Среда программирования

Среда обучения ЛогоМиры является примером новых технологий обучения, направленных на освоение средств, при помощи которых учащиеся могут самостоятельно добывать знания. Лого реализует новые подходы к обучению, направленные не на заучивание правил, а на формирование процесса мышления.

Как и в реальной жизни, ученик сам ставит себе задачу, и сам находит пути ее решения. Вместо привычного ожидания подсказки, как надо правильно сделать, ребенок попадает в ситуацию, управлять которой может только он сам. Из постоянно ждущего помощи от других он превращается в человека, самостоятельно ищущего и находящего решения. На собственном опыте ребенок учится делать выводы и обобщения.  В Лого первоначально заложены принципы конструктивного обучения. Согласно этим принципам в процессе создания реального продукта (для реализации конкретной задачи) значительно повышается эффективность обучения. Это возможно только потому, что Лого – полноценный язык программирования, допускающий возможность создания настоящих, графически оформленных, работоспособных программ.  Важную роль в новых направлениях обучения играет отношение к ошибкам и их устранение. Отладка программы (поиск и исправление в ней ошибок) обычно является трудоемким процессом. Язык Лого значительно упрощает его. Решение разбивается на множество мелких шагов, каждый из которых может быть проверен отдельно. Если допущена ошибка, то черепашка просто не выполнит задания или выполнит его не так, как следовало. Так как ученики могут самостоятельно найти ошибку, исправить и снова попробовать, то они перестают бояться ошибок. Школьники чувствуют себя исследователями, не боящимися творить. Они обретают уверенность в своих силах и могут выразить свое знание предмета в форме, отличной от вербальной.  Графические возможности Лого позволяют использовать его для освоения машинной графики.

Объектно-ориентированный подход (ООП) является одним из наиболее эффективных и удобных средств, используемых сегодня. В системах объектного ориентированного программирования обычно используется графический интерфейс. Появляется возможность создавать объекты, задавать им свойства и поведение с помощью мыши. Объектно-ориентированное программирование – это создание приложений из объектов, подобно тому, как из блоков и различных деталей строятся дома. 

1.2   .Описание возможностей среды программирования ЛогоМиры

Объектно-ориентированная среда ЛогоМиры обладает широким спектром возможностей. Среда объединяет в себе следующие редакторы:

графический редактор;

текстовый редактор;

музыкальный редактор;

редактор Форм;

редактор Программ на программном листе.

Среда оперирует со следующими объектами: текстовые окна, формы, бегунок, кнопки, которые обладают определенными свойствами. На страницах живут черепашки. Они являются основными (хотя и не единственными) объектами, которыми управляют с помощью языка ЛогоМиров.

Управлять черепашками можно непосредственно (интерактивно), для чего в специальной области экрана – в «Поле команд» нужно написать соответствующие команды, которые будут немедленно выполнены. Лого включает в себя более 200 команд. Среди них есть и графические команды: команды перемещения черепашки, изменения цвета, изменения формы (черепашка может, например, «надеть на себя» форму самолета или стать цветком) и т.д. Знакомство с мультипликацией позволяет «оживить» формы черепашки, и тогда экран заполняется летающими птицами, скачущими лошадьми, мчащимися автомобилями, есть команды, позволяющие создавать музыку, выполнять арифметические вычисления и прочее.

Кроме непосредственного управления в ЛогоМирах доступен и режим программирования. В особом листе на экране компьютера можно записать программы, которые, как и в большинстве языков программирования, расширяют исходный словарь языка. Имена записанных программ можно использовать в интерактивном режиме, при записи новых программ, а также при применении кнопок. Объекты «кнопки» обеспечивают функции гипертекстовой структуры, при нажатии на них выполняются заранее предписанные действия: переходы, движение и т. д. Объект «бегунок» позволяет использовать в проектах переменные числовые величины. Значение бегунка видно и может быть изменено с помощью мыши.  Система ЛогоМиры является универсальной средой, которая имеет большое количество исполнителей и богатый набор управляющих средств (Поле команд, Лист программ, Диалоговые окна для программирования кнопок, бегунков, черепашек), она включает в себя одновременно графический, текстовый и музыкальный редакторы.

