Компьютерное программирование для начинающих
календарно-тематическое планирование (7 класс) по теме

Федосеев А.А.

Учитель информатики

ГАПОУ ТК № 28 г.Москвы

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА

ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ

 «Компьютерное программирование для начинающих»

Возраст обучающихся – 12-16 лет

Срок реализации – 1 года

Пояснительная записка

Компьютерное программирование – составление программ на некотором языке программирования для последующего выполнения каких-либо заданий на компьютере.

        Данная программа позволяет учащимся подготовиться к изучению курса программирования в высших и средне-специальных учебных заведениях технического профиля, а также лучше освоить школьный курс информатики.

        Программа обучения способствует профессиональной ориентации подростков и их подготовке к получению специальности программиста, даёт возможность оценить свои перспективы в этой области.

        Основной упор при обучении делается на овладение воспитанниками умением составлять алгоритмы, развитие логического мышления.

Компьютер должен расцениваться учащимися лишь в качестве инструмента для решения задач, помощника в работе.

        Цель программы – освоение обучающимися начал компьютерного программирования.

Задачи программы

   Научить обучающихся основам алгоритмических языков программирования.

   Обучить воспитанников составлению алгоритмов.

 Познакомить их с принципами организации компьютерной техники, с популярными прикладными программами.

   Развить логическое мышление учащихся.

  Содействовать развитию навыков самоорганизации воспитанников, их уверенности в себе.

          Программирование дается в ключе прикладной математики.

        Данная программа рассчитана на 1 год. Она включает в себя два основных раздела:

1. Алгоритмические языки программирования (Турбо-Бейсик).
2. Основы знаний, необходимых пользователю (Norton Commander,
   MS-DOS, архиваторы и т.д.).

        Программа ориентирована на учащихся 7-11 классов общеобразовательной школы, желающих заниматься программированием в будущем или же познакомиться с компьютерным программированием с целью подготовки к изучению этого предмета в высшем или средне-специальном учебном заведении. Обучение по данной программе не требует наличия у подростка компьютерной техники вне компьютерного класса, в котором проводятся занятия.

        Для овладения программированием необходимы знания по математике, умение логически мыслить, поэтому в младшую группу (первый год обучения) принимаются школьники, начиная 7 класса. Это обусловлено недостаточной математической подготовкой учащихся младшего возраста. Им ещё не известны некоторые математические принципы, необходимые для решения задач по программированию. Ребята старшего возраста лучше усваивают материал программы. Как показывает практика, легче всего это удается учащимся 8 класса и старше.

        Основными принципами, заложенными в программу, являются следующие:

1. Индивидуальное обучение.

        Одним из важнейших элементов дополнительного образования является возможность овладевать знаниями с индивидуальной скоростью и в индивидуальном объёме, что предполагает отдельную работу с каждым учащимся. Поэтому занятия  делятся на лекционные (лекционно-практические), на которых тема изучается всей группой, и индивидуальные, на которых и осваивается основная часть тем. Для физической и моральной разгрузки детей, а также в качестве поощрения в каникулы и праздничные дни проводятся игровые занятия.

2. Обучение в активной деятельности.

        Все темы программы воспитанники изучают на практике, решая большое количество задач по каждой теме, «набивая руку».

3.  Преемственность.

Программа обучения построена так, что каждая новая тема логически связана с предыдущей, то есть при изучении новой темы используются все знания и навыки, полученные на предыдущих этапах обучения. В результате, к концу учебного года подростки не только не забывают всё, что проходили в начале, но даже, наоборот, помнят и понимают программу первых занятий лучше, чем прежде. Такой принцип способствует не только успешному освоению программы, но и позволяет учащимся понять важность  уже изученного материала, значимость каждого отдельного занятия.

