История успеха языка Лого

Татьяна Ивановна Тихонова

Некоторые дети с ранних лет проявляют повышенный интерес и способности к информатике и программированию. Они быстро усваивают школьный материал и готовы двигаться дальше, но пока не могут делать это самостоятельно по ряду причин. К этим причинам относятся, прежде всего, отсутствие специализированной литературы, не достаточно развитый кругозор в области информационных технологий, не сформированный математический аппарат, обилие специальных терминов, необходимость во внешнем контроле времени пребывания за компьютером, отсутствие навыков детализации задачи, что очень важно в программировании, незнание общих подходов к решению задач и так далее.

Все вышеперечисленное делает значимой роль наставника и повышает требования к методике преподавания. Многолетний опыт работы с данной возрастной категорией показывает, что перенос содержательной составляющей, методических приемов и форм работы из старших классов в начальную школу неэффективен. Необходимы специальные формы и технологии обучения.

Все это стало возможно при появлении языка программирования Лого, который Сеймур Пейперт успешно вывел на высокий уровень адаптации восприятия младшими детьми сложных понятий программирования и алгоритмических конструкций благодаря «черепашьей» графике.

В ранних работах Сеймура Пейперта язык программирования Лого предложен именно для начального обучения основам алгоритмизации и навыкам программирования. Лого обладает высокой наглядностью и естественной рекурсивностью, прост в использовании, требует минимального стартового уровня знаний, обеспечивает легкость дальнейшего перехода на другой язык программирования. Лого удобный инструмент для раннего приобщения младших школьников к делу программирования, а также для коллективной разработки небольших проектов. На сегодняшний день существует достаточно широкий выбор версии реализации «черепашьего» языка. В Новосибирске распространены ЛогоМиры, но не менее популярная версия разработка фирмы Sofitronics MSW-Logo для свободного распространения. Эта версия обладает бесспорными достоинствами:

• свободное распространение,
• программа не требует инсталляции на компьютере,
• все базовые команды имеют классический английский синтаксис,
• используется система цветов TrueColor,
• возможность исполнять процедуру пошагово,
• наличие командной строки,
• программируемые кнопки,
• программируемое нажатие клавиш мыши и клавиатуры, что является существенным фактором для проектной деятельности,
• возможность работать с файлами,
• параллельные «Черепашки»,
• программируемая трёхмерная графика и т.д.

Для начального этапа знакомства с программированием элементарных навыков в работе со средой бывает вполне достаточно для увлеченного изучения «черепашьей графики». Большинство возможностей среды являются невостребованными. Но для ребят, которые увлечённо занимаются языком программирования Лого, необходимо наличие точек роста программной среды. На грамотных примерах программ для исполнителя (в данном случае черепашки), которые соответствуют возрастному восприятию мира, пытливые умы могут продвинуться не только в традиционном процедурном программировании, но и освоить понятия параллельных процессов, изучая возможность написания программ для нескольких исполнителей.

Безусловно, Лого со времени его создания претерпевал изменения. На начальном этапе этот язык не обладал концептуальной полнотой, конструкции языка были громоздки, их набор слишком большой. Для программирования на языке Лого детьми младшего школьного возраста не могут быть востребованы все конструкции. Различные реализации Лого далеки друг от друга. Они отличаются как с точки зрения оформления интерфейса, так и различным синтаксисом, парадигмой программирования (функциональная и объектноориентированная). И так далее.

Использование Лого для учебного процесса послужило хорошим началом для создания языков и систем программирования, предназначенных для учебных целей, особенно начинающих программистов младшего возраста.

