Ю. КУЗЬМИН

Канд, физ.-мат. наук

Латвийский государственный университет

Т-язык

Учебные заведения, где есть ЭВМ БК-0010, к сожалению, не могут приобрести обучающие программы. Казалось бы, их должны создавать либо производители ЭВМ, либо специальные (не учебные) организации, специализирующиеся на разработке программ. Однако производство школьных обучающих программ ещё не налажено. В чём же их особенность?

Кроме основного требования - отсутствия ошибок - программа должна быть увязана с имеющимся учебным материалом. Даже системные программы (трансляторы, редакторы текстов) должны отвечать этим требованиям, не говоря о прикладных программах. Можно сравнить транслятор с языка Фокал и Е-практикум, разработанный в МГУ. Первый не описан в учебнике по информатике, не нагляден при работе на ЭВМ. Е-практикум непосредственно приложен к учебнику и позволяет школьнику увидеть процесс исполнения программ, вводимых в ЭВМ.

Эти новые требования ставят под сомнение популярный сейчас вариант создания учебного программного обеспечения ЭВМ вне школ и вузов, но, чтобы разрабатывать учебные программы в школах, нужно решить организационные и технические проблемы. Необходимо ввести в учебные планы вузов курсы по разработке учебного программного продукта, сконцентрировать усилия разработчиков системных программ при создании программных инструментальных средств для учителей. Речь идёт о развитии алгоритмических языков, прямо ориентированных на программирование учебных материалов.

Каким должен быть такой язык?

Опыт показал, что языки ЭВМ: Бейсик, Лого, Паскаль, Пилот и др. не пригодны для педагогов. Ведь на подготовку программы только для одного учебного часа учитель должен затратить в 50-100 раз больше времени. Это обусловлено тем, что существующие алгоритмические языки не приспособлены к типичным учебным ситуациям, поэтому педагог вынужден программировать их каждый раз заново. Недостаток пособий по компьютерной дидактике приводит к большим потерям при представлении учебного материала в новой форме, и каждый учитель-новичок «открывает» для себя уже известные другим приёмы. Поэтому необходимо ввести во всех педвузах предмет «Применение ЭВМ в обучении», а для резкого сокращения затрат на составление учителем программ - начать разработку алгоритмических языков по учебным предметам.

В Латвийском университете разработан новый язык для ЭВМ БК-0010, названный Т-языком.

Текстовая ориентация языка. Поскольку учебные материалы в основном представлены текстом, то главное требование языка - тексты не нужно перерабатывать при вводе в компьютер. Например, при попытке ввести на языке Бейсик текст: «Я человек» ЭВМ сообщит: «Ошибка...», потому что кроме этих слов, понятных человеку, нужно специальное оформление типа: 10 PRINT «Я человек». В результате обычный текст превращается в странную смесь английских и русских слов, непонятную учителю.

На Т-языке можно вводить любой текст прямо в ЭВМ (до 220 строк по 32 буквы в строке - в одной программе).

Сменные алфавиты. В учебном материале - разнообразие алфавитов. Речь идет не только о национальных языках, но и специальных символах того или иного учебного предмета. Известно, что даже в простейших случаях алфавит ЭВМ не соответствует принятому в школе. Привычное выражение: 

у=А*х2+В*x+С

на языке Бейсик запишется, например, так:

80 LET Y=A*X^2+В*Х+С

Неспособность ЭВМ представить информацию в форме, знакомой ученику, не только подорвёт доверие к возможностям ЭВМ, но и затруднит восприятие информации. Поэтому на Т-языке кроме алфавитов, заложенных в ЭВМ, можно задать 32 любых символа. Это позволяет обучать учеников, например, латвийских школ на их родном языке.

Разнообразие представления информации ЭВМ. Кроме текстовой формы информации в обучении используются и другие её формы: речь, графика, музыка.