        Так как основной целью начального курса (Турбо-Бейсик) является обучение воспитанников основам алгоритмического программирования, в данную образовательную программу включены элементы Турбо-Бейсика, имеющиеся практически во всех алгоритмических языках программирования. Язык Турбо-Бейсик очень прост для освоения и поэтому подходит для начального обучения, позволяя уделить больше времени составлению алгоритмов. Большое внимание в процессе обучения уделяется оформлению программ, делающему их более понятными. Таким образом, в результате обучения подростки знакомятся со специальностью программиста, приобретают простейшие профессиональные навыки.

Основной целью обучения является не освоение определенного языка программирования, а закладывание основ для дальнейшего изучения компьютерных языков. Знания, полученные учащимися, помогут им при изучении любого алгоритмического языка.

        Результатом обучения является умение учащихся составлять алгоритмы, писать небольшие программы на языке Турбо-Паскаль, проверять их работоспособность.

        Набор в группу при работе по данной образовательной программе происходит по результатам собеседования.

        Для успешного освоения учащимися компьютерного программирования совершенно необходимо индивидуальное использование компьютера каждым подростком.

Прогнозируемые результаты

Знания:

   Общий подход к решению задач по программированию.

   Виды алгоритмов.

   Основы Турбо-Бейсика.

   Начала алгебры и логики.

   Графические возможности Турбо-Бейсика.

   Понятие «хороший стиль программирования».

  Основные элементы компьютеров.

Умения:

   Писать простейшие программы на языке Турбо-Бейсик.

   Работать с файлами, используя команды MS-DOS и оболочку Norton Commander.

  Восстановить работоспособность компьютера в случае повреждения системных файлов.

   Архивировать файлы.

   Создавать программы, рисующие несложные картинки.

 Создавать читаемые программы (т.е. использовать «хороший стиль программирования»).

   Работать с числами в различных позиционных системах счисления.

Личностные качества:

   Навыки самостоятельной работы.

   Дисциплинированность, общая организованность.

   Уверенность в работе с компьютером.

   Профессиональная подготовка к получению профессии программиста.

Учебно-тематический план

Первый год обучения

Содержание программы

Условные обозначения:

л. – лекция (педагог объясняет тему одновременно для всех учащихся);

т. – теория (воспитанник индивидуально изучает теоретический материал по какой-либо теме, который предлагается педагогом в напечатанном виде, снабжённом примерами, адаптированном для понимания подростком данного возраста; материал по каждой теме должен помещаться на отдельном листе формата А5 с двух сторон);

з. – задачи (учащийся получает индивидуальное задание, требующее составления программы; все программы вначале оформляются в тетради, затем демонстрируются преподавателю, после чего заносятся в компьютер);

п.р. – практическая работа (воспитанник индивидуально выполняет задание, связанное с работой на компьютере; предполагается помощь педагога при выполнении задания);

с.р. – самостоятельная работа (подросток индивидуально или в составе группы учащихся выполняет задание, связанное с программированием; предполагается помощь педагога в процессе выполнения задания – используется только для группы 2 года обучения);

к.р. – контрольная работа (работа, выполняемая воспитанником индивидуально с целью контроля освоения им данной темы; используется в качестве ориентира для преподавателя при планировании учебного процесса).

Содержание занятий первого года обучения 

Тема 1. Вводное занятие.

Техника безопасности при работе с компьютером. Правила внутреннего распорядка и поведения в коллективе.

Тема 2.Знакомство с компьютером. Основы знаний, необходимых пользователю.

Устройство компьютера (л., п.р.).

История вычислительной техники. Основные элементы компьютеров: определения, практическое занятие по сборке компьютера из элементов.

Знакомство с клавиатурой (л., п.р.).

Предназначение клавиш. Работа на клавиатурном тренажере.

Файловая оболочка Norton Commander (л., п.р., к.р.).

Файловая система компьютера. Понятия «файл», «директория», «диск», правила формирования имен в MS DOS. Расширение имени файла: предназначение, популярные расширения, исполняемые файлы.

Работа в Norton Commander: копирование, удаление, перемещение файлов и директорий; работа с группой файлов и директорий; создание директорий.

