Языки программирования, их классификация. Система программирования

Этапы урока

Деятельность учителя

Деятельность учеников

I. Организационный этап.

Создание положительной мотивации к изучению нового материала

(Изучение нового материала сопровождается Презентацией 1)

• Знаете ли вы этого человека, изображенного на фотографии?

Если дети затруднились ответить, то учитель сам отвечает на вопрос и открывает надпись под фотографией.

• Чем знаменит Билл Гейтс?

Если прозвучал ответ о корпорации Microsoft, то учитель лишь обобщает ответ, в противном случае – сообщает:

• Билл Гейтс совместно с Полом Алленом (показывает на фото [3]) является одним из создателей корпорации Microsoft, выпускающей программное обеспечение для компьютеров. Продукция этой фирмы – операционные системы Windows, пакет прикладных программ Microsoft Office и др. – широко известна во всем мире. Его имя давно стало синонимом успешности, а ведь все начиналось с программирования, с создания транслятора с языка Basic для компьютера Альтаир. Сегодня мы приступаем к изучению основ программирования, и если кто-нибудь из вас захочет добиться такого же успеха, как и Билл Гейтс, то дерзайте и у вас все получится!

Но прежде давайте вспомним, какие разделы выделяют в информатике и как они взаимосвязаны между собой.

(Предположения, высказанные детьми, могут быть разными, но велика вероятность того, что прозвучит информация о корпорации Microsoft, о продукции этой фирмы)

• “Алгоритмические средства”?
• Давайте вспомним, что понимают под термином “алгоритм”?
• Для кого предназначены алгоритмы?

Показывает на экране соответствующие элементы схемы.

• Компьютер – формальный, то есть не думающий над содержанием команд, исполнитель. Компьютер работает, выполняя программу. Здесь приведены названия некоторых программ. Каждая из них предназначена для решения каких-либо задач. Например, для обработки текстовой, числовой информации можно использовать программы из пакета Microsoft Office. Для решения поставленных задач, как мы знаем, сначала разрабатывают алгоритмы, а затем их кодируют на том или ином языке программирования и получают программы, которые и выполняет компьютер.

• Алгоритмы, приемы их разработки.

Дети отвечают.

Для исполнителя, в том числе и для компьютера.

• Поэтому изучение программирования логично начать с рассмотрения вопроса “Языки программирования. Их классификация. Системы программирования” Давайте наметим план изучения этих вопросов.
• Дети могут сформулировать и другие вопросы, но эти – типичные.

• Что такое язык программирования?
• Какие бывают языки программирования?
• Что такое система программирования, что в нее входит, зачем они нужны, какие бывают системы программирования?

• Поскольку язык программирования это в первую очередь язык, то давайте вспомним, что вы знаете о языке как о средстве представления информации. Все языки можно разделить на две группы. На экране вы видите примеры языков принадлежащих той или иной группе. По какому признаку они объединены?

В чем главное отличие формальных языков от естественных?

• Естественные языки.
• Формальные языки.
• В естественных языках есть многозначные слова, омонимы, а в формальных языках все термины однозначны.
• отвечают

• Верно. Остается еще вспомнить, что в основе любого языка лежит алфавит. Что это такое? [1]

После ответа детей следует открыть пояснительный текст, если возникли затруднения с ответом, то сразу текст открыть сразу.

• Попробуем определить, что такое язык программирования. Давайте обратимся к уже знакомой вам схеме. Озвучьте, пожалуйста, эту схему.

Если у детей возникают затруднения, то учитель задает наводящие вопросы.

• На основании этой схемы попробуйте ответить на вопросы:
• К какой группе – формальных или естественных языков – должны принадлежать языки программирования?
• Для чего они предназначены?

По мере ответов открывает содержимое слайда

• На основании этих выводов попробуйте сформулировать определение для языка программирования.
• А что такое программа, на ваш взгляд?

Учитель четко обобщает формулировки определений (они приведены на слайде)

Язык программирования (как и любой другой язык) образуют три составляющих: алфавит, синтаксис и семантика.

Дает пояснения этим терминам, пока дети записывают эти понятия в тетрадях, говорит

• На следующем уроке мы начнем знакомиться с алфавитом, синтаксисом и семантикой языка программирования Паскаль. Незнание этих правил влечет появление ошибок в программах, исправление которых может вызвать у вас определенные трудности.

Давайте попробуем разобраться, какие бывают языки программирования и классифицировать их.

• Так как закодированный на языке программирования алгоритм предназначен для формального исполнителя – компьютера, то языки программирования должны быть формальными.

Для записи алгоритмов.

Предлагают формулировки.

Отвечают на вопрос.

Записывают определения в тетрадях.

Ведут записи в тетрадях.

Каждый компьютер имеет свой машинный язык, то есть свою совокупность машинных команд, которая отличается количеством адресов в команде, назначением информации, задаваемой в адресах, набором операций, которые может выполнить машина и т. д. При программировании на машинном языке программист может держать под своим контролем каждую команду и каждую ячейку памяти, использовать все возможности имеющихся машинных операций. Но процесс написания программ на машинном языке очень трудоемкий и утомительный. Несмотря на то, что каждый шаг программы детально описан, программа получается громоздкой, труднообозримой, ее трудно отлаживать, изменять, развивать. Поэтому в случае, когда нужно иметь эффективную программу, в максимальной степени учитывающую особенности конкретного компьютера, вместо машинных языков используют машинно-ориентированные языки или языки ассемблера, которые позволяют программисту пользоваться текстовыми мнемоническими кодами, по своему усмотрению присваивать символические имена регистрам компьютера и памяти, задавать удобные способы адресации и т. д. Перевод программы с языка ассемблера на машинный язык осуществляется специальной программой которая называется ассемблером и является простейшим транслятором.

