ЛогоМир, как среда программирования в среднем звене общеобразовательной школы

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………3

ГЛАВА.1..ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ  ЛОГОМИР

1.1.Понятие программирования  и среды, используемые в среднем  звене общеобразовательной школы………………………………………..

1.2.Основной  инструментарий среды ЛогоМир………………………..

1.3.Команды, используемые  в среде ЛогоМир…………………………

1.4.Алгоритмы  в языке программирования ЛогоМир………………

ГЛАВА 2. ЛогоМир, как среда программирования в среднем звене общеобразовательной школы…

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………..…………………

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Информационные  технологии с каждым годом занимают всё большее место в нашей  жизни. В связи с этим очень  важно, чтобы дети с самого раннего  возраста учились обращаться с компьютером. Среда ЛогоМиры отличное средство, позволяющее это осуществить. Работа в данной среде представляет собой увлекательную игру, что особенно важно для ребёнка. Играя в ЛогоМиры, дети учатся основам составления алгоритмов, что напрямую улучшает способность обращения с компьютером. И конечно же, это будет отличным подспорьем на пути освоения программирования, в основе которого лежит всё то же умение составлять верные алгоритмы. Умея это, можно сделать компьютер грамотным помощником в любой сфере деятельности, а значит, значительно улучшить окружающий нас мир.

Язык Лого – это язык программирования и вместе с тем  особая обучающая сфера. Язык этот по синтаксису предельно прост и  близок к естественному. В то же время  он обладает мощными современными средствами, формирующими культуру мышления и позволяющими создавать программы очень лаконичные, прозрачные по структуре и эффективности.

Поэтому целесообразно  использовать этот язык при изучении базового курса информатики. В связи  с этим становится очевидным актуальность предлагаемой работы.

 

ДОБАВИТЬ  ВВЕДЕНИЕ

Объект  исследования: процесс создания учебно-методического комплекса по теме программирования в ЛогоМирах по учебнику Макаровой Н.В. «Информатика».

Предмет исследования: возможность использования среды программирования ЛогоМиры в процессе изучения темы «Программирования» в среднем звене общеобразовательной школы.

Гипотеза: если учителя информатики будут использовать среду программирования ЛогоМиры при изучении темы «Программирования» в среднем звене общеобразовательной школы, то это будет способствовать более рациональному использованию времени, средств и способов представления материалов.

Цель  работы: разработать учебно-методический комплекс по теме программирования в ЛогоМирах по учебнику Макарова Н.В. «Информатика».

 

 

Задачи  дипломной работы заключаются в следующем:

1. изучить и проанализировать методическую и педагогическую литературу по теме исследования.

2...раскрыть сущность такого понятия сущность такого понятия как программирование и среда программирования;

3. выявить возможности языка программирования ЛогоМир;

4. разработать учебно-методический комплекс по теме: «Программирования в ЛогоМирах».

Методы  изучения:

- анализ,

-синтез,

- обобщение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ ЛОГОМИР

1.1. Понятие программирования и среды в среднем звене общего программирования школы

Программирование  – это процесс и искусство  создания компьютерных программ и/или  программного обеспечения с помощью  языков программирования. Программирование сочетает в себе элементы искусства, фундаментальных наук (прежде всего информатика и математика), инженерии, спорта и ремесла.

В узком смысле слова, программирование рассматривается  как кодирование алгоритмов на заданном языке программирования. Под программированием  также может пониматься разработка логической схемы для ПЛИС (программируемых логических интегральных схем), а также процесс записи информации в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). В более широком смысле программирование — процесс создания программ, то есть разработка программного обеспечения.

Языки программирования - формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под ее управлением.