В Новосибирске Лого появился в 1986 году в виде франкоязычной версии на машинах «Томпсон». Каким образом Андрей Петрович Ершов сумел получить этот класс для экспериментальных уроков, надо еще поискать в архивах. Но вместе с Юрием Абрамовичем Первиным, который, будучи многодетным отцом, отечески относился к младшим школьникам, идея Лого-программирования превратилась в реализацию методического пособия, которое было опробовано на детях преподавателей ЛНПОП летом того же года. Мастерская состояла из нескольких человек, среди которых были Сергей Бровин, Андрей Терехов, Ирина Кирпотина. В следующем году Юрий Абрамович вместе с когортой приглашенных специалистов из Новосибирска переселился в Переславль-Залесский. Тем не менее. Лого на «Томпсонах» и некоторые практические наработки от совместного творчества в созданном вновь институте под руководством И.М. Бобко и ВНТК «Школа-1» продолжили славную традицию по привлечению молодого поколения к занятию программированием. Вместе с Марком Берхойером (Зайцевым) мы взялись в 1987 году вести мастерскую по программированию на Лого. В мастерской оказались младшие ребята из Узбекистана, Омска, Новосибирска вместе с преподавателями.

Живо заинтересовался этим направлением Дж. Маккарти, который, будучи в Академгородке, вместе с Андреем Петровичем Ершовым посетил в 1987 году ЛНПОП. Он посетил класс в «Сибиряке», в котором стояли компьютеры «Томпсон» (6 машин). Андрей Петрович с большим удовольствием «посетил урок», на котором младшие школьники показывали, как здорово можно справляться с французским языком, на котором пишутся программы для черепашки.

В 2001 году, в связи с реорганизацией Летней школы юных программистов Институтом систем информатики (под научным руководством А.Г. Марчука), участниками Школы стали пять школьников 3-5 классов. Самому младшему едва исполнилось 10 лет, а старшему еще не было 12-ти.

На той Летней школе был проведен спецкурс путем классического знакомства с основами алгоритмики через Lego-Logo-миры. Очень важной оказалась часть практической реализации написанных программ для собранных из конструктора Лего исполнителей. Дети познакомились с интересной системой LEGO ТС Logo совместной разработкой фирмы LEGO и LCSI (Logo Computer Sistems Inc.). Программа LEGO TC Logo являлась расширением системы Logo Writer, но в ней можно управлять роботами, собранными из деталей LEGO. Основу системы составляет блок RCX, по существу, микрокомпьютер, в котором имеется 5 встроенных программ и который может принять новую программу, написанную пользователем и переданную при помощи специального устройства, подключенного к порту компьютера. Язык программирования — Лого, адаптированный для малышей. Процесс программирования напоминает увлекательную игру. Тестирование — это запуск робота и наблюдение за его поведением. Деятельность этой мастерской для самых маленьких привлекала внимание даже старших ребят, которые трудились в своих мастерских над вполне серьезными задачами. А уж когда производился запуск робота, то возле малышей, казалось, собиралась вся Летняя школа.

Появились энтузиасты люди, которые активно подхватили идею внедрения Лого в учебный процесс, поддержали и до сих пор активно используют в образовании младших классов. Дети любят играть и соревноваться. Поэтому процесс обучения, безусловно, стал обрастать возможностью проявить себя и показать свои знания на различного рода конкурсах.

Сеймур Пейперт, создатель языка Лого, будучи не только математиком, но и психологом, прекрасно понимал, что для детей необходимо создать такую среду, которая позволит моделировать внешний мир, в котором естественным образом происходит развитие интеллектуальных способностей ребенка. Американский подход довольно часто ориентируется на беспрограммное обучение. В настоящее время обучение по Пиаже стало довольно распространенным явлением и в российской педагогике. Тем не менее, традиционный подход по заранее зафиксированной программе обучения остается основополагающим в российских школах. Среда Лого позволяет объединять два метода обучения — программный и беспрограммный.

Для программного метода обучения показательным является формирование и развитие интеллекта школьников посредством постановки задач, требующих исследования и развития логического, алгоритмического и других видов мышления. В частности, можно говорить о сознательном формировании осмысленного понятия рекурсии, естественным образом существующего явления природы, но о котором дети самостоятельно вряд ли могут догадаться.

Для беспрограммного подхода к образовательной деятельности свойственно создание обучающихся собственных интеллектуальных структур. Таким образом. Лого-среда становится некоторой моделью реального мира, которая помогает развитию каждого ребенка согласно его внутреннему миру, то есть по индивидуальной программе.

