Методические рекомендации

2.2 Методические рекомендации

На основе анализа учебников и возможностей программы нами сделан вывод, что обучение учащихся начальной школы программированию в среде Scratch должно проходить поэтапно, от простого к сложному. Для большего понимания того, как устроена программа, учащимся, на начальном этапе нужно привести пример из жизни. Таким примером может служить конструктор Лего, в котором фигуры и конструкции собираются из различных частей – кубиков, что в свою очередь показывает необходимость подбора правильных кубиков, так как если это не учитывать, то нужную фигуру или конструкцию мы не получим. Также учащимся легче понять понятие «алгоритм» из примера – инструкции по сборке.

После того, как учителем выявлено понимание учащимися, следует переходить непосредственно к описанию программы. На данном этапе мы вплотную работаем с конструктором Лего, показывая сходство. Нагляднее всего его отметить используя конструктор и выведенную на проектор среду Scratch. Необходимо обязательно отметить то, что собирая кубики, наша фигурка растет вверх, а собирая скрипт в среде Scratch – вниз.

Рис. 20. Лего и Scratch

Показав наглядно сходство можно приступить к описанию смысловых зон среды Scratch, описанных ранее. Поочередно описываются сцена, поле блоков, поле скриптов, лист спрайтов и т.д.

Первым этапом работы в среде Scratch должен стать небольшой проект, например движение спрайта, рисунок 21.

Рис. 21. Скрипт движения спрайта

Учитель вместе с учениками пошагово собирает, «кубик за кубиком», скрипт. После того как скрипт собран, учитель должен пояснить, что произойдет на сцене. Собрав этот не сложный скрипт, мы решаем сразу несколько вопросов, таких как: «Как собирать скрипт?», «Как запустить скрипт, как собирать скрипт?». Далее следует заметить, что выполнение скрипта можно запускать несколькими способами: с клавиатуры, мышью, при получении скриптом сообщения о запуске.

Также следует уделить внимание учащихся на новые понятия: скрипт, программа. Самое подходящее описание понятия скрипт, это алгоритм. Понятие алгоритм учащиеся уже должны знать, в этом случае устно проговаривается определение. Если понятие алгоритм учащимся еще не знакомо, то лучше всего дать упрощенное определение которое образуется из определения приведенного ранее (см. с. 29): «Алгоритм – это последовательность действий, которые выполняются друг за другом и приводят к решению поставленной задачи». Из этого определения выходит определение программы: «Программа – это совокупность алгоритмов». Также учащимся следует пояснить, что совокупность это соединение, собрание [13].

После того, как учащиеся разобрались с тем, как запускать скрипт, можно переходить к рассмотрению остальных блоков, в такой последовательности: блок «Движение», блок «Внешность», блок «Звук», блок «Перо», блок «Контроль» – рассмотреть циклы и условия, блок «Сенсоры», блок «Числа» – рассмотреть понятие случайное число, и блок «Переменные».

Среда программирования Scratch дает возможность реализации циклических алгоритмов и условий. Циклы и условия находятся в блоке «Контроль».

Для того чтобы учащиеся наиболее успешно усвоили данные определения, их следует вводить одновременно. Понятие «Цикл» можно охарактеризовать как «многократное выполнение одного или нескольких действий». Понятие условие описывается как «выполнение того или иного действия в зависимости от ситуации». Понятие случайное число, должно быть известно учащимся с уроков математики, но все равно стоит напомнить, что «случайное число – это число, которое случайным образом задается из определенного диапазона». После того, как определение дано следует привести пример случайного числа. Таким примером может служить телевизионная игра «Лото», по правилам которой из мешочка достаются бочонки, на которых указываются числа от 1 до 99. Тем самым мы показываем наглядный пример случайных чисел, ведь нельзя вытащить из мешочка заранее известное число. Реализация всех трех конструкций хорошо показывается при демонстрации мультфильма «Полет пчелы», смыслом которого является бесконечное перемещение спрайта по сцене ограниченной черной рамкой. Тогда скрипт выглядит так:

Рис. 22. Полет пчелы

Листинг скрипта показывает то, что щелчок по зеленому флажку приводит в действие скрипт, выполнение которого приводит к бесконечному перемещению спрайта по сцене ограниченной черным квадратом. Спрайт при касании черного цвета будет менять свое направление на случайное число в диапазоне от 90 до 100, тем самым спрайт никогда не покинет пределы черного квадрата и тем более сцены.

Для быстрого и успешного усвоения новых тем рекомендуется использовать раздаточный материал и компьютерные презентации. Используя на уроках одновременно оба варианта, позволит легко закреплять полученные знания и умения у младших школьников.