Языки программирования разделяются на две  основные категории языки высокого уровня и языки низкого уровня :

• Язык высокого уровня [high-level language] - Язык программирования, средства которого обеспечивают описание задачи в наглядном, легко воспринимаемом виде, удобном для программиста. Он не зависит от внутренних машинных кодов ЭВМ любого типа, поэтому программы, написанные на языках высокого уровня, требуют перевода в машинные коды программами транслятора либо интерпретатора. К языкам высокого уровня относят Фортран , ПЛ/1 , Бейсик , Паскаль , Си , Ада и др.
• Язык низкого уровня , [low-level language ] - Язык программирования, предназначенный для определенного типа ЭВМ и отражающий его внутренний машинный код (см. ниже также “машинный язык “, “ машинно-ориентированный язык “ и “ язык ассемблера “).

Большая часть  работы программистов связана с  написанием исходного кода, тестированием  и отладкой программ на одном из языков программирования. Исходные тексты и исполняемые файлы программ являются объектами авторского права и являются интеллектуальной собственностью их авторов и правообладателей.

Различные языки  программирования поддерживают различные  стили программирования. Отчасти искусство программирования состоит в том, чтобы выбрать один из языков, наиболее полно подходящий для решения имеющейся задачи. Разные языки требуют от программиста различного уровня внимания к деталям при реализации алгоритма, результатом чего часто бывает компромисс между простотой и производительностью (или между временем программиста и временем пользователя).

Единственный  язык, напрямую выполняемый процессором  — это машинный язык (также называемый машинным кодом). Изначально все программисты прорабатывали программы в машинном коде, но сейчас эта трудная работа уже не делается. Вместо этого программисты пишут исходный код на языке программирования высокого уровня, и компьютер (используя компилятор, интерпретатор или ассемблер) транслирует его, в один или несколько этапов, уточняя все детали, в машинный код, готовый к исполнению на целевом процессоре. Даже если требуется полный низкоуровневый контроль над системой, программисты пишут на языке ассемблера, мнемонические инструкции которого преобразуются один к одному в соответствующие инструкции машинного языка целевого процессора.

В некоторых  языках вместо машинного кода генерируется интерпретируемый двоичный код «виртуальной машины», также называемый байт-кодом (byte-code). Такой подход применяется  в Forth, некоторых реализациях Lisp, Java, Perl, Python.

ЛогоМиры представляют детям  возможность почувствовать себя, хоть и начинающими, но программистами. Среда программирования, с которой  они знакомятся, так и называется ЛогоМиры, или, по-английски, MicroWorlds ([майкроуолдз] - МикроМиры). В её основе лежит язык программирования Лого.

Сейчас язык Лого получил  всемирное распространение. Он даёт возможность детям прикоснуться к волшебному миру программирования, который раньше был доступен только специалистам. Эта программа позволяет создавать объекты с заданными свойствами (линии, прямоугольники, эллипсы определённого цвета и размера) и производить над ними различные действия при помощи мыши, например, копировать и перемещать. Среду программирования ЛогоМиры отличает то, что в ней есть объекты, которые могут "сами" производить некоторые действия (перемещаться, поворачиваться) а также менять свои свойства (например, форму, размеры, цвет). Эти объекты - черепашки. Конечно, все их действия и превращения происходят не без участия человека. Именно он направляет черепашек, командуя ими.

В этой программе дети попробуют  создать собственный интерфейс  для управления созданным ими  же микромиром. Моделируя реальный мир в собственных мультипликационных сюжетах, они научатся смотреть на происходящее вокруг них более внимательно.

Всё созданное ими на уроках будет храниться в виде проекта, который можно будет сравнить с альбомом для рисования с "живыми" страницами. На каждой из них будут  действовать разные герои в запрограммированных ими ситуациях.

Для общения с компьютерами было создано множество специальных  компьютерных языков. Они называются языками программирования, так как  с их помощью пишутся программы  для компьютеров. Эти языки называются алгоритмическими языками, потому что в основе программ лежат алгоритмы.

ВЫВОД:

В начале даются два важных определения: программирование и язык программирования. Далее приводится разделение языков программирования на две большие категории (языки  программирования высокого уровня и  языки программирования низкого уровня). После приводится короткая справка по каждой категории, за которой следует переход к конкретным языкам программирования, одним из которых и является язык Лого.