В последующие годы Лого появилось на персональных машинах в англоязычной версии. Но это уже было в 90-е годы. Лого стал доминирующим языком программирования не только для начального обучения школьников, но и для олимпиадного движения в Новосибирске и в целом по стране. В середине 90-х годов появилась и русскоязычная версия Лого ЛогоМиры. В Новосибирск она поступила по линии НИИПКРО. Сотрудник ОблЦИТ Неля Андреевна Ким организовала первую олимпиаду по программированию на Лого на базе ОблЦита. На олимпиаду в 1999 году мы приехали с Семеном Дятловым. Будучи 6-классником, он посещал факультатив в гимназии № 3, на котором мы изучали с ребятами алгоритмику и программировали на Паскале. После получения приглашения на олимпиаду на Лого, буквально за пару дней пришлось разобраться с идеологией Лого. Участие было успешным призовое место. Олимпиада состояла из 2-х частей. В первой части проходил отбор в виде тестового решения задач на бумаге. Во второй части отобранные лучшие 10 человек решали задачи в среде ЛогоМиров на компьютере.

Со временем проводить олимпиаду на Лого стали в гимназии №1, что обуславливалось удобным местоположением (центр города), наличием достаточного количества компьютеров и установленной лицензионной версией ЛогоМиров. Состав команды от одного образовательного учреждения до трех человек от параллели 5-7 классов. Олимпиада по традиции включает в себя решение олимпиадных задач на теоретическом и практическом турах. Выполнение тестовых задач отборочного (теоретического) тура проходит без использования компьютеров. Продолжительность тура 20 минут. Задания составлены в виде тестов, что позволяет жюри оперативно выполнить проверку. Для участия в практическом туре на основе первого проходят 10-12 человек от параллели.

Для решения задач практического тура в компьютерных классах гимназии каждому участнику предоставляется персональный компьютер. Тур длится полтора часа. Задания практического тура состоят из нескольких графических задач разной сложности. Участникам тура необходимо написать программы на языке Лого для рисования на экране предложенных в задании картинок. В случае если учащийся досрочно справился с работой, время сдачи файлов фиксируется, и жюри может предоставить дополнительные задачи.

В Лицее информационных технологий, который активно начал работу с младшими школьниками, быстро освоили ЛогоМиры в качестве инструмента для создания проектов на Лого. Это интересное направление в 2005 году в рамках олимпиады было предложено представить в виде конкурса Лош-проектов. В первую очередь, позаботились о детях, которые приехали на олимпиаду и по причине того, что не прошли во второй тур, вынуждены были ожидать коллег 1,5 часа до окончания практического тура. На конкурсе представлены домашние разработки, в которых использованы мультимедийные возможности среды ЛогоМиры. Наибольший интерес школьники проявляют к созданию собственных игр, познавательных программ, развлекательных видеоклипов. Защита проектов происходит в компьютерном классе в форме конференции. Авторы, со свойственной их возрасту живостью и непосредственностью, демонстрируют свои работы и отвечают на вопросы аудитории. Эго положительно влияет на эмоциональный фон олимпиады, способствует вовлечению заинтересовавшихся детей в творческую деятельность.

С 2006 года олимпиада приобрела новый статус: она стала составной частью Городской межпредметной олимпиады «Золотая середина».

Среда ЛогоМиров до недавнего времени была платным продуктом. Немногие школы могли купить ее для внедрения в школьный учебный процесс. Тем более, что уроки информатики, да и факультативы для школьников младшего и среднего возраста, были далеко не в каждом учебном заведении. Тем не менее, воспитание не позволяло работать на «взломаной» версии ЛогоМиров. Энтузиасты брали и мучались с демо-версией, переустанавливая ее через определенный срок заново, находили возможность для детей сохранять программы посредством копирования через программу Блокнот,... Мы пошли другим путем. Нашли свободно-распространяемую версию фирмы Softronics. Называется она MswLogo. До сегодняшнего дня используется во многих школах Новосибирска и области. Правда, сейчас появился современный вариант, который идет и под новые системы Майкрософта.

