Разработка профильного курса «Паскаль в 8 классе»

Министерство образования  и науки Республики Казахстан

 

Северо-Казахстанский  государственный университет им. М. Козыбаева

 

 

 

 

 

 

 

Алеев Аслан Жанатович

 

 

 

 

Разработка профильного  курса «Паскаль в 8 классе»

 

 

 

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

 

 

 

специальность 050111 – «Информатика»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Петропавловск 2010

 

Министерство образования  и науки Республики Казахстан   Северо-Казахстанский  государственный университет им. М. Козыбаева
«Допущен к защите»______________ Зав. кафедрой «Информационные системы»  ________________________ Е.В. Шевчук
ДИПЛОМНАЯ РАБОТА   На тему: «Разработка  профильного курса «Паскаль в 8 классе»»     по специальности 050111 – «Информатика»
Выполнил студент группы Ин(о)-06-д					Алеев А.Ж.
Научный руководитель ст. преподаватель кафедры «Информационные системы»					Кадочникова Е.Л.
Консультант ст. преподаватель кафедры «Информационные системы»					Орловская В.В
Нормоконтролер преподаватель кафедры «Информационные системы»					Попова Е.И.

Петропавловск 2010

 

АҢДАТПА

 

Мынау жұмыс орта мектеп 8 сыныбының артынан бағдарламалаумен профильдік бағыт өңдеуіне арналған және мына жас оқушыларына арналған оқыту ерекшеліктеріне. Сабақтардың үлгілі әдістемелік өңдеулері тап осы болатын, арналғандар 8 сынып оқушыларға арналған паскальді мұғалімдерге арналған тілде бағдарламалаудың оқыту бастаушы.

 

 

АННОТАЦИЯ

 

Работа посвящена разработке профильного  курса по программированию для 8 классов  средней школы и особенностям преподавания для учеников этого  возраста. Были даны примерные методические разработки уроков, предназначенные для учителей, начинающих преподавание программирования на языке Паскаль для учащихся 8 классов.

 

 

ANNOTATION

 

This project is devoted to creation of extra course in programming 8 grade of average school and suspicious of teaching for kids of that age. Methodic development of classes for teachers, which will teach course “programming on Pascal” for students of 8^th grade, was given.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Введение

 

С момента введения в школу общеобразовательного курса «Основы информатики и вычислительной техники» накопился значительный опыт преподавания, который во многом аккумулирован в современном базовом курсе информатики. _{В 7 и 8 классах уделяется много времени на изучение простейших и элементарных понятий информатики. Сложностей с изучением данного раздела не возникает в силу его простоты и понятности. Затруднения у учеников появляются после начала изучения программирования. Именно изучение программирования обладает наибольшим потенциалом развития} алгоритмического стиля мышления. Лучшее время для формирования данного типа мышления – это 7-8 класс, так как основные логические структуры мышления формируются именно в этом возрасте. Учет этого позволяет успешно развивать у учеников алгоритмическое мышление и творческие способности. _{В связи с этим, на сегодняшний день актуален вопрос о введении в средние школы профильного курса «Паскаль в 8 классе»}, что поможет наилучшим образом сформировать у учеников алгоритмическую культуру, практические знания и умения, необходимые для последующего обучения в учебных заведениях.

Цель исследования состоит в разработке профильного курса «Паскаль в 8 классе» обеспечивающего подготовку учеников в системе программирования «Turbo Pascal».

В связи с  поставленной целью необходимо решить следующие задачи:

• анализ Государственного общеобразовательного стандарта по информатике;
• сбор и обработка учебно-методического материала по профильному курсу «Паскаль в 8 классе»;
• методическая разработка уроков по данному профильному курсу;
• разработка электронного пособия «Курс Паскаль для 8 класса».

Объект  исследования – процесс разработки профильного курса программирования в средних школах.

Для решения  поставленных задач применялись  следующие методы исследования:

• метод теоретического анализа литературы по педагогике, психологии, методологии педагогических исследований;
• теоретический анализ и синтез;
• педагогический эксперимент.

Оценка современного состояния решаемой научной проблемы:

В течение всего периода преподавания информатики методика преподавания тем «Алгоритмика», «Программирование» претерпела значительные изменения. Это связано с уменьшением количества уроков, отводимых на изучение этой темы, но требования к уровню усвоения знаний и умений этого раздела программы по информатике нисколько не изменились, так как он остается основой фундаментальных знаний по предмету. Времени на более глубокое изучение, на самостоятельное решение задач практически не остаётся. Но все - таки необходимо изыскать все возможности, чтобы преподавание темы «Программирование» оставалось на достаточном теоретическом и практическом уровне.

