Кейс-технология в программировании

Автор: Шишкина Екатерина Андреевна

Организация: Филиал РГППУ в г. Нижнем Тагиле

Населенный пункт: Свердловская область, г. Нижний Тагил

Ключевые слова: программирование, Python, модуль Turtle, цикл, условный оператор, информатика, кейс, кейс-технология, креативное мышление, обучение.

Аннотация на русском языке: в статье рассматривается кейс-технология как эффективный метод обучения, который способствует развитию критического мышления и креативности у учащихся. В частности, внимание уделяется кейсу «Дизайн сада с помощью исполнителя «Черепашки», направленному на обучение 8-классников основам программирования с использованием циклов и условных операторов на языке Python. Описываются цели и задачи кейса, включая создание симметричного сада с цветами, деревьями и дорожкой, а также этапы разработки программы, от проектирования алгоритма до написания и тестирования кода. Кейс не только обучает программированию, но и развивает креативное мышление, делая процесс обучения увлекательным и интерактивным.

Abstract in English: the article discusses case technology as an effective teaching method that fosters critical thinking and creativity among students. In particular, it focuses on the case "Garden Design with Turtle," aimed at teaching 8th graders the basics of programming using loops and conditional statements in Python. The goals and objectives of the case are described, including the creation of a symmetrical garden with flowers, trees, and a pathway, as well as the stages of program development, from algorithm design to coding and testing. The case not only teaches programming but also enhances creative thinking, making the learning process engaging and interactive.

Введение

Современное образование требует от учащихся не только усвоения теоретических знаний, но и практического применения этих знаний в реальных жизненных ситуациях. Одним из эффективных методов, способствующих развитию критического мышления и креативности, является кейс-технология. Этот метод обучения основан на использовании реальных или смоделированных ситуаций для решения проблем, что делает процесс обучения более интерактивным и увлекательным. В данной статье мы рассмотрим кейс на тему «Дизайн сада с помощью исполнителя «Черепашка», который направлен на обучение учащихся 8 класса основам программирования с использованием циклов и условных операторов.

Кейс-технология: концепция и преимущества

Кейс-технология представляет собой метод обучения, который включает в себя описание проблемной ситуации, требующей разрешения. Она способствует развитию у учащихся навыков анализа, обсуждения и совместного поиска решений. Применение кейсов в образовательном процессе позволяет учащимся:

• развивать критическое мышление: учащиеся учатся анализировать информацию, выдвигать гипотезы и проверять их на практике;
• стимулировать креативность: решая поставленные задачи, учащиеся могут проявить свою индивидуальность и оригинальность, что особенно важно в контексте проектной деятельности;
• улучшать командные навыки: работа в малых группах способствует развитию навыков сотрудничества и коммуникации, что является важным аспектом современного образования;
• применять теоретические знания на практике: учащиеся учатся применять полученные знания для решения реальных задач, что повышает их мотивацию и интерес к учебному процессу.

Описание кейса «Дизайн сада»

Цели и задачи

Кейс «Дизайн сада» направлен на обучение учащихся основам программирования, включая использование циклов и условных операторов. Основные цели кейса:

1. Ознакомление учащихся с основами программирования на языке Python.
2. Развитие навыков работы с графическим исполнителем Turtle.
3. Формирование у учащихся навыков алгоритмического мышления и логического анализа.
4. Стимулирование креативности через создание уникальных симметричных композиций.

Содержание кейса

В рамках кейса учащиеся должны создать программу, которая рисует симметричный сад с цветами, деревьями и дорожкой. Основные компоненты сада:

• цветы: минимум 4 цветка разных видов, которые выбираются случайным образом из заранее заданного списка;
• деревья: минимум 2 дерева, расположенные симметрично относительно центра сада;
• дорожка: прямая дорожка, проходящая через центр сада.

Для реализации задачи учащиеся должны использовать:

• циклы for для рисования нескольких элементов (цветов и деревьев);
• условные операторы if для проверки условий, например, для определения положения черепашки при рисовании симметричных элементов;
• функции для повышения читаемости кода и организации программы.

Этапы написания программы

Определение целей и требований

Перед тем как приступить к написанию программы, учащиеся должны четко понимать, что они хотят создать. В данном случае цели проекта:

• создать симметричный сад с цветами, деревьями и дорожкой;
• использовать язык Python и библиотеку Turtle для графического отображения;
• применить циклы и условные операторы для организации кода.

Проектирование алгоритма

На этом этапе учащиеся разрабатывают алгоритм, который будет использоваться в программе. Алгоритм можно представить в виде последовательности шагов:

1. Инициализация графического окна.
2. Определение функций для рисования цветов и деревьев.
3. Использование циклов для рисования нескольких элементов.
4. Применение условных операторов для проверки условий (например, для симметричного расположения).
5. Рисование дорожки.
6. Завершение работы программы.

Написание кода

Теперь учащиеся могут приступить к написанию кода на Python. Мы будем использовать библиотеку Turtle для рисования. Программа будет состоять из нескольких функций, каждая из которых будет отвечать за определенный элемент сада.

Импорт необходимых библиотек

Первым делом необходимо импортировать библиотеку Turtle:

import turtle

import random

Определение функций

Далее определим функции для рисования цветов и деревьев.

Функция для рисования цветка:

def flower(colour):

turtle.fillcolor(colour)

turtle.begin_fill()

for _ in range(5):

turtle.forward(30)

turtle.left(144) # Угол для лепестков

turtle.end_fill()

Функция для рисования дерева:

def tree():

turtle.color("brown")

turtle.width(3) # Увеличиваем толщину ствола

turtle.forward(40)

turtle.backward(40)

turtle.color("green")

turtle.circle(20) # Крона дерева

turtle.width(1) # Возвращаем стандартную толщину пера

Основная программа

Теперь мы можем написать основную программу, которая будет использовать эти функции для создания сада.

# Инициализация графического окна

turtle.speed(0) # Устанавливаем максимальную скорость рисования

colors = ["red","yellow","blue","pink"] # Список доступных цветов

# Рисование цветков

for i in range(4): # Рисуем 4 цветка

colour = random.choice(colors) # Выбор случайного цвета

flower (colour)

turtle.penup()

turtle.forward(60) # Отступаем для следующего цветка

turtle.pendown()

# Симметричное расположение цветков

turtle.penup()

turtle.goto(-turtle.xcor(), turtle.ycor()) # Переход в симметричную позицию

turtle.pendown()

for i in range(4): # Рисуем 4 цветка с другой стороны

colour = random.choice(colors)

flower (colour)

turtle.penup()

turtle.forward(60)

turtle.pendown()

# Рисование деревьев

turtle.penup()

turtle.goto(-80, -50) # Позиция первого дерева

turtle.pendown()

tree ()

turtle.penup()

turtle.goto(80, -50) # Позиция второго дерева

turtle.pendown()

tree ()

# Рисование дорожки

turtle.penup()

turtle.goto(-100, -100) # Позиция начала дорожки

turtle.pendown()

turtle.color("gray")

turtle.width(5) # Увеличиваем толщину дорожки

turtle.forward(200)

turtle.width(1)

# Завершение программы

turtle.done()

Тестирование программы

После написания кода важно протестировать программу, чтобы убедиться, что все работает правильно. Учащиеся могут проверить:

• корректность рисования всех элементов (цветы, деревья, дорожка);
• симметричность расположения элементов;
• отображение случайных цветов для цветков.

Отладка

Если в процессе тестирования обнаружены ошибки, учащиеся должны провести отладку программы. Это может включать:

• проверку логики циклов и условных операторов;
• убедиться, что функции вызываются в правильном порядке;
• проверку правильности координат для размещения элементов.

Расширение функционала

После успешного завершения основного проекта учащиеся могут рассмотреть возможность расширения функционала программы, добавляя новые элементы, изменяя формы и цвета, а также экспериментируя с другими графическими эффектами.

Заключение

Кейс «Дизайн сада» не только обучает учащихся основам программирования, но и развивает их креативное мышление, позволяя создавать уникальные симметричные композиции. Использование графического исполнителя Turtle делает процесс обучения увлекательным и наглядным, что способствует лучшему усвоению материала.

Кейс-технология, в свою очередь, обеспечивает активное вовлечение учащихся в процесс обучения, развивая их навыки и компетенции, необходимые для решения реальных задач. Таким образом, применение кейс-технологии в обучении программированию открывает новые горизонты для учащихся, позволяя им не только овладеть техническими навыками, но и развить креативное и критическое мышление, что является важным аспектом в современном образовательном процессе.

Литература

1. Блинов, В. И. Образовательная профориентация / В. И. Блинов, Н. Ф. Родичев, И. С. Сергеев. — 2-е изд., стер. — Санкт-Петербург : Лань, 2024. — 336 с. — ISBN 978-5-507-49406-4. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/388748 (дата обращения: 31.10.2024). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
2. Киселева, Э. М. Исторические и теоретические аспекты образования в области безопасности жизнедеятельности : учебно-методическое пособие / Э. М. Киселева, Т. А. Спицына, Г. И. Рзаева. — Санкт-Петербург : РГПУ им. А. И. Герцена, 2024. — 112 с. — ISBN 978-5-8064-3461-7. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/433373 (дата обращения: 31.10.2024). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

1. file0.docx (22,2 КБ)

Опубликовано: 11.11.2024