Командная строка в Norton Commander: определение, помещение имени файла или директории в командную строку, вызов предыдущей и последующей командной строки.

Примечание. Продолжительность лекции – 1 занятие (1,5 – 2 часа). На следующем занятии проводится контрольная работа, составленная из трёх частей: диктант по основным понятиям (команды в Norton Commander, правила формирования имён файлов в MS DOS); письменное задание по определениям (Norton Commander, понятия полного имени файла, расширения имени файла и т.д.); практическое задание (каждый учащийся получает письменное задание, которое он должен выполнить за компьютером). Ввиду важности темы, контрольная работа по Norton Commander выполняется каждым воспитанником вплоть до получения положительной оценки по каждой из трёх частей.

Операционная система MS-DOS (л., п.р., к.р.).

Единицы информации в компьютере. Кодирование информации, ASCII-коды.

Определение операционной системы. Цель изучения команд операционной системы. Внешние и внутренние команды MS-DOS.

Диски: понятия «дорожка», «сектор», «форматирование». Форматирование дискет.

Примечание. Продолжительность лекции – 1 занятие (2,5 – 3 часа). На следующем занятии проводится контрольная работа, составленная из двух частей: письменное задание по командам MS-DOS и практическое задание на компьютере. Контрольная работа по MS-DOS выполняется учащимся вплоть до получения положительной оценки по каждой из двух частей.

Архиваторы (л., п.р.).

Понятия «архив», «заархивировать», «разархивировать», «архиватор». Предназначение архиваторов. Принцип работы архиваторов. Команды архиваторов ZIP и RAR. Архиваторы Win Rar, WinZip. Работа с этими архиваторами: создание архива, извлечение файлов из архива, создание многотомного и саморазархивирующегося архива. Работа в командном и пакетном режимах.

Примечание. Лекция и практическое занятие (возможно совмещение). Продолжительность занятия – 2,5-3 часа. После изложения теоретического материала учащиеся получают общее задание, требующее применения всех полученных знаний.

Системы счисления (л., к.р.).

Позиционные системы счисления. Основные системы счисления (двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная и десятичная) и их предназначение. Преобразование целых и нецелых чисел из двоичной, восьмеричной и шестнадцатеричной системы счисления в десятичную и обратно. Арифметические действия. Причина неточного представления нецелых чисел.

Примечание. Основная цель лекции – помощь подросткам в изучении курса информатики в школе. Продолжительность лекционного занятия – 1,5-2 часа. Контрольная работа состоит в переводе чисел из одной системы счисления в другую, а также в использовании элементарных арифметических операций для чисел в различных системах счисления. Контрольная работа выполняется письменно. Допустимо выполнение контрольной работы в качестве домашнего задания.

Тема 3. Основные понятия информатики. Подход к написанию программ.

Введение (л., п.р., к.р.).

Турбо-редактор как среда разработки программ на языке программирования Турбо-Бейсик. Комбинации клавиш для работы в Турбо-редакторе.

Правила разработки программ (л., к.р.).

Последовательность действий при разработке программ: постановка задачи, выбор метода решения, составление алгоритма, составление программы, запись программы в компьютер, отладка программы, тестирование программы.

«Правила хорошего тона» при разработке программ: читаемость и корректность программ, защита от неправильного ввода, понятия хорошего и плохого «стиля программирования».

Основные понятия информатики (л., к.р.).

Алгоритмы и их виды: прямой, разветвлённый, циклический. Способы записи алгоритмов: плана, блок-схема, программа.

Тема 4. Начало программирования. Реализация трёх типов алгоритмов.

Основные понятия программирования (т., к.р.).

Переменные. Правила записи имён переменных. Типы данных – целый, нецелый (вещественный), строковый.

Прямые алгоритмы (т., з., к.р.).

Оператор присваивания. Оператор вывода данных на экран. Оператор очистки экрана. Оператор временной задержки работы программы. Оператор ввода данных с клавиатуры.