    Далее описывается язык Лого, как самый удачный язык для  обучения школьников основам программирования.  Он позволяет им на практике ознакомиться с основными правилами и принципами программирования, минуя изучение более серьёзных аспектов данного дела, что делает язык Лого незаменимым для начинающих программистов-школьников.

 

 

 

1.2. Основной  инструментарий среды ЛогоМир

Английское  название среды как нельзя лучше  отражает её возможности: в ЛогоМирах  есть встроенный графический редактор для красочного оформления микромира, музыкальный редактор и список звуков для его озвучивания, "гардероб" с разнообразными «костюмами» для черепашек.

Интерфейс программы ЛогоМиры очень похож на Paint: имеется общее  рабочее поле, инструменты, строка меню. Только теперь в центре рабочего поля есть новый объект – черепашка (см. рис.1)

Окно  программы ЛогоМиры.  (рис.1)

Управляя ей, можно получать на рабочем поле разнообразную  графику.

ЛогоМиры позволяют  не только получать рисунки, командуя черепашкой, но и создавать красочный  микромир с различными персонажами.  Их роли могут играть многочисленный родственницы нашей послушной черепашки. Первый шаг – создание графического изображения. Второй – изменение внешнего вида черепашки.

На значке, отображающем поле форм (рис.3) в инструментальном меню, изображён месяц – одна из шестидесяти возможных форм.

В меню форм расположены  «костюмы» для черепашки. Меню инструментов содержит следующие инструменты:                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

 (рис.2)

поле команд

 (рис.3)

поле форм

 (рис.4)

графический редактор

        (рис.5)

• Стрелка – позволяет перейти к управлению черепашкой, не закрывая Поле форм.
• Исходная форма – возвращает черепашке исходную форму.
• Ножницы – Удаляет лишних черепашек с рабочего поля.
• Штамп – Оставляет оттиск формы черепашки на рабочем поле в виде рисунка.
• Увеличение – увеличивает размер черепашки (но не оттиска!)
• Уменьшение – уменьшает размер черепашки.

Все с детства  знакомы с миром театра. Нечто  похожее можно создать и в  среде ЛогоМиры.

Среда ЛогоМиры позволит вам почувствовать себя и режиссёром, и декоратором и  костюмером. Актёрами будут черепашки. Процесс задания команд и отладки действий черепашек похож на репетицию с актёрами. В Поле Форм можно подобрать готовые костюмы или создать свои собственные.

ВЫВОД:

Идёт описание основного инструментария среды ЛогоМиры (встроенный графический редактор, музыкальный редактор и "гардероб" с разнообразными «костюмами» для черепашек).

Интерфейс программы сравнивается с известным  графическим Paint, который уже знаком многим детям, это делает знакомство с программной средой ЛогоМиры ещё  более удобной. Остаётся добавить особенности последней – черепашку и панели инструментов для управления ею. Здесь удачно приведена ещё одна аналогия с Paint – возможность получения изображения, с той лишь оговоркой, что в ЛогоМирах рисовать можно только управляя черепашкой, а для этого нужно писать для неё программу. В итоге для того, чтобы рисовать, детям нужно будет знать язык программирования, которому подчиняется черепашка.

 

1.3. Команды,  используемые в языке программирования  ЛогоМир

В настоящее  время язык Лого включает в себя множество разнообразных команд, позволяющих рисовать, решать вычислительные задачи, создавать мультфильмы и многое другое.

Черепашкой, главным  объектом этой среды, можно управлять, задавая ей команды: можно перемещать, поворачивать её и даже изменять её свойства (например, цвет).

Самые простые  из команд черепашка унаследовала от механической игрушки. Это команды  движения, поворотов и управления пишущим пером. Черепашку на экране можно сравнить с человеком с  завязанными глазами, который сможет передвигаться по комнате, только выполняя чьи-то команды.

