Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF126:School1

Материал из Linuxformat
Перейти к: навигация, поиск
Школа LXF Обмен опытом и передовые идеи по использованию свободного ПО в образовании

Содержание

Исполнители и алгоритмы

Говорят, в английском языке все слова взяты из C++. Александр Казанцев идет в обратном направлении и разбирается, как можно применить в программировании язык русский.

Информатика — наука сложная. С этим трудно поспорить. Особенно нелегко тем людям, у которых есть проблемы с логическим построением каких-либо задач. Логика лежит в основе множества составных частей информатики, а особенно — программирования. Последнее непосредственно связано с прикладной частью информатики. Получается замкнутый круг, из которого нужно искать выход.

С другой стороны, само программирование таит в себе скрытые проблемы – информатика из академической науки, сродни математике, превращается во всеобъемлющий инструмент для применения в других областях – и вот мы видим, что она востребована во многих возрастных группах и предметах: на русском языке, географии, физике, рисовании, музыке, в детском саду и начальной школе.

Вы можете возразить: а как это связано с проблемами программирования? Да очень просто. Если вернуться к определениям, то программа – это алгоритм, записанный на каком-либо языке. Этот язык по большей степени непонятен целевым группам (ради интереса подсуньте программу на C++ учителю музыки или четырехлетнему ребенку). С другой стороны, алгоритм как порядок действий является достаточно понятной вещью, и человек может составить его после непродолжительного этапа даже не обучения, а пояснения порядка действий (опять же получается каламбур: порядок действий для составления порядка действий). Но здесь мы упираемся в проблему, упомянутую на первом этапе – логику. Теперь вам все понятно?

Судя по вашим округлившимся глазам, уследить за полетом моей мысли смогли не все, поэтому не буду загружать вас «академическими россказнями» (поверьте, это я умею), а перейду непосредственно к делу.

Исполнители

Исполнитель и псевдокод = ?

Обратившись к Википедии, вы можете легко найти определения и первого ,и второго. Из них можно заключить, что псевдокод – компактный способ описания алгоритмов, использующий ключевые слова языков программирования, но опускающий несущественные подробности и специфический синтаксис. Псевдокод содержит основные конструкции языков программирования и иногда даже повторяет их – тогда говорят о Паскаль- или Бейсик-подобном псевдокоде и т. п. – или пишется на естественном языке. Одним из первых языков программирования и псевдокодом одновременно был Алгол (сокращение от английских algorithmic – алгоритмический и language – язык) – дедушка всех императивных языков. Самым известным псевдокодом в России является разработанный академиком А. П. Ершовым в середине 1980‑х годов школьный алгоритмический язык, который изначально был призван решить проблему безмашинного обучения, но после был применен А. Г. Кушниренко для управления исполнителями.

Итак, что поможет нам развить логическое мышление, познакомить с понятием алгоритма и даже обучить программированию? Ответ достаточно прозаичен и известен многим – это исполнители (роботы) и псевдокод. Первые выполняют роль посредников между пониманием команд, отдаваемых машине, и получаемым результатом; второй помогает постичь саму суть алгоритма. Так как и первые, и вторые появились не прямо сейчас и не сегодня, то в настоящий момент существуют и исполнители, и псевдокоды. И их использование при обучении не только рекомендуется, но и требуется (например, не забегая вперед, скажем что один из вариантов псевдокода входит в задания Единого государственного экзамена по информатике). Опять же, исполнители не всегда будут работать под управлением псевдокода.

И вновь (наверное, я уже замучил вас затянувшейся интригой и постоянным подыманием проблем?): что делать при использовании свободного ПО и Linux в частности? Что может предложить нам мир свободы и доступности кодов? Давайте рассмотрим все по порядку.

Исполнители имеют одно общее свойство – у них есть определенный набор команд, который они понимают. Они бывают двух видов: исполнители «обстановки» и исполнители «величин». Давайте рассмотрим, какие исполнители мы можем найти «на просторах» открытого и свободного ПО.

Черепашка и все, все, все

LXF126 108 1.jpg Красивый цветочек — но если забыть пакет локализации KDE, то черепашка будет понимать только английский язык.

Самым известным исполнителем является «черепашка» (turtle). Она появилась в результате разработки педагогического программного средства обучения детей алгоритмизации психолога Сеймура Пейперта [Seymour Papert] – языка программирования Лого. Иными словами, черепашка является исполнителем алгоритмов, записанных на языке Лого.

