ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ МЕТОДАМ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ ИНТЕГРАЦИИ ПАРАДИГМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Жужжалов В.Е. ¹, Баранова О.А.²

¹Доктор педагогических наук, профессор кафедры «Систем управления» МГУТУ им. К.Г.Разумовского; ²Старший преподаватель кафедры «Бухгалтерский учет» МГУТУ им. К.Г.Разумовского

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБУЧЕНИЯ МЕТОДАМ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ ИНТЕГРАЦИИ ПАРАДИГМ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Аннотация

В статье поставлен вопрос о подготовке кадров, способных применять различные методы, стили и инструментальные средства при разработке программных продуктов.

Ключевые слова: Инновации, парадигмы программирования, педагогика, информационные технологии, эффективность, внедрение.

Zhuzhalov V.E.¹, Baranova O.A.²

¹Doctor of pedagogical Sciences, Professor the Department «Мanagement Systems», Moscow State University of Technology and Management of K.G.Razumovskogo; ²Lecturer at the Department of Accounting Moscow State University of Technology and Management of K.G.Razumovskogo

THE EFFECTIVENESS OF THE TRAINING METHODS OF PROCESSING OF THE INFORMATION  ON THE BASIS OF INTEGRATION PARADIGMS OF PROGRAMMING

Abstract

The article raises the issue of preparation of the personnel, capable to apply different techniques, styles and tools in the development of software products.

Keywords: Innovation, programming paradigm, pedagogy, information technology, efficiency and implementation.

Общеизвестно, что компьютеризация учебного процесса, разработка новых учебных курсов, связанных с информатикой, внедрение методико-технологических средств активизации обучения студентов невозможны без создания и внедрения соответствующей технологии обучения. В данном случае под педагогической технологией понимается проект определенной педагогической системы, в первую очередь реализуемый на практике.

Очевидно, что при разработке новых курсов программирования и систем учебно-методической поддержки обучения именно практика их внедрения дает основной материал для создания новых и корректировки уже имеющихся технологий организации учебного процесса.

Методическая система курса информатики, основанного на четырех парадигмах обработки информации, состоит из целей, содержания, методов, форм и средств обучения.

       Цели обучения могут быть сформулированы следующим образом:

• познакомить с основными понятиями и целями информатики;
• дать представление о процессе разработки программного обеспечения на  основе различных языков программирования;
• сформировать умения выделять и моделировать процессы и действия в  условиях компьютерной среды;
• дать знания об общих принципах построения архитектуры и функционирования аппаратного и программного обеспечения ЭВМ;
• сформировать понятия о пределах использования программирования в жизни общества;
• дать знание об основных алгоритмических структурах построения программ: последовательность, выбор, повторение, рекурсия и подпрограмма;
• дать знание основных структур данных и возможности определения новых;
• дать знания о синтаксисе языков программирования, принадлежащих различным парадигмам;
• выработать у студентов умения и практические навыки решения задач обработки информации на основе различных парадигм;
• сформировать умения и навыки программирования в среде аналогичной среде Turbo.

Основные линии содержания курса, адекватные обозначенным целям приводятся ниже:

1. 1. Информатика ее роль в современном мире. Основные понятия и определения.
   2. Элементы математической логики и исчисление высказываний. Принцип резолюции.
   3. Теория графов, структуры, деревья.
   4. Роль ЭВМ на современном этапе. Устройство ЭВМ. Представление информации в ЭВМ.
   5. Методы обработки информации. Алгоритм и его свойства. Понятие алгоритма. Формальное исполнение алгоритма.
   6. Основы синтаксиса языков программирования.

6.1. Процедурное программирование

• Введение в язык Pascal. Общая характеристика языка,
• Типы данных в языке Pascal,
• Операторы. Встроенные и стандартные функции и процедуры,
• Подпрограммы. Рекурсии,
• Стандарт языка и его реализации,
• Правила записи текста программы,
• Примеры программ на Pascal.

6.2. Объектно-ориентированное программирование.

• Введение в языках Object Pascal,
• Особенности синтаксиса входного языка Object Pascal,
• Примеры программ на Object Pascal.

6.3. Логическое программирование.

• Элементы синтаксиса входного языка транслятора Пролог,
• Процедурная семантика языка Пролог.
• Арифметические и графические предикаты в языке Пролог.
• Примеры программ на Прологе.

6.4. Функциональное программирование.

• Элементы синтаксиса входного языка транслятора LISP,
• Арифметика и графика в LISP,
• Примеры программ на LISP.
  7. Основы работы в интегрированной среде.
  8. Общие и отличительные черты различных парадигм программирования.

Методика обучения содержит три основных этапа:

Подготовительный – мотивация обучения студентов языку программирования. В ходе этого этапа проводится обучение студентов младших курсов, выявляются уровни сформированности у них  готовности к изучению программирования, ознакомление их с системой работ по информатике, обучение методам организации и выполнения работы. Этот  этап охватывает начало учебного процесса.