Для передвижения черепашки по прямой в языке Лого используются команды вперёд и назад  с указанием числа шагов:

вперёд  <число  шагов>

назад <число  шагов>

Для поворотов  используются команды "налево" и "направо" с указанием угла поворота черепашки относительно исходного направления; угол указывается в градусах:

направо <число  градусов>

налево <число  градусов>

Для возврата черепашки  в исходное положение в языке  Лого есть команда «Домой». Эта команда возвращает черепашку в центр экрана и устанавливает так, чтобы её голова смотрела вверх.

Черепашка может  рисовать, если опустить пишущее перо. Управляют пером следующие команды:

• По – «перо опусти» - черепашка опускает перо на лист, чтобы оставлять за собой след.
• ПП – «перо подними» - черепашка отрывает перо от листа, чтобы двигаться, не оставляя следа.
• СГ – «сотри графику» - экран очищается от рисунков, а черепашка возвращается в исходное положение – «домой»

Движение, организованное способом, указанным выше, получалось скачкообразным: поворот – скачок; поворот – скачок. Конечно, в реальной жизни объекты движутся иначе. Самый простой и распространённый вид движения – движение в заданном направлении по прямой линии (прямолинейное движение). При таком движении можно выделить следующие этапы: поворот в нужном направлении и продвижение путём повторения шагов, как правило, одинаковых. При этом чем шире шаг, тем быстрее движется объект. Иногда, если объект движется очень медленно, его движение можно представить в виже повторения двух элементов: шаг – остановка; шаг – остановка. Такой процесс называется циклическим.

Для многократного  повторения действий в среде программирования ЛогоМиры предусмотрены специальные  средства. Одним из таких средств  является Личная карточка черепашки (см. рис.6)

Окно  личной карточки (рис.6)

При создании черепашки  ей автоматически присваивается  имя: ч1 (черепашка №1). Оно записывается в строке Имя. Имя черепашки можно  изменять.

Переключатель «много раз» позволяет организовать бесконечное повторение действий, записанных в строке «инструкция».

Для организации  прямолинейного движения в строке «Инструкция  необходимо задать команду «вперёд», указав количество шагов. Меняя размер шага и добавляя в инструкцию паузы, можно изменять скорость. Пауза в среде ЛогоМиры задаётся следующей командой:

Жди <сколько  ждать>

У черепашки  есть компас. Чтобы безошибочно выбрать  курс, существует команда «нов_курс»:  нов_курс <угол в градусах>.

У черепашки  есть команды, состоящие из двух слов, соединённых нижним подчёркиванием. Такое написание не нарушает правило «одного слова»

Выходным параметром для неё, как и для команд «налево» и «направо» является число, обозначающее угол в градусах. Отличие состоит  в том, что этот угол отсчитывается  не от текущего положения черепашки, а от фиксированного начального (нулевого) направления. Нулевое направление соответствует северу на географических картах.

По команде  «нов_курс» черепашка определяет направление по шкале своего компаса  и выполняет поворот в этом направлении.

Например, независимо от текущего направления движения черепашки, по команде «нов_курс 90» она повернётся на восток.

Использование команды «нов_курс» особенно удобно, когда черепашка «одета» в  один из своих костюмов, так как  под «костюмом» не видна, куда направлена её голова.

Эту команду, как  и любую другую, можно вставлять  прямо в Личную карточку. К примеру, в строке Инструкция для черепашки-автомобиля можно было бы написать:

нов_курс 90 вперёд 3

Чтобы приблизить движение черепашек к движению реальных объектов, придётся усложнить повторяющийся элемент. Например, для черепашки-автомобиля можно добавить к каждому шагу подскок на ухабе с последующим приземлением. Тогда траекторию (линию) движения этого автомобиля можно будет изобразить в виде ломанной линии.