• Это слово произошло от английского слова to translate. Как вы думаете, что оно обозначает?

Программирование в машинном коде или на языке ассемблера все-таки не очень удобно для человека, поэтому разрабатывают машинно-независимые языки, имитирующие естественные языки, использующие некоторые слова разговорного языка, общепринятые математические символы. Но, поскольку компьютер выполняет программу, представленную в машинном коде, необходима специальная программа, преобразующая текст программы с машинно-независимого языка в текст на машинном коде.

Таким образом, по степени детализации языки программирования можно разделить на три группы: машинные, машинно-ориентированные или языки ассемблера и машинно-независимые или языки высокого уровня, поскольку они ориентированы на человека. Машинные языки и языки ассемблера относят к языкам низкого уровня, поскольку они ориентированы на компьютер. Языки высокого уровня так же можно классифицировать по способу программирования на три группы: процедурные, логические, и объектно-ориентированные. [2]

• Итак, вы теперь знаете, что такое язык программирования, что для разработки программ необходимо знать алфавит языка, его синтаксис и семантику. На уроках информатики мы будем изучать язык программирования Паскаль, автором и одним из разработчиков которого был Никлаус Вирт. Язык разрабатывался для обучения студентов программированию и назван был в честь французского ученого Блеза Паскаля. [4] Язык программирования Паскаль относится к процедурным языкам высокого уровня и вы, наверное, уже немного представляете, что из себя будут представлять программы на этом языке.
• Давайте представим себе, что у нас уже есть готовая программа, и мы хотим, чтобы компьютер ее выполнил. Что для этого мы должны сделать?
• Верно. И текстовую информацию, и числовую, и программу мы можем ввести в компьютер с клавиатуры. Но для обработки текстовой информации нам понадобится …
• Для обработки числовой информации нам понадобится …
• А какую программу нужно использовать, чтобы компьютер воспринял созданную нами программу как инструкцию для выполнения?

Открывает элемент слайда и кратко обобщает.

• Еще одна проблема. Открывает элементы слайда с изображением текста программы на языке программирования высокого уровня и текст программы в двоичном коде. Дети самостоятельно озвучивают проблему.
• трансляторы бывают двух видов: интерпретаторы и компиляторы.

Кратко характеризует особенности интерпретатора и транслятора, сообщает, что для языка Паскаль разработан компилятор.

• Еще одна проблема: при вводе текста, созданной нами программы, мы можем допустить ошибки. Здесь они подчеркнуты. Компьютер не может выполнить программу с такими ошибками. Как быть?
• Поиск и исправление некоторых ошибок можно поручить компьютеру. Для этого понадобится…
• Кроме того, нам было бы удобнее работать, если был бы многооконный режим работы, “дружественная” нам диалоговая среда, библиотека стандартных программ и функций, графические библиотеки, утилиты, т. е. сервисные программы для работы с библиотеками, справочная служба и многое другое.
• Итак, для того чтобы созданная нами программа стала для компьютера руководством к действию, необходим целый комплекс программ, который называется системой программирования. Какие программы должны, на ваш взгляд, входить в систему программирования?

Открывает список

На последующих уроках мы с вами будем осваивать систему программирования Turbo Pascal, т. е. будем учиться работать с этими программами.

• Ввести программу в компьютер.
• Текстовый процессор.
• Электронные таблицы или калькулятор.

Высказывают предположения, возможно, выскажут мнение, что понадобится какая-нибудь специальная программа.

• Нужна программа-переводчик, транслятор.

Дети записывают схему в тетрадях.

• Нужно исправить ошибки.
• Специальная программа.

Записывают определение в тетрадях.

Перечисляют те компоненты, которые запомнили.

Записывают компоненты системы программирования в тетрадях.

III. Закрепление (репродуктивный уровень)

• Какие вопросы мы будем рассматривать при изучении программирования?
• Что такое “язык программирования”?
• По каким признакам можно классифицировать языки программирования?
• Что называют системой программирования, какие компоненты в нее входят, каково их назначение?

(Или выполнение тестового задания на компьютере (см. Презентацию2 “Тест по теме “Классификация языков программирования. Системы программирования”))

IV. Итог урока

• Сегодня мы начали знакомиться с одним из самых интересных, но и самых трудных разделов информатики – программированием. Разумеется, в школе мы сможем освоить лишь основы, но если трудности вас не испугают, и вы захотите стать высококвалифицированными программистами и добиться такого же, а может и большего успеха, как и Билл Гейтс, то продолжить обучение вы сможете в высших учебных заведениях, в том числе и в тех, которые находятся в Алтайском крае.
• Помните, лишь тот, кто трудится, может достичь успеха в любой области, в том числе и в программировании, а потому – домашнее задание.

V. Домашнее задание

Задание, отмеченное * предназначено для желающих.