На Т-языке можно программировать 32 музыкальных звука в трёх режимах звучания с вариациями параметров. Во всех версиях Т-языка осуществим речевой вывод слова «ошибка», а в некоторых версиях речевой запас ЭВМ составляет 12 слов, которые программируются в любом порядке. Они произносятся в микрофон магнитофона, подключённого к компьютеру.

Т-язык позволяет задавать в текстах простые графики в пределах 256 на 240 точек, а также изображать прямыми линиями любые рисунки, состоящие из 300 линий.

Ориентация на учебные операции. Наиболее частые в обучении процедуры должны иметь компактное представление в языке программирования, экономящее время учителя. Простой пример - программирование реакций ЭВМ на действие обучаемого. Учитель, использующий язык Бейсик, вынужден после каждой дозы информации, выданной на экран, предусматривать в программе возможность запроса учеником следующей дозы, либо отказа от неё или проведение подробного разбора его ответа.

В Т-языке подобные реакции компьютера «упрятаны» в интерпретаторе и выполняются автоматически во время работы учащегося с программой. Например, длинные тексты автоматически разбиваются на кадры до 20 строк каждый. После выдачи такого кадра ЭВМ самостоятельно переходит к изучению реакции ученика. Заранее предусмотрены: запрос следующего кадра, возврат к началу программы, вызов новой программы и редактора информации. Автоматически выполняется разбор ответа школьника на вопрос ЭВМ. Учителю достаточно задать последовательность ключевых слов (или их частей), логический или строгий порядок их следования. Вот простой пример на Т-языке:

Введите название крупнейшей в Прибалтике реки и одной из столиц прибалтийских республик.

!? , Даугава, Рига, Таллин, Вильнюс.

Здесь, после выдачи текста вопроса произойдёт поиск слова «Даугава» и названия столиц. Символы «!?» указывают ЭВМ, что в этой строке - ключ ответа, следующие два символа (пробел и запятая) - разделители обязательных групп слов и синонимов в каждой группе.

Рассмотренный выше приём замены программирования типичной операции (разбор ответа) на кодированное представление информации (последовательность ключевых слов) характерен для Т-языка. Аналогично кодируются простые рисунки и звуки.

Нейтральность к естественным языкам. Поскольку предполагается применение ЭВМ в национальных школах, необходимо, чтобы ученики получали информацию на родном языке, а учителям не пришлось пользоваться операторами на чужом языке при задании алгоритма учебного материала в виде программы. В Т-языке все операторы представлены универсальными символами, характерными для любого естественного языка. Таковыми являются знаки математических операций и знаки пунктуации. В Т-языке принято следующее соглашение:

если в начале строки содержится восклицательный знак (!) или наклонная черта (/), то эта строка содержит информацию для ЭВМ, в остальных случаях она предназначена ученику.

(!) используется в основном для организации структуры программы: операторы других условных переходов, задание значений переменных, анализ ответа учащихся, воспроизведение звуков, вызов программ;

(/) используется при наблюдении кадров информации на дисплее: переход на спецалфавит, задание кодов рисунков, выдача только что введённого ответа учащегося для комментария.

Простота подготовки программ. Возможность использования подручных средств для записи текстов программ и их тиражирования. Обычно тексты готовятся на пишущей машинке. Но многие языки программирования основаны на алфавитах, отличающихся от общепринятых. Например, у Бейсика есть символы умножения, возведения в степень, знак денежной единицы, которых нет в шрифте машинки. Кроме этого, чтобы отпечатать программу с русскими текстами, нужно иметь две машинки: с латинским шрифтом - для печатки операторов Бейсик и с русским - для печати слов.

В Т-языке все символы совпадают со шрифтами пишущих машинок, а операторы независимы от букв естественного языка, поэтому любая программа может быть подготовлена и размножена с применением обычных средств тиражирования.

