Методика обучения школьников программированию в среде разработки Scratch.

 
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. В современном информационном обществе профессия программист востребована и высокооплачиваемая. Но учитывая специфику профессии, важным фактором э саморазвитие, ведь информационные технологии постоянно развиваются, каждый день появляется что-то новое, все большую популярность приобретает программирования. [1 c. 5]
Существует немало учебных и одновременно интересных программ для учащихся, развивают умения и навыки программирования и понимание понятия алгоритмизации. Но количество часов изучения раздела «Алгоритмизация и программирование» уменьшается, курс теряет свою учебную нагрузку. После появления графического интерфейса дизайн меняется на внешний вид программы, становится удобнее работать с программой и эффективно выполнять работу, совмещенную с алгоритмами. Это позволяет прибегать к методу проектов, активно способствует усвоению знаний, и приобретению информационной компетентности с помощью решения проблемных задач и создание ситуаций успеха.
По всему миру десятки миллионов учеников активно участвуют в различных мероприятиях, направленных на получение качественных знаний, которые помогут в будущем получить высокооплачиваемую работу в ИТ-среде. Они ходят на кружки, факультативы по информатике, посещают различные курсы, изучают самостоятельно, смотрят ролики в YouTube с одной целью – получить дополнительные знания в IT сфере. Это модно, престижно, увлекательно, очень развивающе и это позволит в будущем мире высоких технологий быть всегда в тренде. Даже если ученики в будущей профессиональной деятельности не планируют работать в сфере ИТ, они все равно развиваются и приобщаются к миру технологий, к тому же программирования развивает аналитическое и критическое мышление и память.
Иностранные специалисты приводят множество аргументов, почему детей необходимо обучать программированию. Важным аспектом является использование математического аппарата, то есть визуализация математических навыков, например, через выполнение задач программирования приложений Scratch, выработка навыков работы в команде [2 c. 154].
Развитие технологий программирования вызывает необходимость практического изучения не только современных программных средств, но и технологий их разработки. Однако вместе с ростом возможностей сред разработки возрастает их сложность, и как следствие - растет сложность их изучения, что может приводить к появлению технологического уклона в обучении программирования.
Одним из путей решения проблемы фундаментализации обучения программированию школьников является введение в курс информатики объектно-ориентированного моделирования, с помощью специальных сред программирования с использованием готовых моделей.
Вопросу обучения программирования с помощью специальных учебных сред посвящены работы многих исследователей. В частности, в работах А. Г. Гейна, Н. В. Макаровой, А. П. Шестакова раскрываются методические аспекты обучения программированию с использованием визуальных моделей, в работах А. П. Одинцовой, Т. В. Софроновой, А. А. Тарасовой - геометро- графического моделирования; в работах А. В. Бобровской, Л. В. Кавурко, И. Г. Обойщиковой - математического моделирования в учебных средах программирования; в работах Д. Д. Бычковой, П. В. Кийко, И. В. Паболков, И. А. Теплицкого, Л. Н. Шенгелия показана интегративная роль учебного компьютерного моделирования.
Все это готовит учеников к решению серьезных задач и получение более широких навыков в решении задач, связанных с применением компьютерной техники, предоставляет неограниченные возможности в мир познания информационных технологий. Ведь в Scratch предусмотрена работа с внешним оборудованием, кроме камеры и микрофона - это набор PicoCricket, собранными моделями или отдельными деталями которого можно управлять через Scratch. Это уже серьезная электроника, но в интересной, удобной и познавательной форме.
Цель курсовой работы. Описание программной среды Scratch, ее применение в учебно-воспитательном процессе и возможности использования как пропедевтический курс к другим языкам программирования.
Задачи работы:
1. Изучить существующие программы, моделирующие процесс программирования в наглядно-графической форме.
2. Определить основные достоинства и преимущества использования Scratch в процессе изучения основ и принципов программирования учениками 8 класса общеобразовательной школы во внеурочной работе и на уроках информатики.
3. Написать программу изучения Scratch для учащихся 8 класса.
4. Написать примеры урочных занятий
5. Написать примеры практических занятий в среде Scratch.