Для того чтобы дети эффективно усваивали знания в новой области, необходимо наличие мотивации. А мотивация учебной деятельности возникает, если они чувствуют личную заинтересованность в приобретении знаний для достижения своей цели. Scratch позволяет создавать проекты, которые интересны различным возрастным группам от 8 до 16 лет и старше – интерактивные презентации, мультфильмы, компьютерные игры, программы-тренажеры с использованием графики и мультимедиа.

Для контроля успешности учащихся необходимо несколько самостоятельных разработок небольших проектов, например: мультфильм «Кот», мультфильм «Полет пчелы» и «Калькулятор» и одного большого проекта «Электронное пианино».

При разработке мультфильма «Кот», учащиеся показывают свои знания и умения работать с блоками «Движение» и «Внешность». На примере учащихся 4 класса «Б» ГОУ СОШ «Школа здоровья» №1136 можно отметить, что с данным заданием справились все.

Второй мультфильм «Полет пчелы» требует от учащихся навыков работы с блоками «Движение», «Внешность», «Сенсоры». Учителю необходимо следить за работой учащихся, потому что мультфильм «Полет пчелы» сильно отличается от мультфильма «Кот» по уровню сложности и набору команд в скрипте. Это нужно делать для того, чтобы работа учащихся была наиболее продуктивна. В некоторых случаях возможна такая реализация этого проекта: учитель заранее собирает правильный скрипт и разбивает его на части, а учащимся предлагается собрать из частей правильную комбинацию. Такой метод хорошо себя показал при работ с учащимися, у которых слабо развито умение работать за компьютером или не развито совсем.

Проект «Калькулятор» должен показать умение учащихся работать с блоком «Числа» и «Переменные». Также учитель может проверить умение учащихся работать со спрайтами – создание, редактирование. Данный проект должен стать завершающим этапом, перед разработкой проекта «Электронное пианино» в котором должны будут отражены навыки работы со всеми блоками вместе.

Из выше сказанного можно сделать вывод, что преподавание темы, «Программирования в среде Scratch» учащимся начальной школы, должно проходить в спиралевидной форме. На первых этапах рассматриваются простые вещи, например блок «Контроль». Но при этом блок не рассматривается сразу целиком. Учитель должен периодически, тогда когда возникает необходимость, возвращаться к рассмотрению новых возможностей. Это позволяет не перезагружать детей избыточной информацией, но в тоже время рассмотреть и изучить наибольшее число команд.

Остановимся подробнее на тех вопросах, которые необходимо отразить при изучении темы «Программирование в среде Scratch» учащимися начальной школы, а именно:

1)  знакомство учащихся со средой программирования Scratch;

2)  рассмотрение различных способов запуска скрипта или нескольких скриптов;

3)  создание и редактирование спрайтов и звуков;

4)  рассмотрение скриптов связанных с движением объектов;

5)  рассмотрение скриптов связанных с изменением внешности объектов;

6)  рассмотрение скриптов связанных с изменением сцены при помощи спрайта;

7)  рассмотрение различных сенсоров встроенных в среду;

8)  изучение понятия переменная, и использование ее при счете и других различных областях применения;

9)  создание творческого проекта для закрепления всех полученных знаний.

Отвечая на эти вопросы, необходимо постоянно возвращаться к полученным ранее знаниям, с целью их углубления.

Знакомство учащихся с средой программирования Scratch описано выше.

Рассмотрение различных способов запуска скрипта необходимо потому, что программа может состоять из множества отдельных скриптов, работа которых должна быть не синхронной, а проходить в строго определенный момент. Тем самым в начале изучения данной темы лучше всего рассматривать стандартный запуск скрипта – при помощи зеленого флажка. Таким образом, можно запускать один или несколько скриптов, запуск которых должен быть параллелен.

После того, как учащиеся освоят способ запуска скрипта необходимо создать первый скрипт. Но до создания первого скрипта нужно рассказать учащимся о блоках «Движение» и «Внешность». Это нужно для того, чтобы самый первый скрипт сразу произвел на школьников впечатление.

В блоке «Движение» необходимо, для начала, рассмотреть простейшие кубики, такие как: ,  и . Данные кубики позволяют перемещать объект по сцене, при этом все три кубика совершенно разные. Также целесообразнее сразу рассмотреть несколько кубиков из блока «Внешность», такие как: , , ,  и . Для того, чтобы получилась анимация нужно использовать кубик , и если движение должно происходить многократно . Перечисленные ранее кубики можно различными способами компоновать и составлять разнообразные последовательности команд. Начинаться первый скрипт обязательно должен с кубика .