В 2000 году, благодаря проведению Командной олимпиады по программированию для старшеклассников по правилам ACM, у меня появилась идея попробовать аналогичное мероприятие провести со школьниками 5-7 классов. Три человека за одним компьютером задача непростая и для студентов. Психологические особенности работы в команде изучались отдельно. Проблема формирования коллектива, способного создать единый продукт вместе, до сих пор актуален. Как правило, работа программистов коллегиальная, требует единения и взаимопонимания, четкой дисциплины, единообразных подходов к решению и т.д. Безусловно, выбор языка программирования не вызывал сомнений Лого.

Идея командной олимпиады по программированию на языке Лого получила свою реализацию в 2001 году. Вместе с коллективом ПСИ СО РАН на базе ВКИ НГУ мы собрали 27 человек 9 команд 5-7-классников из трех школ Новосибирска, в которых уже преподавали язык Лого. Безусловно, юные программисты, весьма сведущие в управлении черепашкой «один на один», в командном составе за одним компьютером растерялись. Некоторые пытались вырывать друг у друга клавиатуру и мышь. Другие откровенно переживали стресс. Тем не менее, большинство детей смогли договориться о функциональных обязанностях и вполне успешно справились с заданием.

Могу сказать, что первая командная олимпиада не оставила равнодушным ни одного, кто наблюдал воочию за соревнованиями.

Надо обязательно отметить стремление детей к соревнованию. Олимпиадные мероприятия не являются самоцелью или обязательной для каждого ребенка составляющей его жизни. Они дают возможность детям посостязаться в детском коллективе посредством написания самой лучшей программы для Черепашки. Некоторые любят оставаться один на один с компьютером, а есть категория детей, которым просто необходимо признание общества.

В процессе развития эта олимпиада получила две ветки развития. Благодаря многочисленному интересу к командным соревнованиям, ИСИ СО РАН в марте-апреле на базе компьютерных классов НГУ организует командную олимпиаду для учеников 3-7 классов, которая получила статус сначала Открытой областной, а на сегодняшний день Открытой региональной олимпиады. Пока удается констатировать, что участников Командной олимпиады становится больше. В ВКИ НГУ с 2005 года проводилось личное первенство в рамках Открытого конкурса по информатике и программированию, включающее заочный и очный туры, конкурс домашних разработок.

В текущем 2014 году, 27 апреля мы проводили 14-ю Открытую региональную командную олимпиаду школьников 3-7 классов, которые решают задачи по программированию на языке Лого. В ней принимали участие 45 команд, а это 135 школьников.

С 2004 года ИСИ СО РАН ввел в практику Заочную олимпиаду, задания которой в преддверии Нового года размещаются на сайте school.iis.nsk.su. Эта олимпиада была придумана для всех школьников, которые хотели бы в зимние каникулы приобщиться к делу программирования.

Дистанционное обучение новая специфическая форма обучения, в основе которой лежат информационно-коммуникационные технологии. Эти технологии позволяют сделать обучение доступным, экономически выгодным, интересным каждому желающему жителю любого населенного пункта России. Дистанционное обучение становится доступным многим школьникам, у которых есть желание самостоятельно или при помощи дистанционных учителей расширить свои знания по любимому предмету, изучить пропущенный учебный материал по разным школьным предметам, подготовиться к поступлению в интересующий ВУЗ из любого населенного пункта планеты. К термину «дистанционное обучение» имеется различное отношение. Некоторые отрицают его, как самостоятельную форму обучения; при этом основываются на переводе английского слова «distant» как расстояние и, следовательно, это обучение на расстоянии заочное обучение. Одной из особенностей дистанционных олимпиад является их продолжительность. Учащиеся в спокойной домашней обстановке знакомятся с задачами, находят ответы, используя учебники, дополнительную литературу, общаясь по поводу возникающих вопросов с родителями, товарищами. Заочные олимпиады позволяют каждому участнику удостовериться объективно в своих знаниях, выявить пробелы в собственном образовательном процессе.

Важной работой при подготовке заочных олимпиад является подбор интересных, доступных для понимания задач, которые могли бы заинтересовать учащихся различных классов и способствовать возникновению познавательного интереса к предмету. Заочные олимпиады способствуют развитию навыков дистанционного взаимодействия, виртуального общения.

В 2013 году прошла уже 10-я Заочная олимпиада по программированию на языке Лого для младших школьников.

