ВИКОРИСТАННЯ СЕРЕДОВИЩА MICROSOFT ROBOTICS DEVELOPER STUDIO НА УРОКАХ ПРОГРАМУВАННЯ В
Транскрипт
1 ВИКОРИСТАННЯ СЕРЕДОВИЩА MICROSOFT ROBOTICS DEVELOPER STUDIO НА УРОКАХ ПРОГРАМУВАННЯ У ШКОЛІ Бобкін С.В. НТГСПА Нижній Тагіл, Україна USING MICROSOFT ROBOTISC DEV. NTGSPA Nizniy Tagil, Russia Незважаючи на збільшення навчального часу на вивчення алгоритмізації та програмування в школі, як справедливо зазначає І.Г. Семакін, у змісті ФГОС і зразкової освітньої програми з інформатики мало знаходять відображення сучасні, перспективні напрями інформатики, особливо у сфері програмування [5]. Так, незважаючи на наявність досліджень у галузі методики викладання інформатики в основній школі, які передбачають знайомство учнів з актуальними та затребуваними на ринку праці напрямками програмування (Т.Н. Лебедєва, А.І. Газейкіна та ін.), даний розділ розглядається виключно у процедурної парадигми Більшість сучасних фахівців у галузі шкільної інформатики (І.Г. Семакін, Н.Д. Угрінович, Д.Г. Копосов та ін.) вважають, що з огляду на сучасний розвиток інформатики як науки, а також непоганий рівень комп'ютеризації та інформатизації шкіл , у доступній формі зміст предмета можна відобразити такі сучасні теми як штучний інтелект, паралельні обчислення, робототехніка та інших.
2 Невідповідність навчального матеріалу з програмування з сучасними досягненнями галузі веде до того, що учні не бачать сенс вивчення програмування. У ході опитування, проведеного серед учнів 9 класів, ми отримали такі висловлювання щодо вивчення програмування: «Поясніть, де мені знадобиться програмування мовою Паскаль?», «Щоб скласти два числа потрібно написати цілу програму, чи не простішескористатися калькулятором?», «Я не можу самостійно вирішити жодного завдання, тільки якщо набрати текст програми або виправити помилки». На наш погляд, введення в курс шкільного програмування елементів робототехніки дозволить вирішити основні труднощі у навчанні програмування, до яких ми відносимо: З боку учня: недостатній розвиток та учнів працювати з інформацією у формалізованому вигляді (C.А. Бешенков та ін.); схильність учнів до конкретних завдань із явно вираженими вихідними даними (А.А. Гін та ін.); низька мотивація учнів до вивчення програмування. З боку організації навчального процесу: акцент на технологічну сторону вивчення мови програмування замість розвитку загальних навичок алгоритмічного мислення та емоційно-ціннісної сфери учнів; недостатня увага зв'язку програмування із затребуваними напрямками інформатики: робототехнікою, інформаційною безпекою та ін; основна організація навчання програмуванню у вигляді індивідуальної роботи у системі «учень-компьютер», не враховуючи актуальності придбання учнями уміння працювати у колективі. Зупинимося на особливості вивчення основ робототехніки засобами програми Microsoft Robotics Developer Studio. Дана
3 програма містить вбудовану візуальну мову управління роботами, конструкції якого мають багато спільного з блок-схемами (табл. 1) і можуть вивчатися паралельно з ними. Компонент блоксхеми Таблиця 1. Відповідність компонентів блок схем та компонентів VPL Компонент VPL Введення даних Призначення Обчислення над вхідними даними Організація алгоритму розгалуження Виведення даних Запис алгоритмів у вигляді блок-схем вивчається школярами на початковому етапі вивчення розділу «Алгоритми та елементи програмування» і входить до освітнійстандарт. Паралельне вивчення мови VPL сприятиме розумінню учнями практичної значущості використання блок-схем і познайомить їх з актуальною технологією візуального програмування, що динамічно розвивається в даний час. Однією з особливостей вивчення алгоритмізації та програмування і те, що учням необхідно запам'ятати досить великий обсяг умовних зображень та його значень. Із загальним поняттям знака учні знайомляться у розділі «Введення в інформатику» у зв'язку з чим на початку вивчення способів запису алгоритмів доцільно актуалізувати та розширити знання у цій галузі. Зручною моделлю знака є
4 модель запропонована Ч. Пірсом з погляду якої будь-який знак має три складові: уявлення, значення, інтерпретація (рис. 1). Як видно з рис. 1 уявлення - це безпосереднє зображення знака, тобто та частина знака, яку сприймають люди і намагаються через неї зрозуміти всю його суть. Значення значення знака. У разі сенс знака введення даних. Інтерпретація розуміння суб'єктом чи об'єктом значення знака (рис. 1). У разі знак призначений для виконавця. Виконавець, керування якого підтримується мовою VPL (іншими словами, виконавець, який розуміє значення знака), повинен отримати команду рахувати дані. Запропонована модель знака універсальна і може бути використана для аналізу знаків, з якими учні зустрічаються у навчальній діяльності та повсякденному житті (рис. 2). Подання: Значення: поворот праворуч імплікація Інтерпретація: повернути праворуч застосувати правило імплікації Мал. 2. Триадична модель знака на прикладі зображення стрілки При порівнянні моделей знаків на рис. 1 та на рис. 2 можна помітити, що вмовами програмування, кожному знаку завжди відповідає один зміст, а сенсу, своєю чергою, один денотат. Це необхідно у зв'язку з тим, що при машинній обробці тексту програми кожен знак повинен бути інтерпретований однозначно. Однак у повсякденному житті часто один