Упражняющий. Предполагает включение студентов в выполнение различных видов заданий с нарастанием трудности, определением мерности (объема) и ритма в работе (плановости). На этом этапе необходимо потребовать от студентов составления общего недельного плана самостоятельной работы с учетом требований к заданиям.

Заключительный. Предусматривает самоконтроль и контроль со стороны преподавателей, оценку работы студента с конкретными  рекомендациями на будущее.

Предлагаемые формы проведения занятий: лекционные занятия, лабораторные в компьютерном классе.

В качестве средств обучения используются интегрированные среды программирования аналогичные среде Turbo.

В процессе исследовании проводились  экспериментальные работы, целью которых являлась практическая проверка возможности и планируемых преимуществ введения интегрированного курса  обучения информатике студентов. Эта работа была разделена на несколько этапов согласно технологии подготовки и проведения эксперимента.

Общей целью исследовании является, с одной стороны, обоснование целесообразности введения программирования в курс информатики для студентов экономических и технических специальностей и, с другой стороны, коррективное включение разработанного курса программирования на основе  процедурного подхода с моделью подготовки по информатике будущих специалистов, педагогические эксперименты можно условно разделить на два основных блока.

  Основной целью первого блока экспериментов являлась проверка  разработанной методики преподавания программирования на основе  различных парадигм обработки информации с точки зрения целей обучения программированию студентов, а также апробация предлагаемой  системы задач.

В реализации этого блока эксперимента участвовали студенты младших курсов ряда российских вузов.

Основными формами работы, используемыми при проведении этого блока, являлись лекции и лабораторные работы. Причем во время выполнения заданий на лабораторных занятиях студенты работали группами.

В процессе  проведения экспериментов использовался итерационный метод изложения лекционного материала и организации лабораторных работ. Для повышения достоверности результатов экспериментальной работы в дополнение к указанным формам педагогического эксперимента проводилась контрольная работа, цель которой состояла в том, чтобы проверить качество усвоения знаний студентами, а также их умение проводить анализ проектирования процедурных алгоритмов решения задач. Задания контрольной работы по смыслу совпадали с заданиями, которые использовались в процессе проведения второго блока экспериментов.

В целях констатации результатов первого блока эксперимента (цель которого состояла в том, чтобы проверить возможность использования процедурного подхода с точки зрения достижения целей обучения программированию для студентов младших курсов) проводился опрос студентов по следующим темам, непосредственно связанным с предлагаемым учебным курсом.

На основе анализа результатов первого блока экспериментов сделан вывод о том, что предложенная методика позволяет достичь целей обучения по курсу информатики и дает студентам возможность освоения методологии процедурного, объектно-ориентированного, логического и функционального программирования. Более того, эксперимент выявил повышение способности студентов к варьированию используемой парадигмы программирования в зависимости от специфики условия и хода решения поставленной задачи.

Основная цель второго блока экспериментов заключалась в демонстрации возможности введения интегрированного курса программирования, основанного на различных парадигмах обработки информации, в систему вузовской подготовки по информатике с точки зрения достижения нового уровня усвоения знаний, умений и навыков, а также понимания особенностей методов разработки и исполнения программ на современных компьютерах. Для достижения поставленных целей были определены цели обучения языку программирования и необходимые знания, умения и навыки, которые должны приобрести обучаемые в процессе изучения приемов процедурного составления алгоритмов:

• знание алфавита языка;

• знание основных понятий языка;
• умение реализовать операторы языка программирования;
• знание понятий имен, идентификаторов, описаний, переменных, функций и процедур;
• знание основных типов данных;
• знание основных понятий математической логики;
• умение записать тезисы программы;
• знание совместимости типов формальных и фактических параметров, умение правильно организовать;
• умение разрабатывать и оформлять программы;
• навык работы с подпрограммами;
• знание этапов технологии программирования;
• навык отладки программы;
• умение применять новые информационные технологии в процессе решения практических задач.

Кроме этого, для достижения цели, студентам необходимо в достаточной степени овладеть математическими методами, позволяющими алгоритмизировать процесс решения поставленной задачи, знать отличия различных математических методик друг от друга с точки зрения краткости, экономичности и эффективности реализуемых на их основе алгоритмов.

Для реализации целей обучения подобраны задачи, позволяющие ввести основные понятия языка программирования и показать возможности новой методологии.

Место курса программирования на основе процедурного подхода на языках высокого уровня в условиях двухуровневой системы образования определено в общеобразовательном блоке.

В ходе эксперимента у обучаемых появились навыки программирования, умения использовать конструкции языка и математические постановки задач. Основной целью эксперимента была проверка принципиальной реализуемости и эффективности разработанной методики.