Разветвлённые алгоритмы (т., з., к.р.).

Алгебра логики: простые и составные логические выражения, логическое сложение, логическое умножение, отрицание; таблица истинности.

Оператор условия для одного оператора, оператор условия для нескольких операторов (многострочный).

Циклические алгоритмы (т., з., к.р.).

Оператор параметрического цикла (for).

Операторы логических циклов (while, do).

Тема 5. Различные элементы языка Турбо-Бейсик (т., з., к.р.).

Генератор случайных чисел. Функции, позволяющие отследить нажатие клавиш (instat, inkey$). Массивы.

Тема 6. Графические возможности Турбо-Бейсика (т., п.р., з., к.р.).

Переход в графический режим. Возврат в текстовый режим.

Элементарные фигуры: отрезок, рамка, закрашенный прямоугольник, окружность, эллипс, дуга окружности, дуга эллипса, точка.

Команды изменения цвета: изменение цвета фона, изменение цвета выводимых символов, изменение цвета замкнутых областей (заливка).

Тема 7. Подведение итогов года.

Возможны различные формы – викторины, конкурсы, контрольные работы и т.д.

Тема 8. Занятия в игровой форме.

 Методическое обеспечение программы

Методика проведения индивидуальных занятий.

        Индивидуальное обучение позволяет решать следующие задачи:

   Улучшение освоения программы.

   Сохранность контингента.

   Возможность успешного освоения программы даже в случае вынужденного пропуска занятий в течение длительного периода.

   Возможность дополнительного набора учащихся в течение учебного года.

Следует отметить, что обучение по данной программе не предполагает полного освоения всех тем программы всеми воспитанниками. Однако данная методика гарантирует, что каждый учащийся, изучивший определённый набор тем, действительно освоил их и научился решать задачи с использованием изученных операторов.

Методическое  обеспечение занятий

        Основой программы являются индивидуальные занятия. Для их проведения требуется разделить всю программу обучения на отдельные небольшие темы в соответствии с указаниями в разделе «Содержание программы». Теоретический материал по каждой теме записывается на отдельный лист по принципу:

   Объяснения по каждой теме помещаются на одном листе бумаги (с двух сторон), что психологически лучше воспринимается, так как подросток видит начало и окончание текста.

   Теоретический материал должен быть изложен языком, понятным учащимся средней школы.

   Теоретический материал должен быть снабжён примерами.

Для материала, касающегося изучения операторов, предлагается следующая схема организации текста с объяснениями:

   Общий вид оператора.

   Принцип работы оператора.

   Блок-схема оператора.

   Пример программы с использованием оператора.

   Пояснения к программе.

   Особенности оператора, возможные ошибки при использовании оператора.

        Кроме теоретического материала, в письменном (печатном) виде необходимо иметь и все решаемые в процессе обучения задачи по программированию. Рекомендуется каждое задание выносить на отдельный лист бумаги (карточку), выдавая следующее задание лишь после правильного выполнения предыдущего. По каждой теме следует иметь задания как реализующие какие-то особенности изучаемого оператора или типа данных, так и задания, сходные по смыслу друг с другом.

Принцип формирования набора задач, выдаваемых учащимся.

        При изучении каждой темы учащийся обязательно должен получить и выполнить задания, реализующие основные особенности и случаи использования изучаемого явления. Например, при изучении темы «Одномерные массивы» воспитанник должен решить задачи, включающие нахождение максимального (или минимального) элемента, вычисление суммы (разности, произведения и т.д.) элементов, обмен элементов и так далее. Таким образом, для успешного освоения темы «Одномерные массивы» каждый учащийся должен выполнить хотя бы одно задание на поиск максимального или минимального элемента, и хотя бы одну задачу, вычисляющую сумму, разность или произведение элементов и т.д. Подростки, у которых темпы освоения программы выше среднего, могут выполнить одно упражнение, включающее все перечисленные элементы.

