Информационные списки

Учебный язык программирования

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Уче́бный язы́к программи́рования — язык программирования, предназначенный для обучения. В качестве таковых разрабатывались такие языки как BASIC[1] и Паскаль[2]. Из разработанного для обучения языка ABC вырос Python[3]. Популярным языком, разработанным специально для образования является LOGO[4]. Специально для российских школ разработана языковая среда КуМир[5]. Набирает популярность созданный в Массачусетском технологическом институте язык визуального программирования Scratch и тому подобные среды программирования[6].

Требования к учебному языку программирования[править | править вики-текст]

Учебный язык должен обеспечивать простоту, ясность и удобочитаемость конструкций. Излишняя гибкость, «вседозволенность» синтаксиса может затруднить понимание программ. Не слишком хорошо подходят для обучения языки, поощряющие к использованию различных «программистских трюков»[7]. С этим связаны преимущества использования в образовательном процессе языков семейства Pascal перед Си-подобными языками[8][9].

При выборе языка программирования не играют роль такие факторы, как его новизна, эффективность реализации (в виде компилятора или интерпретатора). Фактор распространённости имеет как психологическое значение (влияя на мотивацию учащихся), так и практическое (востребованность получаемых знаний без необходимости переучивания)[10].

Учебный язык программирования должен обеспечивать плавный переход от псевдокода к собственно программированию. Полезным в обучении может быть возможность использования национальной лексики для ключевых слов и идентификаторов[8].

Альтернативой относительно трудоёмким для изучения комплексным языкам программирования общего назначения могут составить простые миниязыки, в которых, для наглядности, имеется графический исполнитель, вроде черепашки в Лого — первом и одном из самых известных таких языков[11].

Бейсик[править | править вики-текст]

BASIC, англ. Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code — стал в начале 60-х первым, получившем распространение языком программирования для обучения начинающих. Однако он получил резкую критику за несоответствие принципам структурного программирования и лёгкость создания спагетти-кода. Известно высказывание Эдсгера Дейкстры: «Студентов, ранее изучавших Бейсик, практически невозможно обучить хорошему программированию. Как потенциальные программисты они подверглись необратимой умственной деградации». Под влиянием этой критики создатели Бейсика Джон Кемени и Томас Курц в 1975 году расширили язык структурными средствами и отказались от практики использования GOTO. В 1980-х годах они создали обновлённый вариант языка, названный True BASIC (англ.)[12]. Современные распространённые диалекты Бейсика (QBasic, Visual Basic) отличаются от этого варианта и имеют microsoftовское происхождение, однако и они имеют мало общего с прародителем, являясь вполне современными структурными языками программирования[13]. Специально для целей обучения созданы следующие диалекты Бейсика.

В школьное образование также внедряется «Visual Basic для Linux» Gambas[18]. Доступна бесплатная образовательная экспресс-версия Visual Basic .NET[19].

Языки декларативного программирования[править | править вики-текст]

Язык Logo, появившийся на свет между Бейсиком и Паскалем, стал первым языком программирования, изначально предназначенным для обучения детей. Этот язык можно рассматривать как диалект Лиспа — языка, с которого началось функциональное программирование[20]. Хотя этот язык более известен своей черепашьей графикой и расматривается как первый из графических исполнителей, но такие черты Лиспа, как управление последовательностью действий через рекурсию и списки в качестве основной структуры данных, также остаются свойствами этого (мультипарадигмального по своей сути) языка.

Хотя Пролог — язык, с которого началось логическое программирование, — редко рассматривают как язык начального обучения, он легко осваивается теми, кто только начинает изучать программирование. Этому способствует его ориентированность на человеческое мышление, простой, единообразный синтаксис и отсутствие таких конструкций, как ветвления или циклы[21]. Простота изучения была одной из целей дизайна языка, хотя этот язык остаётся недопонятым. Одна из причин малой распространённости Пролога в начальном обучении — отсутствие в нём удобных средств работы с интерактивной графикой, которая не слишком гладко вписывается в чистое декларативное программирование[22].

