Система генерации текстов обучающих программ в процессе изучения программирования в школе

Введение 3
I Синтаксический анализ текстов школьных задач по
программированию 7
1.1 Анализ синтаксиса языка 7
1.2 Анализ синтаксиса кода 7
1.3 Анализ предложений текста задачи 8
II Разработка алгоритма генерации текста задач 15
II. 1 Словарь 15
11.2 Модули программы 33
III Практическое применение программного продукта 58
III.1 Разработка текстов задач по теме «Линейный алгоритм» . 59
111.2 Разработка текстов задач по теме «Условный оператор» . . 62
Приложение А. Листинг программы 65
Заключение 94
Литература
Купить

Школы и преподавание в них предметов появились ещё в глубокой древности [5]. С течением времени в разных странах сложился определённый набор предметов, который стал обязательным и рекомендуемым для преподавания. Помимо этого, по крайней мере в нашей стране, школьные дисциплины к какому-то моменту стандартизировались и закреплялись в государственный стандарт, который стал в обязательном порядке соблюдаться в образовательных организациях.
Особенным в ряду дисциплин здесь можно выделить такой предмет как «Информатика и информационно-коммуникационные технологии».
Особенность его в том, что он появился примерно 30 лет назад. Ещё раньше за несколько десятилетий до этого его в принципе не могло быть, так как сама теория информации бурно начала развиваться лишь в середине XX века такими представителями, как Н.Винер, К.Шеннон, Э.Дейкстра, а затем, как и следствие в том числе открытий в полупроводниковой электронике - бурное развитие компьютерной техники. И нужно заметить, что развитие не останавливается, а наоборот ускоряется, особенно что касается информационно-сетевых компьютерных технологий. Если про другие дисциплины с некоторой натяжкой можно сказать, что со стороны школьного курса они остановились в своём развитии с точки зрения наполнения содержанием (та же математика - это арифметика, начала алгебры, тригонометрия, начала анализа, заканчивая интегралом и всё, остальное уже не школьный курс), то в информатике происходят постоянные новации, за которыми постоянно приходится следить и успевать за ними. Даже если взять ту же компьютерную базу, которая радикально успевает обновляться на протяжении одного поколения учеников. А ведь это зачастую новые подходы в обучении, иногда совсем другая философия.
В итоге школьную информатику можно рассматривать как предмет, состоящий из трёх компонент:
• Во-первых, это теория информации, системы счисления - это те разделы, которые стали своего рода консервативной классикой дисциплины, которая устоялась в определённых рамках.
• Во-вторых, это алгоритмика и программирование. Здесь уже начинается разнообразие взглядов на то, как преподавать, на каком языке, как глубоко давать язык, а возможно и несколько языков.
• И в-третьих, это информационно-коммуникационные технологии. А вот здесь сложилось совсем большое разнообразие. Это можно рассматривать, как обучение работы в офисном пакете (и здесь есть широкое разнообразие в зависимости от смелости педагога), так и организацию обучению облачным технологиям (опять-таки и здесь широкая конкуренция у разных площадок).
Более детально об основных точках зрениях на предмет и область исследований информатики рассмотрено в [1, 2, 3, 4]. Несмотря на все перечисленные компоненты, преподавание информатики в школе сильно завязано на личность конкретного учителя, на его уровень образования. В зависимости от этого принципиально может отличаться курс предмета в соседних учебных заведениях.
Если учитель более молодой, после вуза, то уклон идёт в сторону программирования и попытке организовать на уроках непосредственное применение разного рода технологий. Но если же школьный преподаватель в возрасте, то в силу разных причин, даже уже по природе отсутствия базовых знаний в области новейших разработок, преподавание иногда сводится к бескомпьютерному варианту обучения «классике» в виде решения задач на измерение информации, системы счисления, и потом к почти тотальной работе в текстовом редакторе, электронных таблицах с одними и презентациями. Это, возможно, хорошо с точки зрения проектно-деятельностного подхода, но в данном случае офисный пакет превращается в цель, а не средство обучения.
Таким образом, в преподавании информатики практически полностью отсутствует технологичность, то есть классика мало отличается от преподавания какого-нибудь другого предмета, а оценивание технологий вообще получается очень сильно субъективной вещью.
Однако мы сейчас живём в мире, который радикально отличается от того, который был всего лет 15-20 назад. Это тот случай, когда количество микропроцессоров в мире перевело всё на совсем другой уровень качества жизни, когда этот мир в какой-то мере отрицает тот дотелекоммуникационный мир, когда пока ещё борются оба мира, но уже ни у кого не возникает сомнений, что победит новый.
Очевидно, что впереди всего должен быть предмет информатики, который взяв технологии, переварив их, будет внедрять их дальше по другим дисциплинам.
В подавляющем большинстве дисциплин, где информатика и программирование не исключение, для наработки навыков в предмете используют упражнения в виде решения задач.
Как правило, текст подавляющего числа задач, в том числе и по программированию, строится с учётом всех правил грамматики и синтаксиса русского языка. Компьютерная программа - это тоже текст, но составленный по правилам некоторого языка программирования, который также имеет свою чёткую структуру, грамматику, правила. Таким образом, возникает вопрос, возможно ли найти соответствие грамматико-синтаксических конструкций естественного языка, каким является русский, соответствующие им конструкции в формальных языках, к которым относятся языки программирования.
При этом очевидно, что данные предположения могут быть справедливы для относительно несложных конструкций, потому что количество информации, заключенной в отдельные слова, сравнительно невелико, поэтому и соответствующие им конструкции в языках программирования также будут обладать сопоставимым относительно малым информационным объёмом.
Обобщая вышесказанное, можно определить цель: создать программу для генерации текстовых задач по программированию из разных областей знаний для учащихся школ и студентов, начинающих изучать программирование.
Так как результатами работы программы планируется пользоваться именно в образовательных учреждениях, то ставятся следующие задачи:
• создать словарь, из слов которого будут генерироваться задачи;
• возможность словаря быть редактируемым, где слова будут разбиты на темы и разделы;
• возможность генерации большого количества вариантов задач по заданному шаблону;
• возможность составлять, сохранять и открывать существующие шаблоны задач, на основе которых затем генерируются тексты;
• возможность отбора и сохранения сгенерированных задач в виде, удобном для последующего использования в учебном процессе.
Здесь и далее под понятием «язык» будет подразумеваться текст на естественном языке, в первую очередь русском, а под понятием «код» будет предполагаться текст, созданный на одном из языков программирования.
Идея данной работы возникла как результат преподавания курса программирования в школе в рамках уроков информатики. Основная проблема заключается в том, что часто учащиеся «не видят» в тексте задачи ни то, что дано, ни то, что нужно найти. Поэтому при разборе условия зачастую приходится акцентировать внимание на отдельных словах, словосочетаниях, а то и целых оборотах. Прорешивание определенного количества задач по заданному шаблону предполагает, что учащийся научится лучше определять соответствующие конструкции, необходимые при конструировании решения.

Купить