        Наличие нескольких сходных по смыслу задач позволит, во-первых, обеспечить индивидуальными  задачами каждого воспитанника (снимается проблема списывания решений друг у друга) и, во-вторых, позволит педагогу, в случае возникновения у учащегося проблем с решением задачи, оказать ему существенную помощь (вплоть до решения задачи вместе с ним), после чего выдать подростку аналогичное задание. Такой подход позволит преподавателю проверить понимание каждым обучающимся методики решения задачи рассматриваемого типа.

        Для удобства педагога рекомендуется нумеровать задачи двойным или тройным номером в соответствии с темой, реализуемой особенностью и порядковым номером в рамках реализуемой особенности данной темы. Применение нумерации позволит преподавателю следить за процессом обучения и упростит планирование занятий для каждого воспитанника.

Методика проведения занятий

        Рассмотреть методику индивидуального обучения можно на примере работы по программе одного учащегося.

        Пусть подросток изучил A тем и решил по ним все необходимые задачи, то есть доказал педагогу, что разобрался во всех A темах. Теперь учащийся должен перейти к изучению темы A+1. Преподаватель выдаёт воспитаннику теоретический материал, организованный по указанному выше принципу. Учащийся записывает основные положения темы в тетрадь, проверяет их на компьютере и, возможно, экспериментирует с изучаемым явлением. После освоения содержания темы воспитанник обращается к педагогу. Если у ребенка нет вопросов (а методика формирования теоретического материала направлена на то, чтобы вопросов не возникало), и он чувствует себя готовым к решению задач по данной теме, педагог выдаёт текст задания. Если же вопросы возникают, преподаватель отвечает на них, дополнительно поясняя сложные моменты, вплоть до лекции по теме A+1, после чего выдаёт задачу. Важно отметить, что, если в процессе изучения темы A+1 выясняется, что воспитанник недопонял или забыл содержание тем, изученных ранее, следует снабдить подростка материалами по непонятой (или забытой) теме, а в дальнейшем уделять этой теме больше внимания, вынуждая учащегося использовать её при выполнении упражнений.

        После получения текста задачи по теме A+1 воспитанник должен решить её письменно, в тетради. Не следует учащемуся (особенно первого года обучения) позволять сразу решать задачи на компьютере. Такой способ выполнения заданий по программированию не гарантирует понимание подростком изучаемой темы. Написав решение в тетради, ребенок демонстрирует решение педагогу. Преподаватель помогает исправить ошибки, направляет размышления воспитанника в нужное русло или же, если задание решено правильно, позволяет ввести программу в компьютер. После этого педагог либо выдаёт следующее упражнение, либо, если решённое задание исчерпывает особенности изучаемой темы, а результат доказывает отличное освоение темы учащимся, позволяет подростку перейти к изучению темы A+2. Следует отметить, что даже если воспитанник вообще не может решить полученную задачу, рекомендуется начинать разговор о правильном выполнении задания только после того, как ребенок попробует решить задачу по-своему, написав хотя бы небольшую (возможно, неправильную) часть программы.

        Необходимо отметить, что для каждого подростка должно быть совершенно неважно, какие именно темы осваивают другие учащиеся его группы. Темы изучаются воспитанниками независимо друг от друга. Время, затрачиваемое на освоение темы, зависит лишь от темпа восприятия самого ребенка и определяется педагогом по результатам решения задач и выполнения контрольных работ.

Методика проведения заключительных занятий (подведения итогов)

        С целью получения корректной информации о знаниях учащихся не рекомендуется проводить заключительное занятие в виде контрольной работы. Лучшим решением будет использование нестандартных форм подведения итогов года, включающих в себя элементы игры. Выбор той или иной формы осуществляется преподавателем, исходя из особенностей конкретной группы подростков.

Разберём два наиболее интересных варианта проведения итоговых занятий, опробованных на практике. Все предложенные варианты предполагают совместное участие в них как тех, кто занимается по программе.