Научная новизна – теоретическое обоснование необходимости изучения программирования с 8 класса средней школы.

Основные положения  выносимые на защиту:

• технология построения профильного курса «Паскаль в 8 классе» для учеников 8 класса средних школ;
• содержание профильного курса «Паскаль в 8 классе»;
• методика реализации профильного курса «Паскаль в 8 классе».

Практическая значимость – создание методической системы обучения для изучения программирования в 8 классе средней школы.

Материал дипломной работы был апробирован на уроках в 8 классе средней школы № 1 г. Тайынши.

По результатам исследования были опубликованы статьи:

• «Введение элективного курса «Паскаль в 8 классе» в среднюю школу» на международной научно-практической конференции «Реформирование высшего и среднего образования в условиях перехода к мировым стандартам образования», посвященной 60-летию факультета информационных технологий (Петропавловск, СКГУ, 2009) (Приложение А).
• «Целесообразность введения элективного курса «Паскаль в 8 классе» в среднюю школу» на пятой международной студенческой научной конференции «Анализ и моделирование социально-экономических процессов и систем» (Омск, ЕврИЭМИ, 2010) (Приложение Б).

Структура и объем. Пояснительная записка по теме дипломной работы «Разработка профильного курса «Паскаль в 8 классе»» объемом 61 страница. Состоит из содержания, введения, трех глав, заключения, списка литературы, 6 таблиц, 15 рисунков и 5 приложений.

В первой главе рассматриваются  теоретические аспекты проблемы исследования.

Во второй главе освещены методические аспекты преподавания профильного  курса «Паскаль в 8 классе» в средней школе.

В третьей главе представлено проектирование программного продукта «Курс Паскаль  для 8 класса».

В процессе работы и оформления пояснительной  записки были использованы: Государственный  общеобязательный стандарт образования  Республики Казахстан [1], методическое пособие по оформлению дипломных проектов и работ [2, 3].

 

1. теоретические сведения и анализ использования профильного курса в учебном процессе 8 класса

1. Цели профильного обучения

 

Профильное обучение – средство дифференциации и индивидуализации обучения, позволяющее за счет изменений в структуре, содержании и организации образовательного процесса более полно учитывать интересы, склонности и способности учащихся, создавать условия для обучения старшеклассников в соответствии с их профессиональными интересами и намерениями в отношении продолжения образования. Профильное обучение направлено на реализацию личностно-ориентированного учебного процесса [4].

Под профильным обучением в общеобразовательной  школе понимается специализированная образовательная система, отличительными признаками которой являются:

• создание классов определенного профиля, начиная с 8-го, ведущие учебные предметы в которых имеют достаточно четкую профессиональную направленность;
• включение в учебный план элективных учебных курсов, раскрывающих содержание конкретного направления профессиональной деятельности;
• установление связи трудовой подготовки школьников с профилем их обучения;
• кооперация старшей ступени школы с учреждениями начального, среднего и высшего профессионального образования [4].

Расширяется само представление о содержании подготовки школьников к производительному  труду. Если в общеобразовательной  школе его долгое время соотносили с трудом производственно-физическим, то в системе профильного обучения возрастает роль труда интеллектуализированного. Однако в практике образования до последнего времени остаются либо вовсе неразработанными, либо разработанными на уровне педагогического опыта такие фундаментальные вопросы педагогики, как теоретические и методологические основы профильного обучения; педагогический инструментарий проектирования образовательных систем профильного обучения; специфические формы, методы и средства профильного обучения [5].

Профильное обучение даёт знание научных основ определенной отрасли производства и на их базе вооружает учащихся специальными умениями. На основе конкретной, базовой системы знаний об отдельной отрасли производства у учащихся формируются политехнические умения, позволяющие им достаточно обоснованно ориентироваться и в других сферах производственной деятельности человека. Нетрудно видеть, что в данном случае профильное обучение выступает средством, позволяющим избежать опасности приобретения политехническим обучением отвлеченно-словесного характера.

Следовательно, по своей сути профильное обучение ориентирует общеобразовательную школу, профтехучилища и высшие учебные заведения на оптимальное сочетание общего образования и профессиональной подготовки, исключает ремесленничество и односторонность в деятельности образовательных учреждений.

Профильное образование - это углубление знаний, склонностей, совершенствование ранее полученных навыков через создание системы специализированной подготовки в старших классах общеобразовательной школы. Эта подготовка ориентирована на индивидуализацию обучения и профессиональную ориентацию обучающихся с учетом реальных потребностей рынка труда.