Простота использования программ. Недостаток многих обучающих систем состоит в том, что из-за низкого уровня языка программирования форма диалога учащегося с ЭВМ должна быть подробно задана автором программы. В описании каждой программы либо в первых её кадрах сообщаются правила диалога. Ученик должен знать, как например, в данной программе перейти к следующему кадру: нажать клавишу «ввод», «пробел», либо иную другую. Это приводит к ошибкам и снижает эффективность диалога с ЭВМ. Альтернатива - единый для всех программ способ диалога.

Программы на Т-языке имеют унифицированный набор команд, с помощью которых ученик может вызвать следующий кадр, вернуться к первому или вызвать новую программу.

Развитие программ. Уже сейчас известно несколько способов применения БК-0010: персонально, пары ЭВМ, связанных по радио или телефону, сети ЭВМ с магнитофонной линией, радиальная с микро-ЭВМ ДВК-2М в центре, на основе коаксиальной линии, БК-0010 в режиме интеллектуальных терминалов мини-ЭВМ. Ясно, что учебные программы не должны зависеть от способа применения компьютера, иначе их придётся переписывать при малейшем изменении структуры сети. Необходимо также обеспечить развиваемость программных средств.

Интерпретатор Т-языка включён в каждую программу и позволяет работать в трёх основных режимах: одиночном ДВК-2М - БК-0010 (заводской вариант) и магистральном на основе магнитофонной линии. Последний вариант - самый экономичный и надёжный при одном и том же числе рабочих мест для учащихся.

Что можно вводить в ЭВМ?

Любую информацию в виде текстов, таблиц, графиков, схем. Очень важно в школе показать широкие возможности ЭВМ, чтобы не сложилось впечатления, что всё, на что она способна, - играть и решать задачи на Бейсике.

Т-язык позволяет составлять разнообразные материалы. По-видимому, простейшим является обычный текст, например диктант, письмо или заметка в стенгазету. Для его ввода нужно вызвать режим, называемый РЕДАКТОР, и пословно вводить текст. РЕДАКТОР позволяет создавать символы, которых нет на клавиатуре ЭВМ, и даже матрицы из них; заменять введённые слова; сдвигать строчки и просматривать набранный текст. Можно его отредактировать и отпечатать на принтере. Ребятам понравится и электронная газета, которая читается прямо с экрана ЭВМ. Такие внеклассные занятия полезны, вносят разнообразие в школьную жизнь, дают толчок творческим поискам школьников.

С помощью Т-языка можно не только создавать тексты на национальных языках, но и вводить иллюстрации и звуковое сопровождение. Например, написать текст песни, нотную запись мелодии. Если текст дополнить иллюстрациями, можно с помощью ЭВМ делать мультфильмы, что, несомненно, заинтересует ребят, занимающихся в кружке.

Текст-анкета. Учитель вводит в ЭВМ вопросы к учащимся, а ЭВМ суммирует все ответы «да» или «нет», полученные от школьников. Так можно автоматизировать процесс опроса учеников.

Контролирующий текст. Учитель программирует вопросы и ожидает ответы. Проще всего, если разбор ответа будет вестись по ключевым словам или их комбинациям. Каждый неверный ответ отмечается ЭВМ, и в конце опроса она определяет, сколько и какие ошибки сделаны учащимися. Возможна автоматическая оценка занятий школьника. Это освобождает учителя от рутинных операций, и он может уделить больше времени индивидуальной работе с каждым учащимся.

Текст с разбором ошибки. Найдя ошибку, ЭВМ продолжает анализ ответа ученика, уточняя детали этой ошибки. Например, причиной ошибки в ответе на английском языке может быть неверный порядок слов или их правописание.

Адаптированный текст. Здесь вопросы следуют в порядке их важности и взаимосвязи. Незнание одного из ответов разрывает цепочку логически связанных вопросов. Это позволяет проверить школьника и выделять главное в предлагаемой задаче.