При таком движении будет многократно повторяться  элемент, включающий:

1. Указание направление движения: нов_курс 90.
2. Величину шага: вперёд 4
3. Подскок на ухабе: налево 90 вперёд 2 назад 2

Именно этот набор команд и надо записать в  Личную карточку автомобиля, задав режим «много раз».

А можно представить  траекторию движения кораблика на волнах. Такой элемент движения можно описать следующими командами:

нов_курс 270

направо 60 вперёд 30 жди 3

налево 120 вперёд 30 жди 6

Этот набор  команд следует записать в Личную карточку и задать режим «много раз».

Чтобы создать  для черепашки мультипликацию, можно поменять формы. Быстро менять их вручную невозможно. Для автоматической смены формы в ЛогоМирах предусмотрена команда Нов_форма.

Нов_форма <число>

Входной параметр может быть числом от 0 до 60, обозначающим номер формы в поле форм.

В ЛогоМирах можно даже озвучить сюжеты, поручив черепашкам исполнение звуков. В среде программирования есть список наиболее распространённых звуков. Его можно увидеть, задав команду «покажи список_звуков в Поле команд (см. рис. 2). В сюжете «Кораблик на волнах можно поручить черепашке-волне исполнение звуков spray (спрей) или aerosol (аэрозоль), похожих на порывы ветра. Для этого достаточно записать в её Личной карточке:

Spray жди много 10 (много раз)

Среда ЛогоМиры позволяет моделировать как свойства объектов, выраженные в числовой форме (размер, форму, цвет черепашки), так и различные действия экранных героев (движение, звучание).

Особое внимание при моделировании микромира  мы будем уделять движению. От того, какая модель движения выбрана, зависит  естественность поведения героев мультфильма.

В движении, как  правило, можно выделить общее направление  и отклонение от общего направления. Например, когда пешеход переходит  дорогу, его общее направление  движения – с одной стороны  на другую, а несколько шагов в  сторону, чтобы обойти встречного пешехода – отклонение от общего направления.

Для указания общего направления движения в ЛогоМирах  используется команда «нов_курс», а  для задания отклонений – команды  «налево» и «направо».

Черепашка понимает определённый набор слов – команд, имеющихся в её «словаре». При необходимости его можно увеличить. Для этого надо объяснить черепашке, что означает новое слово. За возможность пополнения списка команд язык Лого называют расширяемым языком.

Для объявления и объяснения новых слов черепашке предназначен Лист программ (см. рис.7)

 Лист  команд (рис.7)

 На нём  пишутся программы – наборы  инструкций на алгоритмическом  языке Лого. Программа должна  быть названа и оформлена по  определённым правилам. Имя программы  автоматически включается в словарь черепашки, а инструкции, записанные в программе, являются не чем иным, как объяснением, толкованием нового слова.

Приведём примеры  программ, составленных в соответствии с описанием движения собаки:

Это толчок

нов_форма 27 направо 90 вперёд 7 жди 1

конец

 

Это прыжок

нов_форма 26 налево 90 вперёд 14 жди 1

конец

 

Это приземление:

налево 90 вперёд 7 нов_форма 27 жди 2

конец

Теперь, используя  новые команды, инструкцию в личной карточке можно записать так:

нов_курс 270 толчок прыжок приземление (много раз)

Инструкция  стала короче и понятнее.

Во всех языках программирования существуют команды  для организации циклов с ограниченным числом повторений. Не является исключением  и язык Лого. Для организации конечного  цикла в этом языке есть команда  «повтори»: повтори <сколько раз>.

Как видите, команда  состоит из названия и двух входных  параметров:

• Входной параметр «список инструкций», заключённый в квадратные скобки, содержит последовательность команд, которые следует повторять;
• Входной параметр «сколько раз» указывает, сколько раз следует повторить выполнение указанных в списке команд.

Список инструкций, заключённый в квадратные скобки, может содержать одну или несколько команд. Эти команды называют телом цикла (Тело цикла – это перечень инструкций, которые надо повторять в циклическом процессе).