Основные задачи системы профильного обучения в средней школе:

• дать учащимся глубокие и прочные знания по профильным дисциплинам, то есть, именно в той области, где они предполагают реализовать себя по окончанию школы;
• выработать у учащихся навыки самостоятельной познавательной деятельности, подготовить их к решению задач различного уровня сложности;
• сориентировать учащихся в широком круге проблем, связанных с той или иной сферой деятельности;
• развить у учащихся мотивацию к научно-исследовательской деятельности;
• выработать у учащихся мышление, позволяющее не пассивно потреблять информацию, а критически и творчески перерабатывать ее, иметь своё мнение и уметь отстаивать его в любой ситуации;
• сделать учащихся конкурентоспособными в плане поступления в выбранные ими вузы [6].

Организация системы  профильного обучения обычно такова: предпрофильные девятые классы и  профильные старшие классы. В предпрофильных классах решаются следующие задачи: учебная – «научить учиться», профориентационная и задача общего развития. Но основная цель предпрофильного обучения в 9-ых классах - заранее помочь школьникам определиться с выбором будущего профиля обучения. Старшая профильная ступень обучения в любой школе, в зависимости от ее возможностей и выбора, может состоять из классов следующих видов: профильных классов, функционирующих в системе «школа-вуз», профильных классов, использующих специально разработанные учебные планы, классов углубленного изучения профильных предметов.

Переход к профильному обучению преследует следующие основные цели:

• обеспечить углубленное изучение отдельных предметов программы полного общего образования;
• создать условия для существенной дифференциации содержания обучения старшеклассников с широкими и гибкими возможностями построения школьниками индивидуальных образовательных программ;
• способствовать установлению равного доступа к полноценному образованию разным категориям обучающихся в соответствии с их способностями, индивидуальными склонностями и потребностями;
• более эффективно подготовить выпускников школы к освоению программ высшего профессионального образования [5].

В настоящее  время в  школе сформировалось мнение о необходимости дополнительной специализированной подготовки старшеклассников для прохождения вступительных испытаний и дальнейшего образования в вузах. Непрофильная подготовка старшеклассников в общеобразовательных учреждениях привела к нарушению преемственности между школой и вузом, породила многочисленные подготовительные отделения вузов, репетиторство, платные курсы и др. [7].

Современная школа накопила немалый опыт по дифференцированному обучению учащихся. В наше время в стране появились новые виды общеобразовательных учреждений (лицеи, гимназии), ориентированные на углубленное обучение школьников по избираемым ими образовательным областям с целью дальнейшего обучения в вузе. Также многие годы успешно существовали и развивались специализированные (профильные) художественные, спортивные, музыкальные и др. школы. Таким образом, направление развития профильного обучения в российской школе в основном соответствует мировым тенденциям развития образования. Вместе с тем сеть общеобразовательных учреждений с углубленным изучением предметов (гимназии, лицеи и др.) пока развита недостаточно. Для большинства школьников они малодоступны. Это ведет к массовому репетиторству, платным подготовительным курсам при вузах и т.п. Профилизация обучения в старших классах школы должна внести позитивный вклад в разрешение подобных проблем [5].

Важнейшим вопросом организации профильного обучения является определение структуры  и направлений профилизации, а  также модели организации профильного  обучения. При этом стоит учитывать  стремление наиболее полно учесть индивидуальные интересы, способности, склонности старшеклассников (большое количество профилей), и также ряд факторов, сдерживающих процессы стихийной дифференциации образования: введение единого национального тестирования, утверждение стандарта общего образования, обеспечение профильного обучения соответствующими педагогическими кадрами и др. [4].

Профильные  общеобразовательные предметы –  предметы повышенного уровня, определяющие направленность каждого конкретного  профиля обучения. Эти предметы являются обязательными для учащихся, выбравших данный профиль обучения. Достижение выпускниками уровня требований государственного образовательного стандарта по базовым общеобразовательным и профильным предметам определяется по результатам единого национального тестирования.

Общеобразовательные учреждения с профильным обучением  предусматривает возможность разнообразных комбинаций учебных предметов:

• базовые общеобразовательные (обязательные для всех учащихся во всех профилях);
• профильные (предметы повышенного уровня, определяющие направленность каждого профиля);
• элективные (курсы по выбору учащихся).

Учитель профильной школы обязан не просто быть специалистом высокого уровня, соответствующим профилю  и специализации своей деятельности, но и должен обеспечивать:

• вариантность и личностную ориентацию образовательного процесса (проектирование индивидуальных образовательных траекторий);
• практическую ориентацию образовательного процесса с введением интерактивных, деятельностных компонентов (освоение проектно-исследовательских и коммуникативных методов);
• завершение профильного самоопределения старшеклассников и формирование способностей и компетентностей, необходимых для продолжения образования в соответствующей сфере профессионального образования;
• новые требования к учителю в условиях перехода к профильному обучению диктуют необходимость дальнейшей модернизации педагогического образования и повышения квалификации действующих педагогических кадров [8, 5].