Обучающий тест. В данном случае после неверного ответа на вопрос ЭВМ сообщает ученику верный, но краткий ответ и снова возвращает школьника к заданному вопросу, заставляя его повторить верный ответ. Такие задачи удобны при индивидуальных занятиях по основам изучаемого предмета. Особое внимание учитель должен уделить выбору наиболее важных вопросов по теме и лаконичных ответов, доступных даже слабым ученикам.

Обучающий тест полезен, когда при ошибке ученика ЭВМ не сразу сообщает требуемый ответ, а даёт наводящие вопросы. Ученик с помощью Т-языка сравнивает свой ответ с требуемым и самостоятельно анализирует допущенные ошибки.

Особый интерес представляют задачи с графиками, рисунками и мелодиями. Например, учитель географии может подготовить программу с показом на дисплее карты и вопросов, проверяющих знания школьником городов, рек, озёр, морей, учитель химии может с помощью ЭВМ смоделировать опыт и проверить, как усвоили последовательность его проведения учащиеся. При этом на экране можно показать последствия невнимательности школьника, приводящие к неудачному опыту. Изучая курс физики с помощью компьютера, легко показать принцип работы физического прибора. На уроках музыки, изучая музыкальные произведения, можно подробно разбирать его композицию и характерный ритм.

Тренажёры. Т-язык позволяет создавать разнообразные тренажёры. Простейшие из них обучают работе с БК-0010. Создана серия программ, которая в режиме тренажёра помогает вводить цифры, числа, буквы, слова и предложения. Эти программы реализованы в виде разнообразных игр, формирующих у школьников необходимые навыки.

На Т-языке созданы тренажёры по английскому, русскому языку, истории, физике, арифметике. Суть их в том, что ЭВМ случайно выбирает задачу (вопрос) и, ожидая ответа, определяет время решения. Компьютер отмечает также неверные решения, а при повторении отсеивает лёгкие задачи. Ученик быстро решает задачи. ЭВМ показывает ему варианты нерешённых задач для самостоятельного анализа ошибок.

Программированные задачники. Т-язык можно использовать для составления задач с переменными числовыми условиями. Учитель задаёт исходные данные, пределы их изменения, формулы и текст задачи. ЭВМ после выдачи такой задачи ученику проверит его ответ и, если он верен, перейдёт к следующей задаче, если нет - повторит прежнюю, но уже с новыми условиями. При этом можно проводить промежуточный анализ ответа и помогать ученику находить решение.

Программированные игры. У игр есть одно преимущество - состязательный элемент, что позволяет отрабатывать некоторые навыки работы с ЭВМ значительно быстрее. Однако компьютерные игры не столь безобидны. При отсутствии других программ создаётся впечатление, что ЭВМ - игровой автомат. У школьника возникает привычка к игре с ЭВМ, а большинство игр, пропагандируемых в буржуазном обществе, имеет агрессивный характер. Поэтому отношение к играм с ЭВМ должно быть более серьёзным. По- видимому, следует отобрать несколько игр для первого знакомства с компьютером, представив их в порядке возрастания сложности работы с ЭВМ. Компьютерные игры хороши на кружковых занятиях, а не вместо уроков.

Демонстрационные программы. Помогают учителю глубже раскрыть сущность предмета с помощью демонстрационных программ, подготовленных для урока. Компьютер оперативно меняет материал во время урока. Диалоговые программы дают учителю возможность показать модель запрограммированного процесса в пределах заложенных в него операторов там, где возможности Т-языка ограничены.

Основная проблема при создании демонстрационных программ - где именно ЭВМ позволит объяснить материал лучше, чем ТСО. При этом применение ЭВМ не должно отрицательно отражаться на других темах предмета.

Программированные имитаторы. Благодаря графическим возможностям Т-язык позволяет создавать имитаторы приборов и установок, которых нет в школе, но знакомство с ними желательно. С помощью программного имитатора можно отобразить на экране схему и пульт устройства, а затем «оживить» изображение. Например, в схеме радиоприёмника можно увидеть прохождение сигналов через разные радиоэлементы. Выбрав один из радиоэлементов, показать его влияние на параметры схемы.

Программированные уроки. Учебный материал изучается только с дисплея. Это самый сложный в настоящее время вид программ, требующий большого объёма памяти ЭВМ. Здесь синтезируются все элементы программ, разработанных выше. Иногда, не осознав сложности проблемы, преподаватель пытается просто вводить текст учебника в память ЭВМ. Вряд ли это правильный путь. Опыт показывает, что в первую очередь такие уроки следует создавать по наиболее отработанным темам, где есть методический материал. Особое внимание следует обратить на полноту запрограммированной информации, чтобы процесс не прерывался постоянными обращениями учащихся к учителю или к учебникам за разъяснениями.

Почему же программировать должен учитель?

Невозможно создать эффективные обучающие программы, игнорируя накопленный в школе опыт, в том числе знание особенностей усвоения школьных предметов учащимися, их типичных ошибок, а также приёмов объяснения задач. Делать это проще всего самому учителю при составлении программы ЭВМ, чем передавать свои знания программисту или постоянно контролировать его работу. Известно, что основное время в программировании занимает не написание программы, а поиск лежащего в её основе алгоритма и отладка программы. В учебных программах указать алгоритм может только учитель, а отладка программы с вопросами и иллюстрациями, анализ ответов ученика невозможны без учителя. Целесообразно ориентироваться на учителя- программиста, чем на учителя и программиста. Многое здесь связано с организационными вопросами. Правила и традиции выполнения заказов на программный продукт формировались в процессе решения так называемых больших задач, и очень сложно перестроить сложившуюся систему, сделать её оперативной и экономичной. В школе бессмысленно оформлять горы документации на каждую учебную программу ЭВМ, чтобы через пару месяцев один из вариантов программы уже устарел или оказался непригодным. Эти проблемы отпадут, если учителя будут сами создавать программы.

Пакет программ «Рига»

Пакет программ «Рига» выполнен на Т-языке в двух вариантах: на магнитной дискете и компакт-кассете. В первом случае предполагается использование пакета в школах, имеющих кабинеты ЭВМ с КУВТ, а во втором - для школ с отдельными БК-0010. Любую программу можно переписать с дискеты на компакт-кассету, и наоборот.

Пакет необходим для того, чтобы:

В пакете имеется несколько десятков программ, объединённых в два раздела: программы первого контакта с ЭВМ и демонстрационные.

Программы первого контакта с ЭВМ

«ПДД» - обучение нажатию клавиши ВВОД. После нажатия ВВОД начинается движение автомобиля через перекрёсток дорог. При неверном выборе пути имитируется авария. Цель игры - набрать минимальное количество штрафных очков.

«ПОЖАР» - обучение вводу цифр. ЭВМ имитирует 5 пожаров, нужно быстро нажать цифру, соответствующую нужному средству тушения. Цель игры - минимальное число штрафных очков за минимальное время.

«ИЗМЕРЕНИЕ» - обучение вводу чисел. ЭВМ имитирует весы, термометр и линейку. Нужно правильно считать показания шкал.

«ПЕЙЗАЖ» - обучение управлению курсором. Задав его положение, можно вызвать в этот сектор изображение объекта (домики, деревья, фигурки, дорожку, траву).

«ЛАТВИЯ» - обучение вводу слов. ЭВМ рисует карту Латвии, нужно обозначить на ней названия городов и рек.

«ВИКТОРИНА» - обучение вводу предложений. ЭВМ исполняет русские народные песни, требуется определить их названия.

«РОБОТ» - обучение элементарным понятиям программирования (команда, цикл, метка, условие). ЭВМ показывает лабиринт. Нужно с помощью набора команд провести робота в заданную точку.

«РИГА» - демонстрация возможностей Т-языка.

«ТРЕНАЖЕР» - обучение вводу всех символов клавиатуры.

