При теоретическом освоении некоторой области науки наряду с чисто описательным подходом используется конструирование идеальных объектов, в специфической форме заменяющих рассматриваемые явления (примеры — материальная точка, идеальный газ). Для кибернетики такими объектами являются модели простейших автоматов, предложенные А. Постом, А. Тьюрингом и другими.

При изучении понятия «алгоритм» хороший эффект дает использование программы, моделирующей работу машины Поста. Программа реализована на ДВК-2М, но легко может быть перенесена на любую ЭВМ с дисплеем.

Машина Поста состоит из: бесконечной ленты, разделенной на клетки, в каждой из которых может быть записана или не записана метка (любой символ, например единица); каретки, способной перемещаться влево и вправо вдоль ленты и записывать метку или стирать ее; памяти, в которой хранится программа. Программа составляется из шести возможных команд: перемещение каретки из данной клетки в соседнюю слева; перемещение каретки в соседнюю правую клетку; запись метки в клетку, находящуюся перед кареткой; стирание метки из клетки, находящейся перед кареткой (после каждой из четырех перечисленных команд выполняется команда, записанная в памяти следом за ней); переход к выполнению команды, номер которрй зависит от состояния клетки (наличие или отсутствие метки), находящейся перед кареткой; остановка.

Теория алгоритмов постулирует, что алгоритм — это то, что может быть запрограммировано на машине Поста; следовательно, умение составлять программы для нее соответствует усвоению идеи алгоритма.

Хотя современные вычислительные машины по системе команд и представлению информации заметно отличаются от идеальных автоматов, тем не менее простота и наглядность работы последних, а также теоретическая полнота выражения понятия алгоритма придают привлекательность их использованию для введения понятия алгоритма в курсе информатики. Представляется заманчивым привить учащимся навыки и приемы алгоритмического мышления, не вводя условностей искусственных (и даже реальных) языков программирования и без учета специфики реализации этих языков на конкретных ЭВМ.

Именно благодаря элементарности и фундаментальности машина Поста обладает указанными методическими достоинствами.

Программа-транслятор, реализованная на ЭВМ и имитирующая работу машины Поста, создает определенную учебную обстановку, находясь в которой, учащийся приобретает навыки работы с вычислительной техникой, причем сумма практических навыков работы с ЭВМ получается как дополнительный эффект при освоении понятия алгоритма.

Предельная наглядность действий программы-транслятора (на дисплее изображаются лента с пустыми и помеченными клетками, движение каретки) упрощает обучение, позволяет использовать обратную связь.

Задачи, которые предлагаются учащимся для решения с помощью этой программы, включают сложение и вычитание целых чисел (число «п» представляется и помеченными без пропусков клетками ленты), их копирование, умножение и т. д. При решении этих задач происходит знакомстве с идеями кодирования, присвоения значений, проверки условий, перехода, цикла, подпрограммы и т. п.

Следует особо подчеркнуть функциональную особенность обучающих программ и комплексов, построенных на базе ЭВМ, к которым относится и модель машины Поста. Она состоит в том, что учебная ситуация детерминирована совокупностью задач и сюжетов для активного действия учащегося, а возможность самоконтроля обеспечена средствами ЭВМ. Если трактовать функционирование обучающей системы как диалог между машиной и учащимся, то «вопросы» ставит учащийся, а машина выдает «ответы», а не наоборот, как в схеме программированного обучения и контроля.

В нашей обучающей программе учащийся «задает вопросы» в виде набора команд машины Поста, а «ответы» получает в виде изображения действий машины. Традиционное обучение программированию на алгоритмических языках осуществляется по сходной схеме. Можно ли по ней построить обучение в других предметных областях (физика, математика, история) — вопрос открытый. От его решения зависит эффект применения ЭВМ в обучении.

Л. Федоров,
Г. Шадрин
МГПИ им. В. И. Ленина
1985