 
1. Основные понятия Scratch. Знакомство с системой
1.1. Предпосылки для использования Scretch в учебном процессе
Стремительное обновление современного образования предполагает публичное и дискуссионное обсуждение предложений по внесению изменений в учебные программы, в частности, в начальных классах.
Анализ обновленной программы указывает на изъятие и сокращение некоторых тем из программы «Информатика» для общеобразовательных учебных заведений, школа I степени. Такое решение позволило вернуть тему «Команды и исполнители» в 2 класс (без употребления слова «алгоритм»), которая является пропедевтической по программированию. В Пояснительной записке к учебной программы для общеобразовательных учебных заведений 2-4 классов указано, что изучение курса пропедевтики «Информатика» способствует формированию и развитию у младших школьников / школьниц ключевых компетентностей (предметная ИКТ-компетентность, межпредметные, коммуникативные и социальные компетентности). Деятельностный измерение предметной ИКТ-компетентности связывают с технологическими, телекоммуникационными, алгоритмическими и логическими умениями учащихся. Отметим те, которые относят к алгоритмических и логических умений детей младшего школьного возраста: формулировка команд для исполнителя, составление алгоритмов по образцу, поиск ошибок в последовательности команд, анализ содержания задач на составление алгоритма для исполнителей; поиск различных вариантов исполнения задач, выбор и обоснование эффективного варианта исполнения; различия алгоритмических структур (следования, циклы, ветвления) создание и выполнение алгоритмов в определенной среде; различения истинных и ложных высказываний, формулировки высказываний с логическим следованием. Перечислим темы по содержанию учебного материала, в процессе изучения которых учащиеся приобретают указанных умений: «Команды и исполнители» (2 класс), «Алгоритмы и исполнители» (3 класс), «Алгоритмы с разветвлением и повторением» (4 класс) другие. Модернизация современной национального образования связана с ориентацией на деятельностный подход, его реализацией и формированием у учащейся молодежи жизненных компетенций. Поэтому в процессе подготовки студентов (по направлениям подготовки: «Начальное образование», «Дошкольное образование») наблюдаем противоречие между быстрым обновлением содержания предмета «Информатика» в общеобразовательных учебных заведениях, в частности в начальной школе, и недостаточной готовностью будущих учителей к решению задач с применением алгоритмического подхода. Именно эти студенты смогут в будущей профессиональной деятельности привлечь школьников к программированию, что, в свою очередь, ведет к развитию их алгоритмического мышления. В Центрально государственном педагогическом университете имени Владимира Винниченко (ЦДПУ) студентам упомянутых выше направлений подготовки излагается дисциплина «Основы информатики с элементами программирования и современные информационные технологии обучения». Этот курс состоит из трех модулей: основы информатики, элементы программирования и современные информационные технологии обучения. Первый модуль не является новым, поскольку его темы охватывают общие сведения по основам информатики (аппаратное обеспечение информационных систем, операционные системы, прикладное программное обеспечение, компьютерная графика, текстовый и табличный процессоры, базы данных и системы управления базами данных). Считаем необходимым отметить, что особенности преподавания тем, которые относятся к модулю «Современные информационные технологии обучения» раскрыто нами ранее [14]. Особую актуальность предоставляем изучению тем из модуля «Элементы программирования», в частности изучению основных положений программирования в среде Scratch.
Процесс изучения темы алгоритмизации и программирования, благодаря визуализации, превращается в ненавязчивую работу, которая будет способствовать развитию критического и аналитического мышления.
Программируя на Scratch перед учениками возникают неограниченные возможности, поскольку кроме подвижных объектов позволяют создавать целые сказки, с помощью наложения аудио ряда на каждый графический объект.
С одной стороны, ученики изучают математические и вычислительные идеи, которые встроены в опыт алгоритмизации. По мере того, как ученики создают программы на языке Scratch, они изучают основные вычислительные концепции, такие как итерация и условные выражения. Они также получают понимание важных математических понятий, таких как координаты, переменные и стандартные алгоритмические конструкции.
Важно отметить, что ученики изучают эти понятия в содержательном и мотивирующем контексте. Когда учащиеся узнают о переменных в классах традиционной алгебры, они обычно чувствуют небольшую личную связь с концепцией. Но когда они узнают о переменных в контексте Scratch, они могут сразу же использовать переменные очень значимым образом: контролировать скорость анимации или отслеживать счет в игре, которую они создают.
Когда ученики работают над проектами Scratch, они также узнают о процессе проектирования. Как правило, учащийся начинает с идеи, создает рабочий прототип, экспериментирует с ним, отлаживает его, когда что-то идет не так, получает обратную связь от других, затем пересматривает и обновляет его. Это непрерывная спираль: получить идею, создать проект, который приведет к новым идеям, которые приведут к новым проектам, и так далее.
Этот процесс разработки проекта сочетает в себе многие навыки обучения 21-го века, которые будут иметь решающее значение для успеха в развитии ученика в будущем: творческое мышление, четкое общение, систематический анализ, эффективное сотрудничество, итеративное проектирование, непрерывное обучение.
Создание проектов в Scratch также помогает учащимся развить более глубокий уровень владения цифровыми технологиями.
Что мы подразумеваем под беглостью? Чтобы свободно владеть английским, испанским или другим языком, нужно научиться не только читать, но и писать, то есть как выразить себя языком. Точно так же, чтобы свободно владеть цифровыми технологиями, необходимо научиться не только взаимодействовать с компьютером, но и создавать с его помощью.
Конечно, большинство учащихся не станут профессиональными программистами, так же как большинство других учащихся не станут не станут профессиональными писателями, биологами, физиками и химиками. Но обучение программированию дает преимущества для личности ученика: оно позволяет школьникам более полно и творчески выражать свои мысли, помогает им развиваться в качестве логического мышления и помогает им понять работу новых технологий, с которыми они сталкиваются повсюду в повседневной жизни.

1.2. Анализ программных систем для изучения программирования школьниками
С конца двадцатого века большинство ученых сошлось на том, что в обучении программированию школьников среднего и старшего звена следует придерживаться принципов конструктивизма и его разновидности – конструкционизма, что заметно повлияло на педагогический дизайн и воплотилось в следующих педагогических средах:
• Лого и его производные NetLogo и StarLogo;
• Squeak и производный от него Scratch;
• Alice и др.
Сделаем краткий обзор в рамках курсовой работы.
Название Лого (LOGO) происходит от греческого «логос», что означает «слово», «смысл», «идея».
В литературе термин «Лого» используется в двух значениях:
1) как язык программирования, настолько проста, что ее могут освоить дети, но настолько мощная и выразительная, что и опытный программист найдет в ней много интересного;
2) как философия обучения, система взглядов на процесс обучения, призванная, как считает С. Пейперт, а не частично улучшить, а коренным образом революционизировать традиционную организацию обучения.
Язык Лого занимает в этой системе центральное место. Философия обучения Лого предполагает преобразование традиционной системы обучения и основывается на идее «использование компьютера как модели, которая