Конкурс компьютерных программ

С целью повышения образовательного эффекта  рекомендуется дать возможность воспитаннику самостоятельно придумать задание к программе и лично эту программу разработать. Педагог в этом случае должен вмешиваться в работу учащегося лишь при возникновении серьёзных осложнений в разработке проекта.

Работа над собственным (не учебным) проектом позволяет подростку лучше разобраться в пройденном материале, почувствовать себя программистом-профессионалом.

Конкурс-зачёт «Преподаватель-учащийся»

        Наиболее интересным вариантом подведения итогов года является конкурс «Преподаватель-учащийся», суть которого состоит в следующем: из всех участников конкурса педагог формирует пары. В каждой из которых один из подростков назначается «учащимся», а другой – «преподавателем». Каждая пара получает некоторую тему для изучения и некоторое время на подготовку. По окончании подготовки «учащийся» отчитывается о проделанной работе перед «преподавателем».

        Тема, выбираемая для каждой пары, должна быть уже изучена «преподавателем» в процессе освоения программы, но незнакома «учащемуся». Во время подготовки «преподаватель» имеет возможность пользоваться всем дидактическим материалом, имеющимся у педагога, а также консультироваться с педагогом как по содержанию темы, так и по вопросам преподавания. «Учащийся» излагает изученную тему без помощи своего «преподавателя» во время индивидуальной беседы с педагогом. Рекомендуется разбить такую беседу на два этапа: воспроизведение ребенком содержания освоенной темы и решение им задачи по той же теме.

        Образовательные задачи, решаемые в рассматриваемом конкурсе, различны для «учащихся» и «преподавателей».

 Участие в конкурсе позволяет «учащемуся»:

   изучить новую тему;

   развить умение последовательно излагать свои мысли.

Участие в конкурсе позволяет «преподавателю»:

   углубить знания по изученному в течение года материалу;

   познакомиться с профессией педагога.

        В связи с тем, что все решаемые образовательные задачи являются важными, рекомендуется, по возможности, включать каждого подростка сразу в две пары, в одной из которых он будет играть роль «преподавателя», а в другой – «учащегося».

        Элемент конкурса в рассматриваемом варианте подведения итогов связан с оцениванием ответа учащихся. При этом с целью повышения ответственности «преподавателей» за результат своего труда, рекомендуется оценивать не ответ «учащегося», а работу  пары. Балл каждого воспитанника складывается из баллов, набранных им во всех парах, в которых он принимал участие.

Техническое и программное обеспечение

Для реализации данной программы требуются IBM-совместимые компьютеры

 Желательно соответствие между числом учащихся и числом компьютеров как 1:1.

На компьютерах должна быть установлена операционная система
MS-DOS или Windows (Windows’XP, Windows’7, Windows’8).

Требуются следующие прикладные программы:

   файловая оболочка Norton Commander  для проведения лекционно-практического занятия в группе по теме «Norton Commander»;

  архиваторы (RAR, ZIP, Win Rar, Win Zip) для проведения лекционно-практического занятия по теме «Архиваторы»; в случае отсутствия на компьютерах какого-либо из архиваторов их изучение не включается в практическую часть занятия;

  языки программирования Turbo Basic.

Список литературы, рекомендованной обучающимся

1. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя. 5-е издание. – М.: Финансы и статистика, 1994.
2. Финогенов К.Г., Черных В.И. MS-DOS 6.0. – М.: ABF, 1993.
3. А.Д. Гетманов «Логика 10-11 классы. Учебное пособие»,- М. «Кнорус», 2008.
4. А.Д. Гетманов «Методическое пособие и программа Занимательная логика для школьников».-М.: ГИЦ «ВЛАДОС», 2002.
5. В.П. Вейцман «Основы информатики и электронно-вычислительной техники».-Таллин, 1988.
6. Б.И.Чернов «Программирование на алгоритмических языках Бейсик, Паскаль, Фортран».-М.: Просвещение, 1991.