5 той самий знак може використовуватися для позначення різних об'єктів або дій. У мові VPL для позначення блоків широко використані образотворчі знаки, значення яких учням легко здогадатися. Крім того, кожен блок підписується англійською. Приклад завдання: Заповніть таблицю значень блоків VPL. Знак Інтерпретація Знайомство учнів з різними знаковими системами сприяє розвитку вміння школярів висловлювати свої ідеї, задуми щодо реалізації алгоритмів у вигляді конкретної презентативної системи. Успішність виконання такого виду діяльності передбачає, що учні можуть пов'язувати наявні знання зі знаковими системами. Використання у процесі навчання складання алгоритмів і їх записи симуляторів роботів серед MRDS, і навіть, за можливості, освітнього робототехнічного набору Lego Mindstorms, дозволяє учням перевірити правильність складеного ними алгоритму, наочно уявити роботу виконавця. Поведінка робота управляється засобами мови VPL візуальної мови програмування, що дозволяє користувачеві без початкових знань програмування створювати програми, що базуються на візуальних компонентах. Програма мовою VPL є діаграмою, де компоненти є базові алгоритмічні конструкції, команди і типи даних.
6 Перевагою даної мови є те, що її синтаксис досить простий і зрозумілий, що дозволяє вчителю інформатики зосередити свою увагу не на вивченняособливостей мови програмування, але в формування в учнів навичок алгоритмічного мислення. Знання школярами основ цієї мови достатньо реалізації нескладних алгоритмів управління поведінкою робота. У зв'язку з тим, що нині актуальною стає колективна робота і у зв'язку з важливістю формування комунікативних навичок учнів, вважаємо, що з вивченні алгоритмів ефективними є групові форми взаємодії. Працюючи з групою учнів нами було запропоновано така послідовність действий: 1. Розподіл на групи. У зв'язку з обмеженим часом уроку доцільно використовувати прийоми, які дозволяють швидко поділитись класу на групи. Наприклад, на вибір тієї чи іншої картки, заздалегідь підготовленої вчителем. 2. Подання умови задачі. Наприклад: Одним з найпопулярніших роботів в даний час є робот-пилосос. Основна траєкторія руху робота коло. Уявіть, що ви програміст і вам доручено написати програму, яка змушує робота їхати коло». 3. Обговорення умови завдання у групах. Формулювання проблемних питань (За яких умов робот рухається по колу? та ін). 4. Опис алгоритму природною мовою. Запис його як блоксхеми. 5. Конвертування алгоритму з блок-схеми на програму мовою VPL. 6. Перевірка та, при необхідності, корекція діаграми VPL. 7. Порівняння отриманих у процесі групової роботи алгоритмів та обговорення їх ефективності.
7 Після проведення уроку, побудованого за описаною вище схемою, ми поцікавилися у учнів думкою стосовно застосування блок-схем, програмування в середовищі MRDS, конвертування алгоритму з блок-схеми в діаграму VPL. Учні зазначили, що текстовий опис алгоритму та складання блок-схемдопомагає узагальнити та структурувати запропоновані ідеї щодо реалізації алгоритму. Програмування серед MRDS дозволяє перевірити правильність складання алгоритму, а при виникненні помилок швидко виправити недоліки. Багатьом учням сподобалася робота у групах «коли ти робиш помилку у програмі, є можливість обговорити з іншими, що не так і разом знайти рішення». Таким чином, ми могли судити про позитивний емоційний фон уроку та інтерес учнів до теми. У ході уроку учні отримали поняття про те, що продумування алгоритму, пошук різних варіантів його реалізації займає значно більше часу, ніж написання програми. Конвертування алгоритму, написаного як блок-схеми, у програму VPL учні виконували без значних труднощів. З погляду формування навчальної успішності позитивним у цьому уроці є те, що крім формування предметних знань, він був спрямований на розвиток комунікативних навичок учнів у процесі обговорення та вирішення поставленого завдання, розвиток навичок алгоритмічного мислення при складанні алгоритму. Слід зазначити, що при складанні діаграм мовою VPL учні знайомляться з поняттям тип даних і способами роботи з ними, діалоговими вікнами та ін., що готує їх до освоєння синтаксису і семантики будь-якої мови програмування. Крім того, у міру ускладнення завдань, крім мови VPL, застосування мови програмування стає необхідним (середовище MRDS орієнтоване на використання мови С#), що може бути додатковим стимулом учнів до його вивчення. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