Среда ЛогоМиры является примером новых технологий обучения, направленных на освоение средств, при помощи которых учащиеся могут самостоятельно добывать знания. Например, хорошо известно, что семиклассники, начиная изучать геометрию, испытывают большие трудности. Одна из причин – необходимость использования наряду с линейной – угловой меры. Но если с измерением, сравнением линейных величин каждый постоянно сталкивается в повседневной жизни, то аналогичный опыт в отношении угловой меры отсутствует. ЛогоМиры предлагают ребенку управлять Черепашкой, которую можно переместить на любое расстояние и можно развернуть на любой угол. Управляя Черепашкой, создавая с ее помощью на экране рисунки, каждый ребенок очень быстро накапливает необходимый опыт работы с угловыми величинами.

Таким образом, ЛогоМиры являются средством, позволяющим интегрировать курсы информатики и математики. При изучении темы “Построение геометрических фигур” учащиеся усваивают следующие математические понятия: угол, градусная мера угла, сумма углов в треугольнике и n-угольнике, правильные n-угольники и их свойства, симметрия, система координат. Одновременно учащиеся изучают следующие понятия информатики: процедура, цикл, переменная, параметр, рекурсия.

ЛогоМиры – среда, которая позволяет постигать красоту законов симметрии. В геометрически правильных построениях реализуется свойственная человеку любовь к гармонии и упорядоченности. Фактически сложные построения получают из комбинаций простых (первичных) узоров. Эстетическое удовлетворение, получаемое от красивой визуальной реализации, как процесса, так и результата выполнения программы, способствует поддержанию устойчивого интереса к изучаемому материалу. Геометрия в подобной интерпретации перестает быть сухой и малоинтересной наукой.

Основные характеристики языка Лого, входящего в состав среды ЛогоМиры:

- синтаксис, близкий к естественному языку,

- приспособленность к интерактивному режиму работы,

- ориентация на формирование самых общих представлений о программировании,

- необязательность глубоких знаний архитектуры ЭВМ,

- возможность обработки графических объектов.

Среда ЛогоМиры имеет встроенный графический редактор, позволяющий нарисовать пейзаж (мир), в котором живет Черепашка. Поле Форм содержит много красочных, а не контурных форм в отличие от предыдущих версий Лого. Некоторые формы представляют фазы движения одного объекта и могут быть использованы для создания мультипликационных сюжетов. Предусмотрена возможность создавать формы для оформления собственных сюжетов. Приложения 1, 2.

Мир Черепашки можно заполнить звуками. Встроенный Музыкальный редактор позволяет записать любую мелодию и, сохранив ее под каким-нибудь именем, пополнить тем самым словарь черепашки. Исполнение мелодии можно поручить одному из шести музыкальных инструментов: пианино, скрипка, арфа, бутылка, ксилофон, орган. Кроме того, есть возможность озвучить черепашку системными или записанными с микрофона звуками.  Есть огромное множество задач, которые можно решать при помощи Лого. При работе в среде ЛогоМиры круг задач существенно расширяется.

Можно сформулировать следующие аргументы в пользу использования именно ЛогоМиров на уроках информатики в среднем звене:

-    ЛогоМиры являются пропедевтикой языков программирования;

-    ЛогоМиры удовлетворяет требованиям начального языка программирования;

- ЛогоМиры – объектно-ориентированная среда;

-    ЛогоМиры включает в себя одновременно графический, текстовый и музыкальный редакторы;

- в среде ЛогоМиры можно работать с гипертекстом.

-    Кроме того, обучение в среде Лого вызывает у учащихся повышенный интерес к предмету, развивает математическую интуицию и геометрические представления, является своеобразным математическим тренажером, формирует алгоритмический и комбинаторный типы мышления.

