, так какприходится очень часто нажимать на клавиши управления ракеткой. В то же времяуправления мышью позволяет сделать движение ракетки плавным и управлениеудобным.
Скриптсостоит из двух частей: первая – устанавливает ракетку в начальное положение (0; –150), вторая – запускает движение ракетки за курсором мыши.
Следующийобъект, который нужно создать – это фишка. Фишек в проекте может быть любоеколичество, в нашем проекте 14 фишек. Создавать фишки нужно так: создать однуфишку, назначить ей скрипты, а затем скопировать необходимое количество раз.
Скриптфишки также состоит из двух частей. Первая часть – установка фишки в нужнуюпозицию на игровом поле, путем задания каждой фишки значения по X и по Y. Вторая часть – при касании шарикомфишки, фишка должна исчезнуть.
Прежде чемпереходить к созданию шарика, нужно реализовать три состояния игры: передначалом, выигрыш и проигрыш.
Началоигры, движение шарика, начинается после нажатия клавиши «пробел». В верхнейчасти сцены находится информационная зона, которая сообщает игроку скоростьдвижения шарика, набранные очки и оставшееся количество фишек на игровом поле.
Скоростьшарика можно сделать статической, т.е. постоянной, или динамической, т.е.изменяемой при каких-либо условиях. В нашем проекте таким условием являетсяпопадание шарика на ракетку. Первоначальное количество очков равно 0. Очкиначисляются после попадания шариком по фишке и отнимаются при ударе об ракетку.Количество фишек в начале игры равно 14, после попадания шариком по фишке,число фишек уменьшается, так как пропадает выбитая фишка, и тогда когдазначение будет равняться 0 появляется сообщение о выигрыше.
Если шариккасается нижней полосы, то появляется сообщение о проигрыше.
Теперь всеготово для того, чтобы переходить к созданию самого шарика и скриптов. Скриптшарика состоит из 2 частей: первая – отвечает за установку шарика в нужнуюточку и за сброс переменных, вторая – отвечает за движение шарика по игровомуполю, попадания по ракетке и фишкам, а также за увеличение скорости, начислениюочков.
Скриптсобран таким образом, что вначале описывается движение шарика, угол отскока отфишек, верхней границы и ракетки. Угол отскока от фишки и верхней границы равен180 градусам. Если шарик касается боковых границ, то он отскакивает зеркально, т.е.на тот же угол, который был до касания. При попадании на ракетку написаны 3варианта отскока, о которых было сказано выше. Также при касании шарика иракетки воспроизводится звук.
После идетописание случая попадания шарика по фишке, для каждой фишке находящейся наигровом поле свой скрипт. Из-за этого скрипт выглядит большим и сложным, ноесли присмотреться, то сразу видно, что скрипты удаления фишек с экранаодинаковые, отличается только лишь посылаемое сообщение, у каждой фишки оносвое. В самом конце стоит условие, которое проверяет значение переменной«фишки», и если оно равно 0, то на экране появляется сообщение о выигрыше.
Проект«Игра «Арканоид»» готова. В дальнейшем возможно создание нескольких уровнейигры, различных степеней сложности.
Проведеннаяэкспериментальная проверка разработанной методики преподавания темы«Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы на базе ГОУ СОШ «Школы здоровья» №1136показала свою эффективность. Результатом проведенной работы стало созданиеучащимися начальной школы двух полноценных проектов.
Припроведении занятий была замечена заинтересованность учащихся в изучении темы«Программирование в среде Scratch».
Несмотря нато, что Scratch является языком программирования, с помощью которого изучаютсятакие понятия как алгоритм, скрипт, программа, творческая деятельность учащихсябыла на хорошем уровне. Ребята с интересом изучали новые возможности, при этомсоздавались интересные проекты. Примером таких проектов могут служить«Электронное пианино» и «Игра «Арканоид»».
Разработанныепроекты были размещены на официальном сайте среды программирования Scratch. Данная возможностьпозволяет учащимся делиться своими проектами, просматривать или редактироватьпроекты разработанные другими пользователями.
