Дипломная работа: Методика преподавания темы "Программирование в среде Scratch" учащимся начальной школы

Однако, по данным приведенным в таблице 1 видно, что 10 учащихся справились с поставленными целями, из низ 5 хорошо овладели программой. Это говорит о том, что учащиеся хорошо расположены к алгоритмическому стилю мышления и работа за компьютером не вызывает у них дискомфорта.

Из вышесказанного делается вывод, что работу над одним проектом нужно разделять между 3 группами учащихся. Поэтому моменты, которые посложнее, следует давать ребятам, которые лучше справляются. Учащимся, которые только начинают работу за компьютером, необходимо все время помогать и следить за ходом выполнения работы. Это позволяет всем учащимся принимать участие в разработке проекта, при этом проект будет выполнен максимально быстро и качественно. Также коллективная работа позволяет слабоуспевающим учащимся постепенно избавляться от страха перед компьютером.

Проект учащихся был показан на классном часу и размещен на сайте (http://scratch.mit.edu/). Демонстрация проекта вызвала у учащихся восхищение своим трудом, что стало очень сильной мотивацией к продолжению работы в среде программирования Scratch.

Также стоит отметить то, что небольшая группа ребят захотела внеурочно заниматься программированием в среде Scratch. Эти занятия были продуктивнее, потому что все ребята были заинтересованы в изучении материала. Результатом этих занятий стала разработка проекта «Арканоид» по мотивам одноименной игре.

3.2 Проект «Электронное пианино»

Цель проекта: учащиеся должны создать фрагмент пианино, которое способно воспроизводить звуки, играть готовые мелодии и показывать анимацию.

Реализация проекта: учащиеся были поделены на 3 группы. Первая группа – создание фрагмента пианино, написание скриптов воспроизведения звуков, запись мелодии. Вторая группа – разработка фона и спрайтов, создание воспроизведения звуков, содействие в записи мелодии. Третья группа – разработка скрипта движения спрайта.

Для начала необходимо заранее подготовить изображения клавиш. Их можно нарисовать в графическом редакторе Paint, или с фотографии пианино аккуратно вырезать, так как мы сделали в нашем проекте.

При помощи объектов, собирается фрагмент пианино. Каждая картинка является отдельным объектом, называемым спрайтом. Каждый спрайт должен будет иметь 2 костюма – обычное состояние и нажатое состояние, а также воспроизводить нужный звук (ноты). В итоге мы должны получить фрагмент пианино.

Создается этот фрагмент следующим образом: в области спрайтов нажимается кнопка создания нового спрайта . В появившемся окне следует нажать кнопку , и в появившемся окне выбрать нужный спрайт. Данная процедура проводится столько раз, сколько спрайтов нужно отобразить на сцене. После того, как фрагмент готов, нужно разработать небольшое меню, которое будет упрощать работу с программой.

Левая кнопка «Готовые мелодии» является выпадающим меню, т.е. при нажатии на кнопку появляется новая кнопка рядом. Правая кнопка «Стоп» останавливает скрипт, прекращается воспроизведение звуков и анимации, на экране появляется информация о проекте.

Основное оформление готово. В дальнейшем мы еще вернемся к оформлению, для того чтобы предать нашему проекту больше интерактивности и красоты. Но на данном этапе все нужные объекты уже созданы.

Теперь переходим к созданию скриптов каждому спрайту. Начнем с нот, так как все остальные объекты будут опираться именно на эти скрипты. Сразу нужно отметить, что скрипты нот будут отличаться только непосредственно самой нотой, т.е. звуком, который данный спрайт должен воспроизвести. Поэтому целесообразнее сначала полностью решить, что должно быть в скрипте каждой ноты, для того чтобы в дальнейшем использовать уже готовый скрипт для всех остальных нот.

В данном проекте у спрайта ноты должны быть следующие возможности: при нажатии на спрайт левой кнопкой мыши – воспроизводить нужный звук; при проигрывании готовой мелодии подсвечиваться в тот момент, когда нота, закрепленная за спрайтом звучит; перейти к костюму отображающему не нажатое состояние, в тот момент когда нажимается кнопка «Стоп».

Выбираем крайнюю левую ноту в нашем фрагменте, ноту «соль». Ищем спрайт этой ноты в панели спрайтов и щелкаем по нему два раза левой кнопкой мыши – данное действие откроет панель скриптов именно для этого спрайта. Также можно щелкнуть два раза левой кнопкой мыши по самому спрайту.