Применение данных кубиков учащимися целесообразно при решении поставленных перед ними задач. Например, одной из типовых задач может служить задача о коте. Целью задачи является перемещение кота из указанной точки в любом направлении. При этом кот должен на каждом шаге менять свой костюм и в конце сказать любую фразу, например: «Привет! Как дела?». При этом собирание скрипта у учащихся не вызовет больших усилий. Также, не обозначая и не рассказывая о том, что такое циклическая структура, учащиеся с легкостью используют ее в своих программах. Это свидетельствует о том, что программа действительно предназначена для раннего возраста.

Рис. 23. Скрипт задачи о коте

Анализируя скрипт, обратим внимание на то, что вполне законченное действие – анимация, или можно даже сказать короткий мультфильм, не является сложным набором скриптов, а умещается всего лишь в нескольких строчках. В то же время, если учащимся дать задание, в котором они смогут немного пофантазировать, данный скрипт может перерасти в полноценный мультфильм.

Сразу после этого лучше всего рассмотреть возможность использования разнообразных спрайтов из библиотеки среды Scratch и создание и редактирование собственных спрайтов.

Создание собственного спрайта очень интересное и в то же время простое занятие. Интегрированный редактор очень похож на графический редактор Paint. В графическом редакторе присутствуют такие инструменты, как кисть, ластик, заливка, прямоугольник, окружность, линия, надпись, выделение, штамп и выбор цвета. Также есть возможность изменять готовый рисунок, например: уменьшение или увеличение рисунка, поворот рисунка на 90 градусов по и против часовой стрелки, отражение рисунка по горизонтали и вертикали. Все нарисованные рисунки можно сохранить на жесткий диск или наоборот, открыть с него. Палитра цветов среды Scratch аналогична палитре цветов графического редактора Paint.

Рис. 20. Графический редактор

После, возможно вернуться к ранее созданной программе, и заменить спрайт кота на созданный или отредактированный спрайт учащимся. Таким образом, мы развиваем творческую деятельность младших школьников, одновременно изучая программирование, т.е. мы все время можем вернуться к ранее созданной программе и улучшить ее.

Следующим важным вопросом является добавление звуков в программу. Для того, чтобы в полной мере показать возможности блока «Звук» необходимо наличие звуковых адаптеров и колонок на учебных компьютерах. Важно помнить, что звук из колонок должен быть таким, чтобы его можно было отчетливо слышно учащемуся использующему его, но в то же время чтобы этот звук не отвлекал остальных учащихся.

Попробовать использовать звук можно также на примере, рассмотренном ранее. Для этого нам понадобятся несколько кубиков блока «Звук»: ,  и .

Рис. 21. Графический редактор

Теперь, наш скрипт стал еще более интересным, так как кроме анимации, в нем также присутствуют звуковые эффекты. Как и в случае рассмотренном ранее, учащимся необходимо дать немного времени на то, чтобы они поэкспериментировали с добавлением кубиков различных блоков.

Подошло время познакомить учащихся с блоком «Перо». Учащимся следует пояснить, что перо в данном случае это след, оставляемый спрайтом при движении. Нужно сказать, что при использовании пера можно рисовать разнообразные картинки на сцене. Данную возможность лучше всего рассмотреть на примере рисования разнообразных геометрических фигур, таких как четырехугольники. При этом возможно использовать практически все кубики блока «Перо», в том числе: , ,  и . Также возможно сочетание в одной программе разных скриптов, рисующих разные фигуры. Для этого нужно использовать запуск скрипта с помощью клавиши на клавиатуре, т.е. для каждой фигуры своя клавиша. Для этого используется кубик .

Рис. 22. Скрипт рисования квадрата

В данном случае на сцене спрайт рисует квадрат. После этого следует дать задание для отработки полученных навыков, например: нарисовать квадрат поменьше, нарисовать четырехугольник, нарисовать многоугольник, нарисовать любую ломаную линию. Таки образом, во-первых, проводится межпредметная связь, во-вторых, учащиеся практикуются в использовании блока «Перо», в-третьих, работают с координатной плоскостью. В случае если у учащихся будут затруднения, необходимо показать на доске, что такое координатная плоскость и как на ней можно нарисовать фигуру.

Теперь нужно изучить блок «Сенсоры». Целесообразнее начать изучение с задачи о пчеле. Условие задачи звучит так: «Имеется объект Пчела с двумя костюмами: «крылья вверх» и «крылья вниз». Необходимо создать случайный и непрерывный анимированный полёт Пчелы».

Решение данной задачи будет состоять из нескольких частей. Первая часть – смена костюмов пчелы. Вторая часть – непосредственно полет пчелы.

На начальном этапе учащиеся уже знают, что нужно делать. Они создают спрайт пчелы, задают ему, уже знакомые, команды блоков «Движение», «Внешность» и «Контроль». Но вскоре у них возникает вопрос, как же добиться случайного и непрерывного полета? Тут и следует начать рассказывать о блоке «Сенсоры», так как у учащихся возникает острая необходимость в его использовании. Для достижения нужной цели мы будем использовать следующие новые кубики: , , .

Рис. 27. Скрипт полета пчелы

В данном примере мы создаем бесконечное движение пчелы по экрану, потому что тогда, когда пчела касается края она меняет свое направление. В дальнейшем необходимо рассмотреть кубик  и подробнее рассказать о касании одного спрайта другого. После того когда скрипт готов, учащимся нужно дать задание найти в блоке «Движение» кубик, похожий на фрагмент скрипта в котором пчела отталкивается от экрана. Учащиеся без труда находят кубик . Сразу после этого дается задание, в котором они заменяют целую конструкцию одним кубиком (см. рис. 28).

Рис. 28. Улучшенный скрипт полета пчелы

Единственным отличием улучшенного скрипта будет в том, что при касании пчелой края сцены, она будет отталкиваться зеркально, т.е. под тем же углом. В первом случае угол отталкивания задавался случайным образом.

После необходимо рассказать о блоке числа. Особого внимания этому блоку не стоит уделять, стоит только лишь попробовать с детьми совершить различные математические действия. Например: сложение, вычитание, умножение и деления.

Особое внимание нужно уделить блоку «Переменные». Так как понятие переменная новое, нужно объяснить, что переменная служит для хранения и последующего обращения к данным [30, с. 174]. Объяснить новое понятие можно на любом примере, в частности человек.

Программировать в среде Scratch на раннем этапе возможно вообще не используя переменные и числа. Лучше всего сосредоточить внимание на переменные тогда, когда в них будет непосредственная необходимость.

Результатом всей проделанной работы должна стать самостоятельная разработка учащимися проектов на самостоятельно выбранные темы или заранее подготовленные. Следует также уделить немного времени на то, чтобы учащиеся смогли защитить свои проекты. После этого все проекты можно выложить в интернет на сайт программы Scratch.

2.3 Тематическое планирование

Из составленного ранее перечня вопросов и методических рекомендаций можно составить тематическое планирование по теме «Программирование в среде Scratch» учитывая возрастные особенности учащихся начальной школы.

Пояснительная записка

Целью данного курса является получение базовых навыков работы в среде Scratch. Уделяется особое внимание возможностям использовать эту среду в проектной деятельности в начальной школе.

Цели курса

1.  Способствовать развитию алгоритмических способностей учащихся; научить ребенка восприятию условия задачи на построение алгоритма.

2.  Выявить наиболее способных детей для дальнейшей работы с ними на более высоком уровне (языки программирования Pascal, Delphi и др.).

3.  Пробудить у детей желание экспериментировать, формулировать и проверять гипотезы и учиться на своих ошибках.

Задачи курса

1.  Освоение среды Scratch и блочного построения скриптов.

2.  Освоение понятия «алгоритм» и изучения видов и свойств алгоритма.

3.  Освоение сложных алгоритмических конструкций.

Способы контроля

1.  Решение задач по текущей теме.

2.  Разработка проекта.

В настоящее время информатику начинают изучать уже в начальной школе. Возникает вопрос: можно ли в начальной школе детей обучать алгоритмизации и программированию?

Можно, но при соблюдении следующих условий:

·  для решения алгоритмических задач выбрана понятная и интересная ученикам предметная область;

·  программная реализация учебной среды программирования имеет дружественный пользовательский интерфейс;

·  для создания алгоритма решения задачи используются визуальные средства представления структур данных и структур управления, не требующие запоминания большого количества служебных слов и синтаксических правил записи программы.

Такая программная среда, в основе которой лежит язык программирования Scratch, была разработана группой ученых из Массачусетского технологического института (MIT).

На основе анализа учебников и возможностей программы нами сделан вывод, что обучение учащихся начальной школы программированию в среде Scratch должно проходить поэтапно, от простого к сложному.

Для того чтобы дети эффективно усваивали знания в новой области, необходимо наличие мотивации. А мотивация учебной деятельности возникает, если они чувствуют личную заинтересованность в приобретении знаний для достижения своей цели. Scratch позволяет создавать проекты, которые интересны различным возрастным группам от 8 до 16 лет и старше – интерактивные презентации, мультфильмы, компьютерные игры, программы-тренажеры с использованием графики и мультимедиа.