В Linux также можно найти «черепашку» – приложение KTurtle является частью пакета образовательных приложений KDE-Edu и существует как для третьей, так и для новой, четвертой версии этого рабочего стола. Даже если у вас установлен дистрибутив, который основан не на KDE (например, Ubuntu), вы можете подключить репозиторий, содержащий KDE, и доустановить пакеты. Не забудьте также добавить пакеты локализации для KDE, иначе придется изучать язык оригинала.

Для более продвинутых пользователей (а также тех, у кого проблемы с приложениями KDE или кто не хочет тянуть «лишние» библиотеки) существует библиотека «черепашьей графики» для Python с понятным названием turtle (http://docs.python.org/library/turtle.html).

Черепашка оказала большое влияние на развитие другого проекта – КуМир. Исполнители Робот и Чертежник – по сути, Черепашка, разделенная на две составляющие. Хотя КуМир и был создан во второй половине 80‑х годов, в настоящий момент идет активная работа над его продолжателем, который использует библиотеку Qt и поддерживает операционные системы GNU/Linux и Windows. Разработка ведется в НИИСИ РАН под руководством М. А. Ройтберга. С сайта проекта (http://lpm.org.ru/kumir/) вы можете скачать последнюю версию пакетов (а также версию для разработчиков, которая уже содержит более двух исполнителей) под известные дистрибутивы Linux, или исходные коды для самостоятельной сборки.

В отличие от «черепашки», исполнители КуМир’а используют алгоритмический язык, который является частью заданий Единого государственного экзамена, что позволяет безболезненно и углубленно вписать их в программу обучения.

Еще более продвинутыми являются исполнители, программный код к которым написан на другом учебном диалекте «большого» языка программирования, SmallTalk. Мы говорим об учебных проектах, которые основаны на языке Squeak. Пожалуй, самым известными исполнителем, который написан на этом языке, является Scratch (http://scratch.mit.edu) – проект создания программ на диалекте языка Лого (то есть можно применять навыки, полученные при работе с Черепашкой), но без использования непосредственной записи алгоритмов. В Scratch программа набирается из «кирпичиков», как в конструкторе (авторы проекта не скрывают, что черпали идеи в конструкторе Лего и специализированном синтаксисе Лего-Лого), где строительными блоками являются команды действий исполнителя, работа с переменными, отслеживание событий (как во взрослых объектных языках программирования), циклы, условия, переходы и т. д. В Scratch можно создавать фильмы, играть с различными объектами, видоизменять их, перемещать по экрану, устанавливать формы взаимодействия между объектами. То есть можно сказать, что это объектно-ориентированная среда, в которой блоки программ собираются из разноцветных кирпичиков-команд. Поэтому вы можете использовать Scratch как в пропедевтических курсах в младших классах, так и на уроках программирования в старших – возрастная категория достаточно обширна. Scratch также будет хорошей заменой роликам на основе проприетарных Flash и Action Script – создавать мультфильмы, размещать их на сайте проекта в Интернете и показывать родителям, знакомым и друзьям здесь можно за пару щелчков мыши.

LXF126 109 1.jpg Даже такая маленькая программа может заставить кота шагать от стенки к стенке.

Вы можете найти последнюю версию Scratch в учебных редакциях ваших любимых дистрибутивов, или скачать пакеты (к сожалению, только в формате .deb) с сайта проекта http://info.scratch.mit.edu/Linux_installer. Там же можно прочитать, как установить Scratсh из исходных текстов с помощью специального скрипта на Perl.

Что есть еще?

Можно упомянуть и другие исполнители, которые не столь известны, но заслуживают вашего внимания. В первую очередь это Маленькая Волшебница – Little Wizard. Она позволяет создавать программы для исполнителя с помощью кубиков-команд с рисунками. То есть воспользоваться этой программой могут самые маленькие «программисты», которые только учатся читать и писать. С помощью Миров можно построить новый дом, провести волшебницу по созданному лабиринту или дорожке. Причем алгоритмы могут быть достаточно сложными: есть даже циклы, позволяющие избежать дублирования похожих участков кода. Два режима – Числа и Алфавит – помогут составлять примеры и выводить текст. А поддержка ветвлений еще больше усложнит программный продукт.

LXF126 110 1.jpg Битва в самом разгаре. Кто победит?