Заключение
Scratch разрабатывался как новаяучебная среда для обучения школьников программированию. В то же время учащиесяв полной мере могут раскрыть свои творческие таланты, так как в нем можно легкосоздавать фильмы, игры, анимированные открытки и презентации; придумывать иреализовывать различные объекты, определять, как они выглядят в разныхусловиях, перемещать по экрану, устанавливать способы взаимодействия междуобъектами. Дети могут сочинять истории, рисовать и оживлять на экранепридуманных ими персонажей, учиться работать с графикой и звуком. Важно и то,что ребенок имеет возможность поделиться результатом своего творчества сдрузьями или другими пользователями.
Scratch создавался для учащихсяначиная от 8 и до 16 лет, но и дети более раннего возраста могут работать вэтой среде над проектами вместе с родителями или старшими братьями и сестрами.С другой стороны, даже студенты многих вызов могут использовать Scratch на занятиях в компьютерныхклассах.
Анализучебников и учебных пособий показал то, что программирование учащимся начальнойшколы должно тесно идти с развитием творческого потенциала учащихся. Одним изспособов организации учебной деятельности учащихся является метод проектов, гдеподходящим инструментом для реализации является среда программирования Scratch. Так как простота освоенияи огромный потенциал отлично сочетаются в одной среде, Scratch, интересен для начальногоуровня изучения программирования.
Внастоящее время информатику начинают изучать уже в начальной школе. Возникаетвопрос: можно ли в начальной школе детей обучать алгоритмизации ипрограммированию?
Можно,но при соблюдении следующих условий:
· длярешения алгоритмических задач выбрана понятная и интересная ученикам предметнаяобласть;
· программнаяреализация учебной среды программирования имеет дружественный пользовательскийинтерфейс;
· длясоздания алгоритма решения задачи используются визуальные средствапредставления структур данных и структур управления, не требующие запоминаниябольшого количества служебных слов и синтаксических правил записи программы.
Такаяпрограммная среда, в основе которой лежит язык программирования Scratch, быларазработана группой ученых из Массачусетского технологического института (MIT).
На основеанализа учебников и возможностей программы нами сделан вывод, что обучениеучащихся начальной школы программированию в среде Scratch должно проходить поэтапно,от простого к сложному.
Длятого чтобы дети эффективно усваивали знания в новой области, необходимо наличиемотивации. А мотивация учебной деятельности возникает, если они чувствуютличную заинтересованность в приобретении знаний для достижения своей цели.Scratch позволяет создавать проекты, которые интересны различным возрастнымгруппам от 8 до 16 лет и старше – интерактивные презентации, мультфильмы,компьютерные игры, программы-тренажеры с использованием графики и мультимедиа.
Проведеннаяэкспериментальная проверка разработанной методики преподавания темы«Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы на базе ГОУ СОШ «Школы здоровья» №1136показала свою эффективность. Результатом проведенной работы стало созданиеучащимися начальной школы двух полноценных проектов.
Припроведении занятий была замечена заинтересованность учащихся в изучении темы«Программирование в среде Scratch».
Несмотря нато, что Scratch является языком программирования, с помощью которого изучаютсятакие понятия как алгоритм, скрипт, программа, творческая деятельность учащихсябыла на хорошем уровне. Ребята с интересом изучали новые возможности, при этомсоздавались интересные проекты. Примером таких проектов могут служить«Электронное пианино» и «Игра «Арканоид»».
Разработанныепроекты были размещены на официальном сайте среды программирования Scratch. Данная возможностьпозволяет учащимся делиться своими проектами, просматривать или редактироватьпроекты разработанные другими пользователями.
Списоклитературы
1. Белова Г.В. Программирование в среде ЛОГО. Первые шаги.– М.: Солон, 2007
2. Бин Нгуен. Объектно-ориентированноепрограммирование на IBM Smalltalk. – М.: Диалог-МГУ, 1996.