Исходя из этого, видно, что в работе спрайта участвуют три скрипта. Первый скрипт воспроизводит звук при нажатии на спрайт. При этом спрайт меняет свой костюм на следующий, т.е. нажатую ноту, воспроизводит звук под номером 43 (нота соль) продолжительностью 0,25 секунды и затем возвращается в исходное положение. Второй скрипт применяется тогда, когда играется готовая мелодия. «Когда я получу 1» означает то, что выполнение данного скрипта будет только после получения сообщения «1». Номера сообщений выбираются следующим образом: крайняя левая нота имеет сообщение 1, следующая – сообщение 2 и так далее. В данном случае меняются только лишь костюмы с интервалом в 0,25 секунды. Третий скрипт отменяет выполнение двух предыдущих скриптов и возвращает спрайт в исходное положение.

Для того чтобы передать готовые скрипты остальным спрайтам нот нужно нажать на начало скрипта (оранжевый контейнер) правой кнопкой мыши и выбрать кнопку . Возле курсора появится копия скрипта, которая «прилипает» к курсору до тех пор, пока не нажмем левую кнопку мыши.

Затем скопированный скрипт можно поместить в окно скриптов данного спрайта, а также присоединить к любому другому спрайту или сцене. В нашем случае нужно прикрепить к следующему спрайту ноты. Для этого щелкаем по спрайту следующей ноты. Если все сделано правильно, то возле спрайта в который был перемещен скрипт будет выполнен графический эффект (квадратик уменьшающийся в центр). Далее двойным щелчком левой кнопкой мыши выбираем спрайт в который мы перемещали скрипт и меняем воспроизводимую ноту. Для того, чтобы совершать меньше ошибок, скрипты белых нот рекомендуется копировать только в идентичные скрипты. Аналогично с черными нотами. Так будет совершенно намного меньше ошибок.

Такой способ применяется для копирования остальных скриптов. При копировании второго скрипта необходимо менять получаемое сообщение, для того чтобы избежать повторов. Сообщения создаются так: на стрелочку рядом с выбранным ранее сообщением нажимаем левой кнопкой мыши.

В появившемся меню ищем кнопку  и нажимаем на нее. Появится диалоговое окно.

В этом окне мы вписываем название сообщения, при создании нот, это порядковый номер ноты слева направо.

При копировании третьего скрипта ничего менять не надо, если скрипты белых нот мы копируем только белым нотам, скрипты черных – только черным.

Заранее нужно разобраться с количеством и назначением сообщений в будущем проекте.

Листинг скриптов говорит о том, что выполнение одного действия – проигрывания музыки, разбито на множество маленьких скриптов. Данный способ реализации разгружает скрипт, Scratch работает быстрее, и более понятен для восприятия. Каждое действие, каждая строчка имеет свой скрипт, что позволяет легко находить ошибки или дописывать новые скрипты, копируя старые и изменяя небольшую часть.

При выполнения скрипта задействовано большое количество сообщений. Это нужно для того, чтобы программа понимала, что нужно выполнять в данный момент. Скрипты строчек куплета и припева очень похожи, единственное отличие это проигрываемая нота и длительность звучания.

Управляющие скрипты предназначены для того, чтобы запускать проигрывание мелодии в нужный момент, а именно после нажатия на кнопку , и останавливать выполнение скрипта после проигрывания всей мелодии или после нажатия на кнопку .

Кнопка  служит для остановки всех выполняемых скриптов, возвращению всех спрайтов в первоначальное положение и выводу на сцену заставки.

Для придания проекту интерактивности, было решено добавить два объекта: полоса загрузки и танцующее и поющее существо.

Полоса загрузки применяется в трех случаях: при нажатии на кнопку , после окончания проигрывания музыки и после нажатия на спрайт заставки. Для создания анимации необходимо нарисовать несколько костюмов.

Листинг скрипта говорит о том, что спрайт при появлении начинает менять поочередно костюму, и когда одевает последний – исчезает. Получается красивый эффект ленты загрузки, реализованный самым простым способом.

Танцующее и поющее существо нужно для того, чтобы прослушивание мелодии сопровождалось анимационными эффектами, также реализуется функция караоке, так как на сцене появляются в нужный момент слова песни.

