Язык программирования Лого был разработан в конце 60-х гг. Сеймуром Пейпертом. С. Пейперт — американский математик, кибернетик, психолог, исследователь в области искусственного интеллекта. Его педагогические концепции изложены в книге. Название языка происходит от греческого «логос» — «слово, мысль, смысл, идея».

Сеймур Пейперт разработал среду обучения, в которой дети легко могут научиться программированию, развивать мышление, творческие и исследовательские способности, познавательную самостоятельность.

Основные идеи Пейперта.

  • Для того чтобы обучение было успешным, необходимо процессу обучения придать естественный неформальный характер – это может сделать компьютер.
  • Необходимо придумать объект, с помощью которого дети могли думать. Этот объект должен удовлетворять следующим условиям: вписываться в систему уже существующих у детей знаний и давать возможность личной идентификации.

Для самого Пейперта такими объектами стали передаточные механизмы в автомобилях, работа которых подчиняется математическим законам? Наблюдение за работой таких механизмов в детстве помогло ему в успешно освоить математику школе. 

В качестве такого объекта Пейперт взял Черепашку, которая знакома всем детям. Черепашка это управляемое с помощью ЭВМ кибернетическое животное. Среда ее обитания экран компьютера.

Язык программирования Лого – это язык общения с Черепашкой. Все команды этого языка, на которые реагирует Черепашка, записываются на родном языке пользователя. Черепашка имеет направление и занимает определенное положение на экране. С Черепашкой можно работать как в режиме непосредственного управления, так и в режиме программирования. В нижней части экрана, на котором обитает Черепашка, находится командная строка. В режиме непосредственного управления в этой строке набираются или отдаются команды Черепашке. В режиме программирования вначале пишется программа, а затем Черепашка ее выполняет. Черепашка знает и может выполнять определенный набор команд. Для того чтобы научить Черепашку новой команде надо описать эту команду. Описание новой команды есть программа. Для того чтобы выполнить программу надо набрать ее имя в командной строке. Описание программы имеет следующую структуру.

ЭТО имя
Последовательность команд
КОНЕЦ

Имя программы и есть новая команда для Черепашки. Например, следующие программы являются описанием таких новых команд для Черепашки как квадрат,  треугольник, домик.

ЭТО квадрат
НАПРАВО 90
ВПЕРЕД 80
НАПРАВО 90
ВПЕРЕД 80
НАПРАВО 90
ВПЕРЕД 80
НАПРАВО 90
ВПЕРЕД 80
КОНЕЦ

При составлении  этой программы необходимо обратить внимание детей на две повторяющиеся команды. Использование команды повтори, позволит программу рисования квадрата записать более компактно. 

ЭТО квадрат
ПОВТОРИ 4  [НАПРАВО 90 ВПЕРЕД 80 ]
КОНЕЦ
ЭТО треугольник
НАПРАВО 30
ПОВТОРИ 2 [ВПЕРЕД 80 НАПРАВО 120]
ВПЕРЕД 80
КОНЕЦ

Команда повтори реализует алгоритмическую структуру цикл.

ЭТО домик
квадрат
треугольник
КОНЕЦ

В Лого можно использовать вспомогательные алгоритмы. Для программы домик, программы квадрат и треугольник играют роль вспомогательных алгоритмов (подпрограмм).

Главное методическое достоинство исполнителя Черепашка (как и любого исполнителя) – ясность для ученика решаемых задач, наглядность процесса работы в ходе выполнения программы. А дидактический принцип наглядности является одним из важнейших в процессе обучения.

В Лого можно реализовать все алгоритмические структуры, а также вспомогательные алгоритмы, работать с графикой, с величинами и сложными структурами данных. После того как дети освоят Черепашью графику, можно запрограммировать компьютер написание музыки, а, объединив музыкальную и рисовальную программы, можно запрограммировать танцы Черепашки, далее можно перейти к созданию мультфильмов.

С помощью Черепашки ребенок может не только научиться программированию, но и постигать начала геометрии. Ребенок может идентифицировать себя с Черепашкой, и это дает ему возможность использовать знания о движении своего тела при изучении геометрии. Когда ребенок хочет нарисовать круг, то он вспоминает собственное движение по кругу, которое может описать следующим образом: «Когда я иду по кругу, то делаю небольшой шаг вперед и слегка поворачиваюсь. И все время повторяю это движение». От этого описания остается лишь формальный шаг к описанию программы движения по кругу. 

ЭТО окр
Setc 14
ПОВТОРИ 360 [ВПЕРЕД 1 НАПРАВО 1]
КОНЕЦ

Занятия с Черепашкой позволяют детям осознать такое ключевое понятие геометрии как угол. В ситуации с Черепашкой дети пользуются числовыми измерениями углов почти бессознательно. Многие первоклассники, занимавшиеся с Черепашкой, из личного опыта знали, что означает 45, 10 и 360 градусов лучше старшеклассников. Работавшие с Черепашкой дети, были лучше подготовлены к восприятию таких предметов как геометрия, тригонометрия и черчение, в которых углы занимают центральной место.