Демонстрационные программы

«ИСТОРИЯ» - тренажёр по запоминанию основных дат исторических событий.

«АНГЛИЙСКИЙ» - тренажёр 50 наиболее часто встречающихся английских слов.

«РУССКИЙ» - знание грамматики русского языка.

«АРИФМЕТИКА» - знание основных арифметических действий.

«НОТЫ» - знание нот и их звучания.

«ДОМИК» - демонстрация возможностей программированной речи. ЭВМ называет голосом элемент дома и рисует его.

«ЦИФРЫ» - обучение распознаванию цифр.

«СЧЕТ» - обучение элементам счета. ЭВМ исполняет звуки, нужно сосчитать их количество.

«СРАВНИ» - обучение сравнению размеров фигур.

Школы, получившие КУВТ на основе ДВК-2М и двенадцати БК-0010, сталкиваются с рядом проблем организационного, технического и методического характера.

Прежде всего нужно подготовить специальное помещение для КУВТ. Можно, например, после запуска КУВТ во временном помещении установить отдельные БК-0010 в разных учебных кабинетах, чтобы приступить к работе немедленно. В этом случае урок идёт фронтально с БК-0010 и телевизором с большим экраном для показа программ. Можно договориться с шефами, чтобы временно разместить у них КУВТ. В любом случае основным критерием должен быть быстрый ввод ЭВМ в строй.

Поскольку большинство программ записано на кассетах, то целесообразно подключить к одному из БК-0010 магнитофон. Он должен быть исправным, иметь правильно установленную головку считывания, иметь счётчик для быстрого поиска программ и его выходной сигнал - 0,7 В. Такой магнитофон поможет создавать запас программ. Каждую кассету перед записью программ нужно проверить. Необходимо прокрутить её плёнку в обе стороны. Если будет слышен скрежет, то такую кассету использовать нельзя.

Следующая проблема - сложность работы с КУВТ. Учителю придётся освоить не только БК-0010, но и более сложную ДВК-2М. Её надёжность невысокая. Поэтому надо иметь резервный вариант связи всех БК-0010, например по магнитофонному каналу. Для этого нужно подключить все входы ЭВМ (по каналу чтения) к одному проводу, который соединяется с выходом магнитофона, либо центрального БК-0010. Такой приём сократит время загрузки во все ЭВМ нужной программы. При включении выходов ЭВМ в информационную сеть нужно подсоединить каждый выход БК-0010 на другой провод, через реле включения мотора (оно есть в каждом БК-0010), чтобы избежать записи сигналов работающей клавиатуры.

Качество работы телевизора должно удовлетворять определённым требованиям. Если на экране информация еле видна, а строки дёргаются, работать с таким дисплеем нельзя. В каждом символе на экране должны просматриваться мелкие точки, из которых он состоит. Такое качество не дают цветные телевизоры, поэтому можно их заменить чёрно-белыми типа «Юность-406». Для фронтальных занятий телевизор нужен с экраном 61 см.

Вычислительная мощность БК-0010 такова, что ещё в 60-х гг. об этой ЭВМ мечтали многие специалисты. Об этом нельзя забывать, организуя работу на ЭВМ в школе.

Недопустимо простаивание ЭВМ и слабая загрузка компьютеров. Если школа является одной из немногих, получивших ЭВМ, надо, чтобы и учащиеся других школ, где ещё нет компьютеров, могли бы пользоваться ими. Школа должна стать центром компьютерного всеобуча. Так же как в 20-х гг. многие взрослые сели за школьные парты в ликбезе, так и теперь они могут в школе работать за пультом ЭВМ, изучая основы программирования. Долг учителя стать активным пропагандистом идей компьютеризации среди своих коллег, родителей и шефов местных организаций.

При умелой организации КУВТ можно превратить в своеобразные школьные вычислительные центры, где учащиеся и учителя могут решать реальные практические задачи для нужд народного хозяйства.

 

Performed by © gid, 2012-2024.