Надо сказать, что именно с командной олимпиадой школьников 2001 года появилась традиция оформлять задачи в виде связного рассказа. Традиция жива и по сей день. При формировании задач всегда придумываем сюжет как в Заочной олимпиаде, так и в Командной.

В поддержку дистанционного образования в 2009 учебном году я и Лариса Викторовна Дедова собрались, чтобы от ИСИ СО РАН совместно с МУДО «Эгида» разработать дистанционный конкурс для учащихся 5-6 классов. В результате творческих изысканий было решено, что привлечь внимание к алгоригмике можно в форме конкурса, который включает в себя работу в трёх средах по трём направлениям:

1. обучение алгоритмическим основам программирования, поддержанные применением в обучении Исполнителя «Муравей»;
2. получение начальных навыков процедурного программирования в среде Лого;
3. включение в проектную деятельность в объектно-ориентированной среде Scratch.

Методически обучение построено по принципу «триединства». Во-первых, для обучения работе в каждой из предложенных сред сначала проводилось очное занятие для детей. Таким образом, трижды дети собирались на очные занятия, осваивая три среды программирования, опытный преподаватель учил основам работы. Вовторых, после очного занятия обучение проходило в дистанционном режиме. В течение 3-х недель в свободном доступе для зарегистрированных участников выкладывалась среда программирования, разработанные методические рекомендации и задания на каждую неделю. Благодаря разработанной Web-поддержке каждый ребёнок имел возможность скачивать задания, выкладывать выполненные работы, видеть результат проверки, задавать вопросы по теме. По каждой среде дети трижды выполняли заочные задания, изучая теоретический материал, выложенный на сайте. И, наконец, по окончании обучения ребят, показавших лучшие результаты, пригласили на очный этап конкурса, где для них были приготовлены задания по всем трём средам.

Олимпиада это спорт, а сочетание трех сред, трех этапов, да и трех задействованных аудиторий (дети, учителя, родители) направило мысли в таком направлении. Потому и название «Триатлон» появилось.

Выгоды сетевого обучения ясны: аудиторная и платформенная независимости. Сетевое обучающее программное обеспечение, один раз установленное и обслуживаемое в одном месте, может использоваться в любое время и по всему миру тысячами учащихся, имеющих любой компьютер, подключенный к Интернету. Его развитие неизбежно приводит к существенному пересмотру традиционных методик и технологий учебного процесса, а также к формированию единого открытого образовательного пространства. Занятия решают проблему осваивания в незнакомой среде программирования с наставником, помогают определить индивидуальную траекторию обучения.

Конкурс подразумевает научить школьников пользоваться современными информационными технологиями. Во-первых, необходимо научиться под своим входом с паролем входить на страничку конкурса. Во-вторых, выложенные на сайте свободно-распространяемые среды надо скачать на свой компьютер, установить. Далее по выложенным на сайте материалам происходит индивидуальное самостоятельное обучение. На этом этапе очень важно научиться пользоваться дистанционной системой для проведения конкурса.

Все этапы обучения проходят с обязательным контролем со стороны преподавателей. Бонусы отражаются на личной страничке участников. Школьники отслеживают успехи и упущенные при обучении моменты, могут задать вопросы и обязательно получить на них квалифицированные ответы.

Очный тур выявил и достоинства, и недостатки. Следует отметить, что не каждый школьник 5-6 классов после всех предварительных этапов конкурса квалифицированно работает в средах, предложенных для обучения. Для некоторых детей вызывает трудность сохранение выполненных работ на сайте. Многие не очень правильно пишут алгоритм. Также недостаточно варьируется возможность использования конструкций. Например, происходит подмена цикла с постусловием более «отработанным» в процессе решения задач циклом.

Тем не менее, главная задача конкурса привлечение внимания младших школьников к интересному и полезному занятию программированию, выполнена. В числе победителей есть ребята из школ, в которых не ведется информатика в качестве предмета общеобразовательного цикла. Безусловно, хорошие результаты показали школы, традиционно в учебном плане занимающиеся развитием детей в области информационных технологий.