ЛогоМиры являются замечательной средой, развивающей творческие способности учащихся. ЛогоМиры дают возможность детям, начиная с младшей школы знакомиться с компьютером как с инструментом, предоставляющим огромные возможности человеку в мире информационных технологий. Они позволяют им работать с графикой, текстом, звуком, а также получать основные сведения о программировании, управляя такими объектами, как черепашки. Последние версии Лого (ЛогоМиры2.0 и ЛогоМиры3.0) дают возможность интегрировать проекты в Интернет-пространство. ЛогоМиры являются исключительной средой в осуществлении проектной деятельности, не ограничивая фантазии учащихся, дают им возможность в полной мере проявить свои способности. Выполняя проекты на заданные и свободные темы, учащиеся учатся работать как в коллективе (выполняя коллективные проекты), так и индивидуально (выполняя собственные проекты).

К преимуществам языка ЛогоМиров можно отнести:

- возможность написания команд и идентификаторов, как на русском, так и на английском языке, как в полной, так и в сокращенной форме;

- крупный шрифт, уменьшающий напряжение глаз при работе;

- легкость написания динамических программ и программ для работы с текстовой информацией;

- наличие не одной, а 4-х черепашек, что позволяет легко создавать

несложные игровые программы с небольшим числом персонажей;

- возможность использования внешних процедур, что способствует развитию умения работать с библиотекой алгоритмов;

- низкие требования к аппаратуре и совместимость с широким кругом IBM-совместимых компьютеров.

Но, как у любого продукта, у этой системы проявились и отрицательные стороны:

- невозможность визуально отличить русские буквы от латинских, что порождает множество ошибок;

- не полная совместимость с IBM-стандартом на клавиатуру;

- отсутствие готовой помощи (хотелось бы, чтобы в новой версии была контекстно-зависимая помощь и гипертекстовый справочник);

- отсутствие строки подсказки (назначений ключей);

-ограниченное число черепашек;

- неестественность логических связок;

- наличие только одного вида циклов - цикла Repeat.

Лого является прекрасной средой, помогающей освоить основные элемент программирования - переменные, функции, типы данных и другие. Среда Лого играет большую роль при изучении в старших классах универсальных языков программирования, таких как Паскаль. В тоже время Лого является прекрасным средством для развития мышления и самостоятельных исследований в самых разных интеллектуальных областях и с различными уровнями сложности.

Понятия, которыми можно манипулировать в среде ЛогоМиры

Каждый ученик, работающий в среде ЛогоМиры 2.0, должен знать, что подразумевает под собой то или иное понятие.

При работе с программой ЛогоМиры не используются сложные термины. Каждый, кто хоть раз работал с компьютером, знает, как щелкнуть мышкой, где находится клавиша <Alt> и так далее.

Объекты: проекты, листы проекта, черепашки, рабочее поле, текстовые окна, кнопки, бегунки, формы, рисунки, звуковые фрагменты, внешние мультимедиа объекты.

Общие свойства объектов: цвет, размер, положение на Рабочем поле. Приватные свойства объектов - в зависимости от типа. Например, Рабочее поле может занимать часть экрана (режим разработки) или весь экран - (режим демонстрации).

Действия объектов: создавать, удалять, менять свойства (передвигать, менять цвет, размер и т.п.). Все общие действия могут выбираться визуально на панели инструментов или описываться программно. Встроенный редактор для создания рисунков, встроенный редактор для создания звукового фрагмента.

Интерфейс: обычный для любого приложения Windows - окно, основное меню, панели инструментов. Команды и программы выполняются в режиме интерпретации, поэтому на экране - Рабочее поле и Командный центр.

Язык: классический Лого, в который добавлены инструменты для работы с объектами.

Версии Лого-программ и их возможности

Версии Лого-программ включают в себя средства работы с текстами, графикой, мультипликацией, звуками и так далее. Иными словами, это действительно интегрированные творческие среды, являющиеся полезным и удобным инструментом в различных областях школьного и внешкольного образования.

Лого-среды проектируются так, чтобы в них не было "ни порога, ни потолка": с ними могут работать как совершенно неопытные ученики, так и ученики, разрабатывающие сложные проекты.

Основные педагогические идеи применения Лого, а также первые версии Лого-систем были разработаны профессором Симором Пейпертом  в Массачусетском Технологическом Институте в 60-х годах. В 1967 году группой профессора Пейперта совместно с группой Уоллеса Фойрцайга, работавшей в фирме Bolt, Beranek, and Newman, была создана первая версия Лого.