 

2. История создания языка программирования Паскаль

 

Язык Паскаль, названный в честь французского математика и философа Блеза Паскаля (1623-1662), был создан как учебный язык программирования в 1968-1971 годах Николаусом Виртом в высшей технической школе в Цюрихе. Первоначальная цель разработки языка диктовалась необходимостью создания инструмента «для обучения программированию как систематической дисциплине». Однако очень скоро обнаружилась чрезвычайная эффективность языка Pascal в самых разнообразных приложениях, от решения небольших задач численного характера до разработки сложных программных систем – компиляторов, баз данных, операционных систем и т.п. К настоящему времени Pascal принадлежит к группе наиболее распространенных и популярных в мире языков программирования:

• существуют многочисленные реализации языка практически для всех машинных архитектур;
• разработаны десятки диалектов и проблемно-ориентированных расширений языка Pascal;
• обучение программированию и научно-технические публикации в значительной степени базируются на этом языке [9].

Целью работы Вирта было создание языка, который:

• строился бы на небольшом количестве базовых понятий;
• имел бы простой синтаксис;
• допускал бы перевод программ в машинный код простым компилятором.

В последствии, для повышения качества и скорости разработки программ в  середине 80-х годов американской фирмой «Borland International», была создана доработанная версия языка Pascal, известная под именем «Turbo Pascal». Фирмой был создан пользовательский интерфейс, объединен компилятор и редактор текста. С тех пор Паскаль стал применяться в общеобразовательных, профессионально-технических школах и в сфере высшего образования в качестве «первого» языка программирования. Благодаря простоте использования язык Турбо Паскаль получил широкое распространение и в любительских кругах. Повышению популярности Turbo Pascal способствовал набор небольших сопутствующих программ, позволяющих получать чрезвычайно компактную, быструю и легко читаемую программу.

В появившемся  со временем пакете Turbo Pascal 4.0 было устранено большинство подвергавшихся критике ограничений компилятора и была повышена производительность системы. Кроме того, новый компилятор версии 4.0 имел существенные отличия от предыдущей версии. Наиболее важным нововведением была UNIT- концепция, заимствованная из языка Модула-2. Это дало возможность реализовать разработку крупных программных продуктов.

С выходом в  свет версии 5.0 Turbo Pascal получил еще большие шансы на благосклонную реакцию со стороны профессиональных пользователей благодаря встроенному в среду программирования интегрированному отладчику, который позволил повысить производительность труда.

Через некоторое  время на рынке появилась версия 6.0 Turbo Pascal, в которой чисто теоретическая концепция объектно-ориентированного программирования была реализована практически с полным набором объектов, которые могли использоваться для решения прикладных задач пользователя. Кроме того, реализация системы меню приведена в соответствие со стандартом SAA (Turbo Vision). В качестве практического примера использования новых возможностей был реализован текстовый редактор, встроенный в IDE - Integrated Development Environment - интегрированную инструментальную оболочку. При этом сторонники программирования на Turbo Pascal 6.0 получили возможность не только работать со встроенным многооконным текстовым редактором, но и использовать мышь, которая значительно облегчает работу пользователя.

В 1992 году фирма Borland International представила пользователям  очередную версию языка программирования Паскаль - Turbo Pascal 7.0. Наряду со всеми преимуществами, которые Turbo Pascal 7.0 унаследовал от предыдущей версии в нем были произведены изменения и улучшения:

• появилась возможность выделять определенным цветом различные элементы исходного текста (зарезервированные слова, идентификаторы, числа и т.д.), позволяющая даже неопытным пользователям устранять ошибки на этапе ввода исходного текста;
• язык программирования Turbo Pascal 7.0 был расширен (появилась возможность использовать типизированный адресный оператор, открытые массивы и строки и т.д.), что предоставило пользователю дополнительные возможности при решении повседневных задач;
• был улучшен компилятор, вследствие чего «коды программ» стали более эффективными;
• был улучшен интерфейс пользователя. Кроме того, в Turbo Pascal 7.0 расширены возможности объектно-ориентированного программирования (в частности, расширены и улучшены возможности Turbo Vision) [10].

