Информационные списки

Учебный язык программирования

Перейти к навигацииПерейти к поиску

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

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

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[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

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 рассматривается 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

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 с русскими ключевыми словами

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:

  • Робик (включает ряд графических исполнителей: «Муравей», «Маляр» и др.)
  • РАПИРА (предназначен для изучения после Робика)
  • Школьный алгоритмический язык и его реализация Е-практикум[38]
  • КуМир (современный диалект школьного алгоритмического языка, включает графические исполнители «Чертёжник» и «Робот»)

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

В Беларуси получил распространение диалект школьного алгоритмического языка под названием ИнтАл.[39]

См. также

Примечания

  1. ↑ Андрей Колесов. Basic — этапы большого пути Архивная копия от 5 марта 2010 на Wayback Machine (авторский вариант статьи). Опубликована с 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 Архивная копия от 22 декабря 2012 на Wayback Machine
  3. ↑ Bill Venners. The Making of Python Архивная копия от 1 сентября 2016 на Wayback Machine. A Conversation with Guido van Rossum. Part I. 2003, January 13.
  4. ↑ Язык Лого Архивная копия от 24 апреля 2012 на Wayback Machine на сайте «История компьютера»
  5. ↑ Система программирования КуМир → Учебники. Дата обращения: 16 апреля 2012. Архивировано 3 апреля 2012 года.
  6. ↑ Александр Казанцев.  Школа. Исполнители и алгоритмы // Linux Format. — январь 2010 г.. — № 126—127 (1). Архивировано 11 сентября 2016 года.
  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. Архивировано 26 марта 2014 года.
  9. ↑ Столяров А. В.  Эссе «Язык Си и начальное обучение программированию» Архивная копия от 10 мая 2012 на Wayback Machine
  10. ↑ Лобачёв А. А., Куликова О. В. Выбор языка для обучения программированию Архивная копия от 13 декабря 2014 на Wayback Machine, ИТО-2008.
  11. ↑ Mini-languages: a way to learn programming principles. Дата обращения: 16 апреля 2012. Архивировано из оригинала 26 марта 2014 года.
  12. ↑ Дейкстра Эдсгер Архивная копия от 31 июля 2012 на Wayback Machine 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. Архивировано 9 февраля 2019 года.
  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. Архивировано 10 апреля 2012 года.
  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. Архивировано 30 июля 2019 года.
  17. ↑ Small Basic для начинающих. Дата обращения: 17 апреля 2012. Архивировано 15 августа 2011 года.
  18. ↑ Самарина А. Е. Использование свободного программного обеспечения в образовании Архивная копия от 26 марта 2014 на Wayback Machine (Смоленский государственный университет)
  19. ↑ Visual Basic Express Edition. Дата обращения: 17 апреля 2012. Архивировано 12 октября 2010 года.
  20. ↑ Сеймур Пейперт. История компьютера. Дата обращения: 25 марта 2014. Архивировано 12 ноября 2013 года.
  21. ↑ Шрайнер П. А.  Лекция 1: Введение в язык логического программирования Пролог // Основы программирования на языке Пролог. — ИНТУИТ. — ISBN 978-5-9556-0034-5. Архивировано 26 марта 2014 года.
  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] Архивная копия от 3 сентября 2013 на Wayback Machine 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. Архивировано 11 мая 2008 года. — 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. Архивировано 26 июня 2018 года.
  26. ↑ Shriram Krishnamurthi.  Programming Languages: Application and Interpretation. Архивировано 3 декабря 2013 года.
  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. Архивировано 7 октября 2018 года. Архивированная копия. Дата обращения: 26 марта 2014. Архивировано 7 октября 2018 года.
  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. Архивировано 13 декабря 2017 года.
  31. ↑ Jones, Simon Peyton.  Preface. The Haskell 98 report. Haskell 98 working group (2002). Дата обращения: 4 апреля 2009. Архивировано 16 марта 2009 года.
  32. ↑ Philip Wadler.  Why calculating is better than scheming // ACM SIGPLAN Notices. — 1987. — P. 83—94. Архивировано 31 мая 2014 года.
  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. Дата обращения: 26 марта 2014. Архивировано 29 марта 2014 года.
  36. ↑ Ткачёв Ф. В.  Обучение программированию: российская перспектива // Modular Programming Languages. Lecture Notes in Computer Science 2789. — Springer-Verlag, 2003. — С. 69—77. Архивировано 24 сентября 2015 года.
  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.
  39. ↑ ПМК ”Базовый курс по информатике”. Дата обращения: 31 августа 2020. Архивировано 4 февраля 2020 года.

Литература

Ссылки