При наличии  обилия возможностей легко запутаться. Где черепашка, а где отштампованный ею рисунок? Куда смотрит голова черепашки, одетой в «костюм»? Какого цвета у неё пишущее перо?

С целью пресечения путаницы создатели ЛогоМиров включили в словарь черепашки не только команды, управляющие ею, но и датчики. Датчик в языке Лого – это «измерительный прибор», показывающий состояние экранных объектов.

Чаще всего  в среде ЛогоМиры используются датчики, определяющие состояние черепашки: курс (угол поворота головы), размер (размер черепашки), форма («костюм» черепашки), цвет (цвет пишущего пера) и некоторые другие.

При использовании  команды с датчиком применяется  такая схема:

<команда> <соответствующий  датчик> + <шаг>

Например:

нов_форма форма +1

   При выполнении  этой команды сначала датчиком  «форма» определяется номер костюма, в который черепашка «одета» в данный момент, затем к этому номеру формы добавляется единица (форма + 1) и форма меняется в соответствии с полученным значением параметра. В результате черепашка «переоденется» в следующий по номеру костюм из меню форм.

Познакомимся  с ещё одним инструментом управления – бегунком. Похожее устройство в повседневной жизни называют регулятором (например, регулятор громкости радиоприёмника). В среде ЛогоМиры бегунок (см. рис. 8)

Бегунок (рис.8)

Бегунок – это инструмент регулировки параметров черепашки. Подобно ручке громкости или яркости телевизора, при помощи бегунков ЛогоМирах можно регулировать цвет или размер черепашки, скорость её перемещения и многое другое.

Бегунку можно  присвоить индивидуальное имя, которое будет показывать, какой именно параметр регулирует бегунок, и задать минимальное и максимальное значения этого параметра.

Например, чтобы  регулировать направление движения и скорость черепашки самолёта, достаточно создать два бегунка с названиями «направление» и «скорость» и установить границы изменения параметров. Инструкция в Личной карточке черепашки должна выглядеть так:

нов_курс направление  вперёд скорость (много раз)

Передвигая  бегунок, вы будете менять параметр соответствующей  команды. К сожалению, на время манипуляций с бегунком экранное действие замирает, что нарушает иллюзию управления объектами «вживую», в реальном времени.

Используя изученные  ранее кнопки, а теперь и бегунки, можно организовать свой собственный  интерфейс – управляющую панель для созданного микромира.

Мы уже рассмотрели  большое количество команд, позволяющих  многому научить черепашку. Но у  неё есть скрытые возможности. Например, в списке датчиков черепашки есть датчик случайных чисел.

случайный <граница  значений>

Датчик случайных чисел в ЛогоМирах может принимать значение любого целого положительного числа от 0 до заданной в качестве параметра границы значений.

Например, датчик «случайный 20» может оказаться  любым целым числом от 0 до 19, включая 19, датчик «случайный 1000» – любым целым числом от 0 до 999.

Не стоит  забывать, что в ЛогоМирах с  помощью чисел можно задавать и форму черепашки, и толщину  пишущего пера, и его размер, и  цвет, и многое другое. Главное –  правильно выбрать границу значений и превратить свой мир в игровое поле.

Датчик случайных  чисел можно использовать в качестве параметра любой команды, например «вперёд», «направо» и т.п.

ВЫВОД:

Описывается множество разнообразных команд среды ЛогоМиры, позволяющих рисовать, решать вычислительные задачи, создавать мультфильмы и многое другое.

Черепашкой, главным объектом этой среды, можно  управлять, задавая ей команды: можно  перемещать, поворачивать её и даже изменять её свойства (например, цвет). Всё это становится элементами увлекательной  игры в программирование, в ходе которой ребёнок усваивает основные правила и принципы программирования, которые впоследствии сможет применить в другой программной среде, с тем лишь отличием, что использовать придётся другой язык программирования.