Математик Пойа разработал общие принципы, помогающие при решении многих проблем, и он считал, что этим принципам надо обучать всех  людей.

Пойа рекомендует независимо от используемых подходов решение любых проблем начинать с медленного проговаривания эвристических вопросов типа:

  • не связана ли данная проблема с задачами, которые я, уже, решал;
  • может ли эта проблема быть разбита на более простые проблемы.

Некоторые стратегии, используемые в геометрии Черепашки, являются частным случаем методик Пойа. Так ключ к решению проблемы как заставить рисовать Черепашку рисовать круг ищется в проблеме хорошо известной ребенку - собственное движение по кругу. Геометрия Черепашки представляет широкие возможности в искусстве декомпозиции трудных проблем, т.е. в разбиении их на более простые проблемы. Прежде чем нарисовать домик были нарисованы квадрат и треугольник.

Следующим ключевым математическим понятием, осознание которого облегчает Черепашка, является переменная. Идея переменной это использование символа вместо неизвестной реалии. К понятию переменной можно подойти, рассмотрев с детьми раскручивающуюся спираль (рис.1). Трансформируем программу рисования круга в программу рисования раскручивающейся спирали. Подобно кругу спираль может быть нарисована с помощью предписания слегка вперед, слегка поворот. Но для круга это движение неизменно, а для спирали всякий раз меняется угол. 

рис. 1 рис. 2

Движение по раскручивающейся спирали описывается очень длинной программой.

ЭТО спираль
ВПЕРЕД 5
НАПРАВО 90
ВПЕРЕД 5
НАПРАВО 90 * 0.95
ВПЕРЕД 5
НАПРАВО 90 * 0.95 * 0.95
ВПЕРЕД 5
НАПРАВО 90 * 0.95 * 0.95 * 0.95
ВПЕРЕД 5
НАПРАВО 90 * 0.95 * 0.95 * 0.95 * 0.95
и т.д.
КОНЕЦ

Для того, чтобы сделать ее компактной  удобно воспользоваться переменной, обозначив угол буквой или словом. Тогда программа спирали может быть записана в более компактном виде

ЭТО спираль :угол
ВПЕРЕД 5
НАПРАВО :угол
спираль :угол * 0.95
КОНЕЦ

Программа спирали представляет собой процедуру с параметром угол, поэтому при запуске программы нужно указывать не только ее имя, но и значение угла. Используя эту процедуру, дети могут наблюдать, какой математический феномен может возникать при варьировании угла. Кроме того, дети впервые здесь сталкиваются с так называемой рекурсией, которая указывает на никогда не оканчивающийся процесс. Из всех понятий, с которыми познакомила детей Черепашка, рекурсия вызывает у них особенно сильную реакцию. За счет рекурсии Черепашка может рисовать фантастические рисунки. Нужно обратить внимание детей на то, что для того, чтобы рекурсия была конечной нужно в программе поставить условие выхода из рекурсии.

ЭТО спираль :угол
ВПЕРЕД 5
НАПРАВО :угол
если :угол > 0.5  [спираль :угол * 0.95]
КОНЕЦ

В период разработки языка Лого проводились эксперименты с детьми разных возрастов. Получили следующие результаты:

1.) с помощью Лого научили управлять Черепашкой группу из 3-4-х летних детей;

2.) с помощью Лого научили первоклассников программированию;

3.) учащимся колледжа использование Черепашки помогло при обучении программированию на Паскале;

4.) управление Черепашкой улучшило деятельность умственно отсталых детей, детей с недостатками слуха и детей с трудностями обучения.

По сравнению с другими языками программирования Лого как язык программирования значительно ближе к человеческому образу мышления, чем к устройству компьютеров.  Простой и естественный синтаксис плюс наглядность объектов и процессов позволяют работать с Лого всем, даже слабым ученикам. В то же время, используя Лого, можно целенаправленно формировать культуру мышления и познавательную самостоятельность школьников. При этом программирование рассматривается как искусство интеллектуального моделирования, а обучение программированию является средством формирования и развития эффективных способов мышления и учения.

 

Новости образования

Warning: XMLReader::open(http://www.edu.ru/topic_export.php?topic_id=25): failed to open stream: HTTP request failed! HTTP/1.1 404 Not Found in /home/walek/sci/libraries/joomla/feed/factory.php on line 44 Warning: XMLReader::open(): Unable to open source data in /home/walek/sci/libraries/joomla/feed/factory.php on line 44 Лента не найдена