Little Wizard можно найти в репозиториях вашего дистрибутива или загрузить на сайте проекта – http://littlewizard.sourceforge.net/. Кто-то скажет, мол, все это – для малышни, а есть ли в Linux что-то более сложное? Если коротко, то да. Одним из примеров «сложного» исполнителя является Robocode (http://robocode.sourceforge.net/). Сказать по правде, это даже не исполнитель, а поле боя для программистов. Каждый его участник пишет на Java код, управляющий небольшим танком-роботом, который сражается с другими такими же танками. Основная цель – уничтожить все остальные танки на поле. Без компромиссов. А при чем тут обучение, и как согласуются война и школа? Ничего страшного – в Robocode нет крови, нет людей и нет политики. В игре есть взрывы; но если вы заботитесь о психическом здоровье школьников, их можно легко отключить. У танков большие возможности: они могут двигаться по игровому полю, стрелять, узнавать местоположение друг друга, врезаться в стены и в других роботов, выяснять, где находятся летящие снаряды, и использовать всю мощь языка Java. Естественно, какой-либо простой стратегии для выигрыша нет. Существует огромное количество различных тактик, у каждой из которых есть свои преимущества и недостатки.

А как быть с проверенным ПО?

Уже слышу хор возмущений: «Подсунули тут неизвестные продукты!» Да, в настоящий момент, не считая КуМир’а, под Linux не существует родных версий столь известных вещей, как Роботландия, ЛогоМиры или Паркетчик. Что делать, если у вас есть копии этих продуктов, причем лицензионные? Сразу предупредим: все описанные далее программы имеют или закрытый код, или проприетарную лицензию, но опять же аналогов им на настоящий момент не существует (надеемся, эта статья послужит для кого нибудь посылом к действию).

Ничего страшного. Начнем с самого известного (к сожалению, в настоящий момент – во все более узких кругах) пакета программных продуктов «Роботландия». Он разработан еще под DOS, поэтому его выполнение в среде Wine невозможно. Но это не означает, что с ним нельзя работать в Linux (на вопрос о том, надо ли использовать такой старый продукт, я обычно отсылаю узнать возраст Vi и Bash).

Запуск Роботландии отлично реализуется с помощью DOS-эмулятора dosemu и установленной в нем свободной версии DOS – FreeDOS. Вы также можете найти их в репозиториях вашего дистрибутива. Установив эмулятор, вы получите прекрасно работающую DOS-среду, в которой можно запустить Роботландию (а также старого доброго КуМир’а, кросплатформенная версия которого не доросла до уровня DOS-редакции, Кенгуренка, и другие хорошие проверенные обучающие продукты, которые, к сожалению, почили в веках). Затем вы сможете проверить работу исполнителей Роботландии, и наконец-то познакомиться с предметом обожания всех маленьких компьютерщиков начала 90‑х – Петей Куком и его друзьями (и не только с исполнителями), проживающими на сайте http://www.botik.ru/~robot.

Там же вы найдете «роботландский» аналог «черепашки» – Кукарачу, которая идет в среде Wine и (к сожалению) не имеет ничего общего со свободным ПО.

LXF126 111 1.jpg «Ложит» плитку, а потом перекладывает снова. Ничего не напоминает?..

Паркетчик (его вы встретите в учебниках информатики за авторством А. Г. Гейна) представляет собой исполнителя, который, в отличие от «черепашки», не рисует, а выкладывает плитку (нет, ремонт в ванной и на кухне он сделать не поможет). Управление исполнителем ведется на основе Паскаль-подобного псевдокода на русском языке. Этот исполнитель также прекрасно работает в среде Wine, и можно скачать его бесплатно распространяемую версию с http://www.prosv.ru/info.aspx?ob_no=19088, где есть и более сложные исполнители – машины Поста и Тьюринга.

ЛогоМиры также прекрасно чувствуют себя в Wine. И даже более того – разработчики обещают скоро выпустить новую версию продукта (под кодовым именем «Пломбир»), которая будет считать Linux своим родным домом. Поэтому повсеместное внедрение и использование Linux будет как раз тем стимулом, который подстегнет разработчиков создавать, портировать и адаптировать свои продукты под Linux, а возможно, вступать в дружный круг создателей свободного ПО, так как идеи, витающие в нем, как раз совпадают с идеями образования.

Полезные ссылки

Чтобы не заставлять вас рыскать по просторам Интернета, мы сделали подборку сведений по исполнителям, которая, надеемся, будет актуальна в ближайшее время.

Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика