ВКР: Разработка визуальной системы обучения основам алгоритмизации и программирования студентов высших учебных заведений

Введение
В наше время повсеместного распространения электронных вычислительных машин (ЭВМ) человеческие знания о природе информации приобретают общекультурную ценность. Этим объясняется интерес исследователей и практиков всего мира к относительно молодой и быстро развивающейся научной дисциплине - информатике.
Основная проблема, которая встает перед обучаемыми на занятиях по информатике, это неосязаемость изучаемого предмета. Живя в материальном мире человеку довольно трудно и не очень интересно разбираться с неосязаемыми операторами.
Наиболее естественной формой представления (восприятия) информации является графический образ – рисунок, чертеж, схема и т.д. К этой форме человек прибегает всякий раз (возможно неявно для себя), когда необходимо решать (описывать, формулировать) действительно сложные задачи. Эффективное оперирование наглядными образами, быстрое установление смысловой связи между ними – является сильной стороной человеческого мышления.
Еще во времена становления программирования, когда программы писались на внутреннем языке ЭВМ – машинном коде, неотъемлемой частью разработки программ было использование блок-схем. Как мы все хорошо знаем: “Схемой алгоритма называется такое графическое представление алгоритма, в котором этапы процесса обработки информации и носители информации представлены в виде геометрических символов из заданного ограниченного набора, а последовательность процесса отражена направлением линий”. Их применение значительно облегчало восприятие и анализ программы. Двумерное представление программы более ясно отражало ее структуру. Применение блок-схем позволяло быстрее и качественнее разрабатывать и отлаживать программы, а также облегчалось их сопровождение.
Естественным развитием данной ситуации является объединение двух подходов в описании программ: в виде текста и блок-схемы. Результатом такого объединения является понятие визуального программирования. Под ним понимается способ описания алгоритма решения задачи в графическом виде, соединяющий достоинства текста и блок-схем программ. Что в сочетании с современными графическими возможностями ЭВМ и их способностью взять на себя рутинные операции и максимально упростить весь процесс программирования, делает это направление очень перспективным.
Вследствие всего выше сказанного, представляет интерес реализация системы визуального программирования, в рамках которой, будет представлена возможность определения алгоритма в графическом виде, подобно блок-схеме, но с элементами программирования и использованием в полной мере графических и интерактивных возможностей компьютера, что в конечном итоге не только облегчает понимание написанного, но и сильно облегчает процесс создания программ.
Обучаемый намного быстрее и легче разберется в каком либо языке, если ему дать возможность самому составить блок-схему алгоритма, посмотреть как он (алгоритм) будет выполняться, проследить изменения значений переменных, а затем посмотреть, как выглядит исходный текст непосредственно на изучаемом языке.
Изначально работа была направлена на разработку визуальной системы обучения основам алгоритмизации и программирования студентов высших учебных заведений по курсу Программирование на ЯВУ. Если ориентировать разработанную систему на начинающего программиста, который учится не только программированию, сколько началам алгоритмизации, то система должна быть интерпретирующего типа с удобным интерфейсом. Это значит, что процесс интерпретации должен отображаться на экране в форме, позволяющей пользователю следить за этим процессом, прерывать его, наблюдать, как изменяются значения переменных.
Целью проекта являлась разработка визуальной системы обучения основам алгоритмизации и программирования студентов высших учебных заведений, направленная на автоматизацию процесса построения алгоритмов решения задач. Основная идея, положенная в основу работы, - это создание системы трансляции с языка блок - схем.
Созданная визуальная система обладает удобным интерфейсом, графическим редактором блок-схем, встроенным текстовым редактором, интерпретатором и конвертором на язык структурного программирования С++ и язык объектно- ориентированного программирования C#. Последний не был представлен в бакалаврской работе, а был реализован непосредственно в дипломном проекте. Выбор этих языков обусловлен их широким применением в «программистской» среде, для разработки программных продуктов самой различной сложности. В системе предусмотрена возможность получения информации (справок) как о самой системе, так и о языке блок - схем.
Данная разработка внедрена в учебный процесс Новосибирского института социальных технологий при Новосибирском государственном техническом университете.

1 Характеристика учебного процесса

1.1 Особенности выбора подхода к преподаванию программирования

При решении задач с использованием программирования можно выделить два основных направления:
1) "алгоритмический" подход; он заключается в следующем: схема решения задачи описывается на алгоритмическом языке (языке блок-схем алгоритмов) и затем переводится в программную реализацию на конкретном языке программирования;
2) "программный" подход - описание решения задачи сразу на конкретном языке программирования.
В соответствии с этими направлениями чаще всего и преподается программирование. Уровень развития современных систем программирования, благодаря хорошо организованным средства