Кроме работы со школьниками, организованы курсы для учителей, которые также могли пройти обучение в предложенных системах. Заметно активизировались родители, заинтересованные в раннем приобщении детей как к конкурсной деятельности в целом, так и к информационным технологиям в частности.

Конкурс вызывает большой интерес и положительные отзывы со стороны ребят, родителей и особенно учителей информатики, которые с большим энтузиазмом восприняли возможность научиться чему-то новому. Некоторые из учителей общеобразовательных школ уже успели включить материалы в свой рабочий «портфель». Сообразно велению времени и обстоятельствам, конкурс проводится в несколько измененном виде. Благодаря тому, что были наработаны методические материалы, удалось минимизировать количество очных встреч (на четвертый-пятый год это была встреча для награждения победителей конкурса). Первый (обучающий этап) стал проводиться в дистанционном варианте (безусловно, важной организующей составляющей являются «взрослые» учителя и родители, напоминающие, что «уроки надо делать не накануне срока зачёта»). На втором этапе так же, как и в начальном варианте, все три этапа проходят в дистанционном варианте. Третий этап также проводится в режиме on-line. Задания выкладываются в сеть на заранее объявленный временной промежуток, в течение которого школьник может сдавать выполненные работы путем расположения файлов в среде.

По прошествии лет конкурс расширил границы, и в нем принимают участие не только школьники Новосибирска, но и других регионов. Обкатав методику конкурсной работы с 5-6 классами, начата работа с более младшими школьниками 2-4 классов.

Таким образом, не вызывает сомнения удачное сочетание многих особенностей среды Лого для использования ее в обучении младших школьников, естественность использования языка Лого для конкурсного движения младшего школьного возраста, а при соответствующей методической разработке заданий и для более старших учащихся. Активная творческая позиция, формирующаяся при решении исследовательских задач, поставленных перед школьником, позволяет быстро и качественно развить навыки самостоятельной работы, что, безусловно, является важным фактором формирования творческой личности. На сегодняшний день Лого зарекомендовал себя как успешный инструмент для обучения младших школьников основам программирования, используется в качестве базовой среды для различных форм конкурсной и образовательной деятельности.

Список литературы

1. Ершов А.П. Компьютеризация школы и математическое образование//А.П. Ершов. Избранные труды. Новосибирск: Наука, 1994. с. 347-370.
2. Звенигородский Г.А. Сравнительный анализ языков программирования, используемых в школьном учебном процессе//Проблемы школьной информатики. Сборник научных трудов. Новосибирск: Академия наук СССР Сибирское отделение, 1986. с. 24-38.
3. Городняя Л.В., Тихонова Т.И О перспективе применения языка Робик для обучения параллельному программированию. //в сб. Программные системы. Новосибирск: Ин-т систем информатики СО РАН, 1996. С. 37-45.
4. Дьяконов В.П. Язык программирования Лого. М.: Радио и связь, 1991. 145 с.
5. Тихонова Т.И. Образовательные методики для младших успехи и перспективы// Сборник материалов III международной научно-практической конференции «Интеллектуальные технологии в образовании, экономике и управлении». Воронеж, 2006.
6. Г.А. Сапрыкина, Э.Э. Сапрыкин. Дистанционные викторины как способ активизации познавательной деятельности учащихся. Труды третьей международной научно-практической конференции Полатовские чтения 2010. Дистанционное обучение в современном обществе: педагогика, технологии, организация. 11 ноября-7 декабря 2010 года. М.: из-во МЭСИ. -С. 259-263.
7. Тихонова Т.И. Компьютер, «черепашка» и команда младших школьников. //Сборник материалов XVIII Международная конференция «Применение новых информационных технологий в образовании» Троицк, Московская область, 27-28 июня 2007 г., с. 265-268.
8. Марчук А.Г., Тихонова Т.И. Традиции в системе подготовки творческой молодёжи. «Компьютерные инструменты в образовании» № 2, Санкт-Петербург, 2008. стр. 3-11.

Об авторе: ИСИ СО РАН, НГУ
Новосибирск, Россия
tanja@iis.nsk.su
Материалы международной конференции Sorucom 2014 (13-17 октября 2014)
Помещена в музей с разрешения авторов 20 ноября 2015