3. Бокучава Т.П., Тур С.Н. Методическое пособие поинформатике для учителей 2–4 классов. М.: BHV, 2007
4. Буч Г. Объектно-ориентированныйанализ и проектирование с примерами приложений – М.: Вильямс, 2008.
5. Великович Л., Цветкова М. Программирование для начинающих. – М.:Бином, 2007
6. Гейн А.Г., Сенокосов А.И., Юнерман Н.А. Информатика:Учебник для 10–11 классов общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение,2005
7. Гейн А.Г. Информатика. 10 класс. Учебник. М.:Просвещение, 2008
8. Горячев А.В., Волкова Т.О., Горина т.и. Информатика в играх и задачах: Учебник-тетрадь для 2 классачетырехлетней начальной школы: В 2 томах. М.: Баласс, 2006
9. Еремин Е.А. Газета «Информатика». Среда Scratch – первое знакомство. – М.:Первое сентября, 2008 – №20 (573) – С. 17–24.
10. Еремин Е.А. Газета «Информатика». Среда Scratch – первое знакомство. – М.:Первое сентября, 2008 – №20 (573) – С. 16–28.
11. Ершов А.П. и др. Основыинформатики и вычислительной техники. Учебник для 10–11-ых классов среднихшкол. – М.: Просвещение, 1985.
12. Каймин В.А. Информатика. Учебник. М.: Инфра-М, 2004
13. Каймин В.А. Информатика. Учебник. М.: Инфра-м, 2001
14. Кнут Е. Дональд. Искусствопрограммирования. Том 1. Основные алгоритмы. – М.: Вильямс, 2007
15. Конопатова Н.К., Матвеева Н.В., Панкратова Л.П., Челак Е.Н.,Нурова Н.А. Учебник для 4 класса. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007
16. Конопатова Н.К., Матвеева Н.В., Челак Е.Н. Рабочаятетрадь для 4 класса, М.: Бином. Лаборатория знаний, 2006
17. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы. Построениеи анализ. 2-е издание, 2007
18. Красиков И.В., Красикова И.Е. Алгоритмы. Просто какдважды два. – М.: ИКФ «ЭКСМОС», 2006
19. Кузнецов А.А., Апатова Н.В. Основы информатики. 8–9классы. – М.: Дрофа, 2003
20. Кушниренко А.Г., Лебедев Г.В., Зайдельман Я.Н. Информатика7–9 классы. – М.: Дрофа, 2002
21. Лаптев В. C++. Объектно-ориентированное программирование: Учебное пособие. –СП.: Учебное издание, 2008
22. Левитин А. Алгоритмы. Введение в разработку и анализ. – М.: Вильямс,2006
23. Первин Ю.А. Методика раннего обучения информатике:Методическое пособие для учителей начальной школы и методистов Изд. 1-е/ 2-е.М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008
24. Полат Е.С. Новые педагогические и информационныетехнологии в системе образования. – М. Академия. – 2006.
25. Семакин И.Г., Залогова Л.А., Русаков Н.С., Шестакова Л.В.Информатика. Базовый курс. 9 класс. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2002
26. Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Информатика и ИКТ.Базовый уровень: учебник для 10–11 классов. – М.: БИНОМ, 2007.
27. Семакин И.Г., Хеннер Е.К., Шеина Т.Ю. Практикумпо информатике и ИКТ для 10–11 классов. Базовый уровень. – М.: БИНОМ, 2007.
28. Сорокина В.В. Психологическое неблагополучие детей вначальной школе. – М.: Генезис, 2005
29. Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка. – М: Оникс,Мир и образование, 2008.
30. Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии.Учебник для 10–11 классов. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2006.
31. Юдина А. Информатика. Методическое пособие к практикуму поинформатике в среде Logo Writer. М.: Мнемозина, 2005
32. Яшуев Р.Н. Работа со школьниками в области информатики.– М., 2007
33. Яховский Н.Г. Обучение программированию в начальнойшколе. – М., 2008