ПРИМЕНЕНИЕ КЕЙС-МЕТОДА В ОБУЧЕНИИ БАКАЛАВРОВ ОСНОВАМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Юрьева Т.А.¹,  Чалкина Н.А.², Лебедь О.А.³

¹Кандидат педагогических наук, ²Кандидат педагогических наук, Амурский государственный университет, ³Амурский государственный университет

ПРИМЕНЕНИЕ КЕЙС-МЕТОДА В ОБУЧЕНИИ БАКАЛАВРОВ ОСНОВАМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Аннотация

В статье рассматриваются методические аспекты обучения бакалавров основам программирования. Исследуется возможность применения одного из перспективных методов обучения студентов – кейс-метода (метода анализа конкретных ситуаций) в организации лабораторных занятий по дисциплине «Информатика». Проводится сравнительный анализ процедурного и объектно-ориентированного языков программирования с позиции возможности использования кейс-метода для изучения темы «Программирование». Приводятся примеры решения конкретных ситуаций в программах Delphi и MatLab.

Ключевые слова: кейс-метод, основы программирования, обучение информатике, языки программирования.

Yuryeva T.A.¹, Chalkina N.A.², Lebed O.A.³

¹PhD in Pedagogy, ²PhD in Pedagogy, Amur State University, ³Amur State University

APPLICATION CASE METHOD IN TRAINING THE BACHELORS OF THE BASICS OF PROGRAMMING

Abstract

The article considers methodological aspects of training bachelors basics of programming. The possibility of applying one of the most promising students of teaching methods - case-method in the organization of laboratory classes on discipline «Computer science». A comparative analysis of the procedural and object-oriented programming language from the point of the possibility of using a case-study method for the «Programming» topics. The examples address specific situations in Delphi and MatLab programs.

Keywords: case-method, fundamentals of programming, training, computer science, programming languages.

Основной задачей высшего образования в настоящее время является подготовка студентов к непрерывному образованию, их ориентации на самообразование, выработка мотивации к пополнению знаний и формирование готовности к переобучению в зависимости от потребностей рынка труда. Результат современного высшего образования должен не ограничиваться знаниями, умениями и навыками, а направлен  на формирование у выпускника ряда общекультурных и профессиональных компетенций, предусмотренных образовательным стандартом. Для обеспечения выполнения изменившихся требований, необходимо использовать новые методы обучения, основной целью которых является получение компетентного специалиста. Сокращение числа часов аудиторных занятий, увеличение объема самостоятельной работы студента приводит к потребности использования новых методов обучения.

Для формирования профессиональных компетенций перспективным является использование кейс технологий [1, 2, 3, 4].

 Кейс технологии включают в себя различные методы, приёмы и техники обучения, связанные с решением задач прикладного содержания.  Метод кейсов (case method) в переводе с английского означает метод анализа конкретных ситуаций или метод ситуационного анализа. Студенты должны проанализировать ситуацию, построить модель, предложить различные варианты решения и выбрать оптимальное [1].

Конкретная ситуация используемая на занятие не должна быть перегружена лишней информацией, отвлекающей студента от решаемой проблемы.

Изучение темы «Программирование» в курсе Информатики ставит своей целью познакомить студентов с рядом понятий и конструкций теории алгоритмов, не зависящих от конкретного языка программирования, развить алгоритмическое мышление, показать важность алгоритмизации в процессе решения практических задач. Изучая любой язык программирования студенту необходимо понять структуру, суть и логику программирования, научиться работать с функциями, методами, процедурами, а также освоить приемы объектно-ориентированного программирования.

Проанализируем применение процедурного и объектно-ориентированного языков программирования при изучении данной темы.

В качестве языка программирования в Delphi используется объектно-ориентированный язык Object Pascal. Достоинством Delphi является то, что данная среда позволяет увидеть студенту структуру модели конкретной ситуации  и существенно облегчает процесс программирования, за счет наличия  большого количества компонентов.

Язык программирования MatLab относится к классу интерпретаторов, а это означает, что любая команда системы распознается и немедленно исполняется в командной строке, тем самым облегчая проверку любой части программного кода.

Для решения поставленной задачи в общем виде метод кейсов преследует цели: определение типов данных, формирование алгоритма с использованием функций, написание программы на языке программирования Delphi и MatLab, отладка и тестирование программы. Студент должен разработать и реализовать объектную модель задачи, проанализировать задачу с точки зрения выбора структуры представления данных, сделать соответствующие выводы. Выбор структуры представления данных определяет эффективность используемых алгоритмов, поэтому первоначальной задачей является теоретико-практическое изучение структур данных.

Рассмотрим примеры решения кейс-задач, используя указанные языки программирования.

Задача 1. Производственная функции Кобба-Дугласа имеет вид : , P – объем продукции, L – затраты труда, K – величина капитала. Составить программу вычисления объема продукции.

В первую очередь в процессе решения данной задачи в программе Delphi студент должен определить входные и выходные переменные. В нашем случае входными переменными являются затраты труда, величина капитала, а выходной переменной является результат – объем продукции.

Затем размещаем соответствующие компоненты на форме и задаем для них свойства (рис. 1).

Рис. 1 - Окно формы для визуального представления в Delphi

При написании процедуры необходимо помнить, что все вводимые данные рассматриваются как строки. Поэтому необходимо переводить вводимые числовые данные из строки в числа, а выводимый результат переводить из числа в строку. Процедуры для вычисления значения объема продукции имеет вид:

unit Unit1; {$mode objfpc}{$H+} interface uses Classes, SysUtils, LResources, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls,   Buttons; type { TForm1 } TForm1 = class(TForm) Button1: TButton; Button2: TButton; Edit1: TEdit; Edit2: TEdit; Edit3: TEdit; Label1: TLabel; Label2: TLabel; Label3: TLabel; procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click (Sender: TObject); private { private declarations } public { public declarations } end; var Form1: TForm1; implementation { TForm1 } procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); var L,K,P:real; begin L:=strtofloat(edit1.text); K:=strtofloat(edit2.text); P:=5*exp(0.4*ln(L))*exp(0.6*ln(K)); edit3.text:=floattostr(P); end; procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); begin edit1.Clear; edit2.Clear; edit3.Clear; edit1.setfocus; end; initialization

end.

Задача 2. Начальный объем выпуска предприятия составляет S ед. Ежегодное увеличение выпуска составляет 25% к предыдущему году. Рассчитать предполагаемый выпуск предприятия на t лет вперед.

Запишем в общем виде модель выпуска предприятия на t лет вперед   , найдем предполагаемый выпуск предприятия, используя цикл for в программе MatLab. Начальный объем выпуска предприятия в MatLab  задается самостоятельно, перед циклом (рис. 2).

Рис. 2 - Нахождение выпуска предприятия в MatLab

Использование MatLab в решение этой задачи  не требует от студентов знания  специальных команд для объявления переменных, они создаются автоматически. Функции имеют входные и выходные аргументы,  и существует рабочее пространство для хранения промежуточных результатов вычислений и переменных.

Задача 3. Спрос на получения кредита S (руб.) семьи в год, если среднемесячный доход семьи на одного человека D (руб.) и количество детей в семье m описывается моделью:  . Составить программу вычисления спроса.

Решение данной задачи в MatLab сводится к нахождению значения выражения S – спрос на получение кредита, при заданных начальных значениях D и m. Программный код представлен на рисунке 3.

Рис. 3 - Решение в программе MatLab

А при решении этой же задачи в Delphi требуется выделить этапы решения: определить входные и выходные переменные, тип данных; оформить окно формы (рис. 4); найти спрос на получение кредита, проверить наличие структурных ошибок, таким образом, задача приобретает исследовательский характер.

Рис.5 - Окно формы для визуального представления в Delphi

Процедуры для нахождения спроса на получение кредита имеет вид: unit Unit1; {$mode objfpc}{$H+} interface uses Classes, SysUtils, LResources, Forms, Controls, Graphics, Dialogs, StdCtrls,   Buttons; type { TForm1 } TForm1 = class(TForm) Button1: TButton; Button2: TButton; Edit1: TEdit; Edit2: TEdit; Edit3: TEdit; Label1: TLabel; Label2: TLabel; Label3: TLabel; procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click (Sender: TObject); private { private declarations } public { public declarations } end; var Form1: TForm1; implementation { TForm1 } procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); var S,D:real; m:Integer; begin D:=strtofloat(edit1.text); m:=strtoint(edit2.text); S:=3.4*exp(m*ln(5))+4.3*ln(D); edit3.text:=floattostr(S); end; procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); begin edit1.Clear; edit2.Clear; edit3.Clear; edit1.setfocus; end; initialization {$I unit1.lrs} end.

Завершающим этапом работы над кейсом является обсуждение решения заданий с использованием программ Delphi и MatLab.

Литература

1. Еремин А.С. Кейс-метод: наиболее распространенная форма реализации компетентностного подхода // Инновации в образовании. – 2010. – №2. – С.61-81.
2. Конова Е.А., Поллак Г.А. Интерактивный метод обучения программированию с использованием технологии кейс-стади // Информатика и образование. – 2013. – №8. – С.25.
3. Конова Е.А., Поллак Г.А. Обучение программированию с использованием метода кейсов // Специализированное профессиональное издание открытого доступа «Образование 3000». – 2014. – №2. – C.57-63.
4. Юрьева Т.А., Филимонова А.П., Гришкина Т.Е. Кейс-метод в подготовке бакалавров психолого-педагогического образования к решению исследовательских профессиональных задач // Теория и практика общественного развития. – 2014. – № 21. – С.257-260.

References

1. Eremin A.S. Kejs-metod: naibolee rasprostranennaja forma realizacii kompetentnostnogo podhoda // Innovacii v obrazovanii. – 2010. – №2. – S.61-81.
2. Konova E.A., Pollak G.A. Interaktivnyj metod obuchenija programmirovaniju s ispol'zovaniem tehnologii kejs-stadi // Informatika i obrazovanie. – 2013. – №8. – S.25.
3. Konova E.A., Pollak G.A. Obuchenie programmirovaniju s ispol'zovaniem metoda kejsov // Specializirovannoe professional'noe izdanie otkrytogo dostupa «Obrazovanie 3000». – 2014. – №2. – C.57-63.
4. Yuryeva T.A., Filimonova A.P., Grishkina T.E. Kejs-metod v podgotovke bakalavrov psihologo-pedagogicheskogo obrazovanija k resheniju issledovatel'skih professional'nyh zadach // Teorija i praktika obshhestvennogo razvitija. – 2014. – № 21. – S.257-260.