 

3. Достоинства и недостатки Turbo Pascal

 

Существует  ряд объективных причин, обусловивших выдающийся успех языка Pascal. Среди них в первую очередь необходимо указать следующие:

• язык в естественной и элегантной форме отразил важнейшие современные концепции технологии разработки программ: развитая система типов, ориентация на принципы структурного программирования, поддержка процесса пошаговой разработки;
• благодаря своей компактности, концептуальной целостности и ортогональности понятий, а также удачному первоначальному описанию, предложенному автором языка, Pascal оказался весьма легок для изучения и освоения. В противоположность громоздким многотомным описаниям таких языков, как PL/l, Cobol, FORTRAN, достаточно полное описание языка Pascal занимает около 30 страниц текста, а его синтаксические правила можно разместить на одной странице;
• несмотря на относительную простоту языка, он оказался пригоден для весьма широкого спектра приложений, в том числе для разработки очень больших и сложных программ, например, операционных систем.

Pascal весьма технологичен для  реализации практически для всех, в том числе и нетрадиционных, машинных архитектур. Утверждается, что разработка Pascal-транслятора «почти не превышает по трудоемкости хорошую дипломную работу выпускника вуза». Благодаря этому для многих ЭВМ существует несколько различных реализаций языка, отражающих те или иные практические потребности программистов [11].

Язык Pascal является традиционным алгоритмическим языком программирования, продолжающим линию Algol-60. Это означает, что программа на языке Pascal представляет собой специально организованную последовательность шагов по преобразованию данных, приводящую к решению некоторой задачи. Это отличает Pascal от так называемых непроцедурных языков типа Prolog, по существу, представляющих собой формализмы для записи начальных условий некоторой задачи и синтезирующих решение посредством встроенных механизмов логического вывода.

Язык Pascal содержит удобные средства для представления данных. Развитая система типов позволяет адекватно описывать данные, подлежащие обработке, и конструировать структуры данных произвольной сложности. Pascal является типизированным языком, что означает фиксацию типов переменных при их описании, а также строгий контроль преобразований типов и контроль доступа к данным в соответствии с их типом (как на этапе компиляции, так и при исполнении программ).

Набор операторов языка Pascal отражает принципы структурного программирования и позволяет записывать достаточно сложные алгоритмы в компактной и элегантной форме. Pascal является процедурным языком с традиционной блочной структурой и статически определенными областями действия имен. Процедурный механизм сочетает в себе простоту реализации и использования и гибкие средства параметризации.

Синтаксис языка достаточно несложен. Программы записываются в  свободном формате, что позволяет  сделать их наглядными и удобными для изучения.

Паскаль – компилятор, то есть, прежде чем начать исполнение программы, Паскаль полностью прочитывает исходный текст, написанный программистом, и составляет последовательность машинных кодов, выполняющую те действия, которые описал программист в тексте. Эта последовательность сохраняется в файл с расширением «.EXE» и является самостоятельным исполняемым файлом, который может быть запущен сам по себе, уже без участия Паскаля и, даже, на другом компьютере, на котором Паскаль может быть не установлен.

Достоинства:

• качественная среда разработки, включающая мощный отладчик;
• удачная система помощи – язык можно изучить лишь по справочным статьям, без посторонних книг;
• высокая скорость компиляции, высокая скорость выполнения откомпилированных программ;

Недостатки:

• компилятор рассчитан на реальный режим DOS, который сейчас практически не используется;
• недостаточно полно реализовано объектно-ориентированное программирование.

Несмотря на эти недостатки, Турбо Паскаль  используется во многих учебных заведениях для обучения программированию [12].

 

4. Целесообразность введения курса «Паскаль в 8 классе»

 

Одной из дидактических задач образовательного учреждения является формирование мышления учащегося, развитие его интеллекта. Важной составляющей интеллектуального развития человека является алгоритмическое мышление.

Достаточно широко в научной  и методической литературе, посвященной  проблемам обучения информатике  школьников, используется понятие «алгоритмический стиль мышления». Он представляет собой  специфический стиль мышления, предполагающий умение создать алгоритм, для чего необходимо наличие мыслительных схем, которые способствуют видению проблемы в целом, ее решению крупными блоками с последующей детализацией и осознанным закреплением процесса получения конечного результата в языковых формах [13].

В современной методической литературе, посвященной обучению информатики, сложно найти материалы, в которых  не упоминается об алгоритмическом  стиле мышления. Но еще сложнее  найти публикации, в которых определяется это понятие. В лучшем случае этот термин объясняется на эмпирическом уровне. Между тем, научно обоснованное уточнение содержания, которое вкладывается в понятие алгоритмического стиля мышления, является одной из важнейших проблем при выяснении целей и содержания обучения школьной информатики [14].