Современный «академический» диалект Лиспа — язык Scheme — был изначально ориентирован на образование[23]. Он используется в таком знаменитом курсе компьютерного программирования, как «Структура и интерпретация компьютерных программ». Публикация этой книги не только сделала Scheme популярным языком в университетской среде, но и изменила сам подход к изучению программированию[24]. Этот язык используется также в целом ряде учебников, таких как «How to Design Programs (англ.)»[25], «Programming Languages: Application and Interpretation (англ.)»[26], «Essentials of Programming Languages (англ.)»[27] и др. Обучению программированию с нуля, с использованием Scheme, посвящена и книга Даниэля Фридмана (англ.) «The Little Schemer»[28], впервые изданная под названием «The Little Lisper» в 1974 году и ставшая началом своего рода трилогии. Первая книга, посвящённая языку Racket (прямому потомку Scheme), «Realm of Racket»[29], также представляет собой учебник для детей (впрочем, эта книга одновременно является переработанным вариантом учебника «Land of Lisp»[30], основанного на Common Lisp).

Серьёзным конкурентом различным вариантам Лиспа в университетских курсах функционального программирования стал язык Haskell. Авторы этого языка предназначили его в равной мере для обучения, научных исследоваий и практических приложений[31]. Его отличает то, что он представляет собой чисто функциональный язык программирования, реализующий типизированное лямбда-исчисление, его синтаксис приближён к традиционной математической нотации[32][33].

В 1991 году профессор Лувенского католического университета в Бельгии Герт Смолка начал разработку мультипарадигмального языка Oz. Язык позволяет писать программы в стиле любой из основных распространённых парадигм программирования: как декларативных, таких как логическое и функциональное программирование, так и императивных. Этот язык используется как основа для обучающего курса «Concepts, Techniques, and Models of Computer Programming (англ.)»[34].

Паскаль[править | править вики-текст]

Разработанный в качестве развития линии Algol-60 Никлаусом Виртом язык программирования Паскаль автор с самого начала использовал для вводного курса программирования для студентов[2]. Этот язык быстро начал набирать популярность в таком качестве.

Turbo Pascal, Delphi и Free Pascal широко использовались и продолжают использоваться для обучения студентов и школьников. Зародившийся в 2002 году на физфаке МГУ международный научно-образовательный проект «Информатика-21»[35] поставил своей целью внедрение в российское образование системы программирования BlackBox Component Builder[36], реализации Компонентного Паскаля, диалекта Oberon-2 — объектно-ориентированного языка паскаль-семейства, разработанного Виртом. Как и другие языки Никлауса Вирта, он отличается (в том числе от Объектного Паскаля в стиле Borland) минимализмом.

Языки, разработанные для российской школы[править | править вики-текст]

Для преподавания элементов программирования в рамках курсов информатики было разработан ряд учебных языков программирования с русскими ключевыми словами[37]. В группе академика А. П. Ершова был выработан подход с изучением двух языков программирования — более простого, предназначенного в основном для управления графическим исполнителем, и более продвинутого универсального. В качестве такой пары были разработаны языки Робик и Рапира[13]. Основными российскими образовательными языками являются:

Для начального обучения программированию могут также использоваться простые языки управления графическими исполнителями, такими как Кукарача в системе Роботландия или Кенгурёнок Ру[13].

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Андрей Колесов.  Basic — этапы большого пути (авторский вариант статьи). Опубликована c незначительной литературной правкой в журнале «Наука и жизнь», 2000, № 10. С. 18—20.
  2. 1 2 Wirth N.  Recollections about the development of Pascal (HOPL II), 3.3
  3. Bill Venners.  The Making of Python. A Conversation with Guido van Rossum. Part I. 2003, January 13.
  4. Язык Лого на сайте «История компьютера»
  5. Система программирования КуМир → Учебники
  6. Александр Казанцев.  Школа. Исполнители и алгоритмы // Linux Format. — январь 2010 г.. — № 126-127 (1).
  7. Psychology, 1990, 1. Introduction, p. 176
  8. 1 2 Кобилов С. С.  Образовательная информатика: подход к обучению, выбор учебных языков и создание программных систем. — Самаркандский государственный университет.
  9. Столяров А. В.  Эссе «Язык Си и начальное обучение программированию»
  10. Лобачёв А. А., Куликова О. В.  Выбор языка для обучения программированию, ИТО-2008.
  11. Mini-languages: a way to learn programming principles
  12. Дейкстра Эдсгер на сайте «История компьютера»
  13. 1 2 3 Леонов А. Г., Первин Ю. А.  Роль и место темы «Элементы программирования» в общем школьном информатическом образовании // Компьютерные инструменты в образовании. Информатизация образования. — СПб.: ЦПО, 1999. — № 5. — С. 14-23.
  14. Джеймс М. Рено.  Хотите научиться программировать? = So You Want To Learn to Programm? / Пер. с англ. С. Ирюпина, В. Чёрного. — М.: Альт Линукс, 2011. — 320 с. — ISBN 978-5-905167-06-5.
  15. В нём, к примеру, отсутствуют процедуры и функции. Другой, подобный современный диалект — Basic4GL (англ.)
  16. David Brin.  Why Johnny can't code // Salon Magazine. — 2006. — № от 14 сентября.
  17. Small Basic для начинающих
  18. Самарина А. Е.  Использование свободного программного обеспечения в образовании (Смоленский государственный университет)
  19. Visual Basic Express Edition
  20. Сеймур Пейперт. История компьютера. Проверено 25 марта 2014.
  21. Шрайнер П. А.  Лекция 1: Введение в язык логического программирования Пролог // Основы программирования на языке Пролог. — ИНТУИТ. — ISBN 978-5-9556-0034-5.
  22. Psychology, 1990, 3. The Misconception Problem: Prolog, pp. 186-190
  23. Gerald Jay Sussman and Guy Lewis Steele, Jr.  Scheme: An Interpreter for Extended Lambda Calculus. — MIT AI Lab. AI Lab Memo AIM-349. December 1975. [1] from Lambda Papers (англ.)
  24. Matthias Felleisen, Robert Bruce Findler, Matthew Flatt, Shriram Krishnamurthi.  The Structure and Interpretation of the Computer Science Curriculum // Journal of Functional Programming. — 2004. — Vol. 14. — P. 365. — DOI:10.1017/S0956796804005076.
  25. Matthias Felleisen, Robert Bruce Findler, Matthew Flatt, Shriram Krishnamurthi.  How to Design Programs. — MIT Press, 2001. — 723 p. — ISBN 9780262062183.
  26. Shriram Krishnamurthi.  Programming Languages: Application and Interpretation.
  27. Daniel P. Friedman, Mitchell Wand.  Essentials of Programming Languages. 3rd edition. — MIT Press, 2008. — 432 p. — ISBN 9780262062794.
  28. Daniel P. Friedman, Matthias Felleisen.  The Little Schemer. — MIT Press, 1996. — ISBN 978-0-262-56099-3.
  29. Matthias Felleisen, David Van Horn, Conrad Barski et al.  Realm of Racket: Learn to Program, One Game at a Time!. — No Starch Press, 2013. — ISBN 978-1-59327-491-7.
  30. Conrad Barski.  Land of Lisp: Learn to Program in Lisp, One Game at a Time!. — No Starch Press, October 2010. — 504 p. — ISBN 978-1-59327-281-4.
  31. Jones, Simon Peyton.  Preface. The Haskell 98 report. Haskell 98 working group (2002). Проверено 4 апреля 2009.
  32. Philip Wadler.  Why calculating is better than scheming // ACM SIGPLAN Notices. — 1987. — P. 83—94.
  33. Richard Bird.  Introduction to Functional Programming using Haskell. 2nd edition. — Prentice Hall, 1998. — P. 66.
  34. Peter Van Roy, Seif Haridi.  Concepts, Techniques, and Models of Computer Programming. — MIT Press, March 2004. — ISBN 0-262-22069-5.
  35. Международный научно-образовательный проект Информатика-21
  36. Ткачёв Ф. В.  Обучение программированию: российская перспектива // Modular Programming Languages. Lecture Notes in Computer Science 2789. — Springer-Verlag, 2003.. — С. 69-77.
  37. Городняя Л. В.  Школьная информатика // Марчук А. Г.  Андрей Петрович Ершов — учёный и человек. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2006. — 503 с. — (Наука Сибири в лицах). — ISBN 978-5-7692-0819-5.
  38. Варсанофьев Д. В., Кушниренко А. Г., Лебедев Г. В.  E-практикум — программное обеспечение школьного курса информатики и вычислительной техники // Микропроцессорные средства и системы. — 1985. — № 3. — С. 27—32.

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]