С точки зрения проверки знаний учащихся, реализация данного скрипта показывает умение работать учащихся с блоком «Движение», «Внешность», «Контроль» и «Переменные».

Реализация скрипта на первый взгляд смотрится простой, но при использовании в нашем проекте есть небольшая тонкость – анимация должна происходить только тогда, когда идет звучание музыки. Сделать это возможно двумя путями: Первый путь – рассчитать продолжительность по времени звучания музыки и создать скрипт, который будет проигрываться такое же количество времени; Второй путь – ввести переменную А, принимающая значение 0, которое скрипту говорит о том, что должна воспроизводиться анимация. После того, как будет сыграна последняя строчка припева, переменной А передается значение 1, и скрипт останавливается.

После этого создание проекта полностью завершено, цели и задачи выполнены. В дальнейшем проект можно разнообразить различными мелодиями, добавить звуковые эффекты, анимацию и многое другое.

3.3 Проект «Игра «Арканоид»»

Цель проекта: учащиеся должны реализовать игру «Арканоид» в среде программирования Scratch

Реализация проекта: создание спрайтов фишек, шарика и ракетки. Редактирование фона и обозначение условий игры. Создание переменных и границ сцены.

Для того чтобы создать игру «Арканоид» в среде программирования Scratch для начала необходимо решить несколько функциональных моментов: в начале игры шарик должен двигаться вниз, разный угол отскока шарика от ракетки, исчезновение фишки при попадании по ней шариком, игровые очки, получаемые игроком при попадании по фишкам, выигрыш игрока при сбивании всех фишек и проигрыш при падении шарика.

Сперва отредактируем сцену. Сцена состоит из трех частей,  – нейтральное поле, по которому двигается шарик,  – верхняя граница игрового поля, от которой шарик отскакивает и  – нижняя граница игрового поля, попадание в нее шарика останавливает игру.

После создания игрового поля нужно переходить к разработке игровой ракетки.

Спрайт ракетки состоит из трех частей: красной, синей и зеленой. Такое строение нужно для того, чтобы при попадании шариком по ракетке, шарик отскакивал по разному. Т.е. при попадании в красную часть, шарик будет отскакивать больше влево, при попадании в синюю часть – отскок будет вверх под небольшим градусом и соответственно при попадании в зеленую часть – отскок больше вправо. Реализация, также возможна, используя большее количество цветов, так как чем больше цветов мы задействуем, тем точнее мы запрограммируем отскок шарика. Осталось создать скрипт движения ракетки. Существует два способа: движение с помощью клавиатуры или при помощи мыши. Минусы первого варианта в том, что движения получаются не плавные и не удобными при использовании, так как приходится очень часто нажимать на клавиши управления ракеткой. В то же время управления мышью позволяет сделать движение ракетки плавным и управление удобным.

Скрипт состоит из двух частей: первая – устанавливает ракетку в начальное положение (0; – 150), вторая – запускает движение ракетки за курсором мыши.

Следующий объект, который нужно создать – это фишка. Фишек в проекте может быть любое количество, в нашем проекте 14 фишек. Создавать фишки нужно так: создать одну фишку, назначить ей скрипты, а затем скопировать необходимое количество раз.

Скрипт фишки также состоит из двух частей. Первая часть – установка фишки в нужную позицию на игровом поле, путем задания каждой фишки значения по X и по Y. Вторая часть – при касании шариком фишки, фишка должна исчезнуть.

Прежде чем переходить к созданию шарика, нужно реализовать три состояния игры: перед началом, выигрыш и проигрыш.

Начало игры, движение шарика, начинается после нажатия клавиши «пробел». В верхней части сцены находится информационная зона, которая сообщает игроку скорость движения шарика, набранные очки и оставшееся количество фишек на игровом поле.

Скорость шарика можно сделать статической, т.е. постоянной, или динамической, т.е. изменяемой при каких-либо условиях. В нашем проекте таким условием является попадание шарика на ракетку. Первоначальное количество очков равно 0. Очки начисляются после попадания шариком по фишке и отнимаются при ударе об ракетку. Количество фишек в начале игры равно 14, после попадания шариком по фишке, число фишек уменьшается, так как пропадает выбитая фишка, и тогда когда значение будет равняться 0 появляется сообщение о выигрыше.

Если шарик касается нижней полосы, то появляется сообщение о проигрыше.

Теперь все готово для того, чтобы переходить к созданию самого шарика и скриптов. Скрипт шарика состоит из 2 частей: первая – отвечает за установку шарика в нужную точку и за сброс переменных, вторая – отвечает за движение шарика по игровому полю, попадания по ракетке и фишкам, а также за увеличение скорости, начислению очков.

Скрипт собран таким образом, что вначале описывается движение шарика, угол отскока от фишек, верхней границы и ракетки. Угол отскока от фишки и верхней границы равен 180 градусам. Если шарик касается боковых границ, то он отскакивает зеркально, т.е. на тот же угол, который был до касания. При попадании на ракетку написаны 3 варианта отскока, о которых было сказано выше. Также при касании шарика и ракетки воспроизводится звук.

После идет описание случая попадания шарика по фишке, для каждой фишке находящейся на игровом поле свой скрипт. Из-за этого скрипт выглядит большим и сложным, но если присмотреться, то сразу видно, что скрипты удаления фишек с экрана одинаковые, отличается только лишь посылаемое сообщение, у каждой фишки оно свое. В самом конце стоит условие, которое проверяет значение переменной «фишки», и если оно равно 0, то на экране появляется сообщение о выигрыше.

Проект «Игра «Арканоид»» готова. В дальнейшем возможно создание нескольких уровней игры, различных степеней сложности.

Проведенная экспериментальная проверка разработанной методики преподавания темы «Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы на базе ГОУ СОШ «Школы здоровья» №1136 показала свою эффективность. Результатом проведенной работы стало создание учащимися начальной школы двух полноценных проектов.

При проведении занятий была замечена заинтересованность учащихся в изучении темы «Программирование в среде Scratch».

Несмотря на то, что Scratch является языком программирования, с помощью которого изучаются такие понятия как алгоритм, скрипт, программа, творческая деятельность учащихся была на хорошем уровне. Ребята с интересом изучали новые возможности, при этом создавались интересные проекты. Примером таких проектов могут служить «Электронное пианино» и «Игра «Арканоид»».

Разработанные проекты были размещены на официальном сайте среды программирования Scratch. Данная возможность позволяет учащимся делиться своими проектами, просматривать или редактировать проекты разработанные другими пользователями.

Заключение

Scratch разрабатывался как новая учебная среда для обучения школьников программированию. В то же время учащиеся в полной мере могут раскрыть свои творческие таланты, так как в нем можно легко создавать фильмы, игры, анимированные открытки и презентации; придумывать и реализовывать различные объекты, определять, как они выглядят в разных условиях, перемещать по экрану, устанавливать способы взаимодействия между объектами. Дети могут сочинять истории, рисовать и оживлять на экране придуманных ими персонажей, учиться работать с графикой и звуком. Важно и то, что ребенок имеет возможность поделиться результатом своего творчества с друзьями или другими пользователями.

Scratch создавался для учащихся начиная от 8 и до 16 лет, но и дети более раннего возраста могут работать в этой среде над проектами вместе с родителями или старшими братьями и сестрами. С другой стороны, даже студенты многих вызов могут использовать Scratch на занятиях в компьютерных классах.

Анализ учебников и учебных пособий показал то, что программирование учащимся начальной школы должно тесно идти с развитием творческого потенциала учащихся. Одним из способов организации учебной деятельности учащихся является метод проектов, где подходящим инструментом для реализации является среда программирования Scratch. Так как простота освоения и огромный потенциал отлично сочетаются в одной среде, Scratch, интересен для начального уровня изучения программирования.

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.

Проведенная экспериментальная проверка разработанной методики преподавания темы «Программирование в среде Scratch» учащимся начальной школы на базе ГОУ СОШ «Школы здоровья» №1136 показала свою эффективность. Результатом проведенной работы стало создание учащимися начальной школы двух полноценных проектов.

При проведении занятий была замечена заинтересованность учащихся в изучении темы «Программирование в среде Scratch».

Несмотря на то, что Scratch является языком программирования, с помощью которого изучаются такие понятия как алгоритм, скрипт, программа, творческая деятельность учащихся была на хорошем уровне. Ребята с интересом изучали новые возможности, при этом создавались интересные проекты. Примером таких проектов могут служить «Электронное пианино» и «Игра «Арканоид»».

Разработанные проекты были размещены на официальном сайте среды программирования Scratch. Данная возможность позволяет учащимся делиться своими проектами, просматривать или редактировать проекты разработанные другими пользователями.

Список литературы

1.  Белова Г.В. Программирование в среде ЛОГО. Первые шаги. – М.: Солон, 2007

2.  Бин Нгуен. Объектно-ориентированное программирование на IBM Smalltalk. – М.: Диалог-МГУ, 1996.

3.  Бокучава Т.П., Тур С.Н. Методическое пособие по информатике для учителей 2–4 классов. М.: BHV, 2007

4.  Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений – М.: Вильямс, 2008.

5.  Великович Л., Цветкова М. Программирование для начинающих. – М.: Бином, 2007

6.  Гейн А.Г., Сенокосов А.И., Юнерман Н.А. Информатика: Учебник для 10–11 классов общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2005

7.  Гейн А.Г. Информатика. 10 класс. Учебник. М.: Просвещение, 2008

8.  Горячев А.В., Волкова Т.О., Горина т.и. Информатика в играх и задачах: Учебник-тетрадь для 2 класса четырехлетней начальной школы: В 2 томах. М.: Баласс, 2006

9.  Еремин Е.А. Газета «Информатика». Среда Scratch – первое знакомство. – М.: Первое сентября, 2008 – №20 (573) – С. 17–24.

10.  Еремин Е.А. Газета «Информатика». Среда Scratch – первое знакомство. – М.: Первое сентября, 2008 – №20 (573) – С. 16–28.

11.  Ершов А.П. и др. Основы информатики и вычислительной техники. Учебник для 10–11-ых классов средних школ. – М.: Просвещение, 1985.

12.  Каймин В.А. Информатика. Учебник. М.: Инфра-М, 2004

13.  Каймин В.А. Информатика. Учебник. М.: Инфра-м, 2001

14.  Кнут Е. Дональд. Искусство программирования. Том 1. Основные алгоритмы. – М.: Вильямс, 2007

15.  Конопатова Н.К., Матвеева Н.В., Панкратова Л.П., Челак Е.Н., Нурова Н.А. Учебник для 4 класса. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007

16.  Конопатова Н.К., Матвеева Н.В., Челак Е.Н. Рабочая тетрадь для 4 класса, М.: Бином. Лаборатория знаний, 2006

17.  Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы. Построение и анализ. 2-е издание, 2007

18.  Красиков И.В., Красикова И.Е. Алгоритмы. Просто как дважды два. – М.:ИКФ «ЭКСМОС», 2006

19.  Кузнецов А.А., Апатова Н.В. Основы информатики. 8–9 классы. – М.: Дрофа, 2003

20.  Кушниренко А.Г., Лебедев Г.В., Зайдельман Я.Н. Информатика 7–9 классы. – М.: Дрофа, 2002

21.  Лаптев В. C++. Объектно-ориентированное программирование: Учебное пособие. – СП.: Учебное издание, 2008

22.  Левитин А. Алгоритмы. Введение в разработку и анализ. – М.: Вильямс, 2006

23.  Первин Ю.А. Методика раннего обучения информатике: Методическое пособие для учителей начальной школы и методистов Изд. 1-е/ 2-е. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008

24.  Полат Е.С. Новые педагогические и информационные технологии в системе образования. – М. Академия. – 2006.

25.  Семакин И.Г., Залогова Л.А., Русаков Н.С., Шестакова Л.В. Информатика. Базовый курс. 9 класс. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2002

26.  Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10–11 классов. – М.: БИНОМ, 2007.

27.  Семакин И.Г., Хеннер Е.К., Шеина Т.Ю. Практикум по информатике и ИКТ для 10–11 классов. Базовый уровень. – М.: БИНОМ, 2007.

28.  Сорокина В.В. Психологическое неблагополучие детей в начальной школе. – М.: Генезис, 2005

29.  Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка. – М: Оникс, Мир и образование, 2008.

30.  Угринович Н.Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10–11 классов. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2006.

31.  Юдина А. Информатика. Методическое пособие к практикуму по информатике в среде Logo Writer. М.: Мнемозина, 2005

32.  Яшуев Р.Н. Работа со школьниками в области информатики. – М., 2007

33.  Яховский Н.Г. Обучение программированию в начальной школе. – М., 2008