Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Теоретические аспекты обучения объектно-ориентированному программированию 3
1.1. Анализ научно-педагогической литературы в аспекте структуры и содержания курсов, ориентированных на преподавание объектно-ориентированного программирования в общем среднем образовании 13
1.2. Принципы обучения объектно-ориентированному программированию в условиях дополнительного образования детей 27
1.3. Теоретические условия реализации учебного процесса и формирования групп учащихся объектно-ориентированного программирования в условиях дополнительного образования детей 46
Выводы по первой главе 68
ГЛАВА 2. Методические аспекты обучения объектно-ориентированному программированию 69
2.1. Структура содержания курса обучения объектно-ориентированному языку программирования 70
2.2. Методические рекомендации к преподаванию в объектно-ориентированного языка программирования без предварительного обучения структурному языку 85
2.3. Организация и условия проведения экспериментального исследования по реализации учебного курса «Объектно-ориентированное программирование на языке Delphi» 103
Выводы по второй главе 113
Заключение 115
Список использованной литературы 120
Приложения 141
- Принципы обучения объектно-ориентированному программированию в условиях дополнительного образования детей
- Теоретические условия реализации учебного процесса и формирования групп учащихся объектно-ориентированного программирования в условиях дополнительного образования детей
- Методические рекомендации к преподаванию в объектно-ориентированного языка программирования без предварительного обучения структурному языку
- Организация и условия проведения экспериментального исследования по реализации учебного курса «Объектно-ориентированное программирование на языке Delphi»
Введение к работе
Актуальность исследования. В условиях информатизации и глобальной массовой коммуникации современного общества одним из приоритетных направлений является процесс использования средств информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) во всех сферах жизнедеятельности человека. Существенное влияние на развитие этого процесса оказывает учебный курс «Информатика и информационные и коммуникационные технологии», изучение которого способствует освоению обучаемыми информационных процессов, методов и средств получения, преобразования, передачи, хранения и использования информации.
Вопросам отбора содержания и разработки методики преподавания информатики в общем среднем образовании посвящены работы Бешен-кова С. А., Жданова С. А., Козлова О. А., Кузнецова А. А., Кузнецова Э. И., Лапчика М. П., Ракитиной Е. А, Роберт И. В., Семакина И. Г., Хеннера Е. К. и др.
Учитывая современные тенденции развития информатики, одним из ведущих и наиболее перспективным направлением, по мнению Андросовой Е. Г., Ивановой Д. С, Петровой Ю. А., Петрова А. Н., Петухо-ва А. Ю., Хачева Г. Ю. и др., является объектно-ориентированное программирование. В работах этих авторов отмечаются достоинства объектно-ориентированного программирования: возможность реализации проектов по визуализации, моделированию, имитации различных процессов, объектов, явлений, а также по продуцированию информационного ресурса.
Однако в настоящее время исследователи Лапчик М. П., Сема-кин И. Г., Хеннер Е. К. и др. обращают внимание на недостаточную методическую поддержку учебных курсов по объектно-ориентированному программированию для школьников.
В современной практике преподавания информатики и информационных и коммуникационных технологий на раздел «Практика про- \ граммирования» предусматривается 16 часов. В школьных учебных \ программах объектно-ориентированные языки либо вообще не рас- ^ \ сматриваются (Шафрин Ю. А, Макарова Н. В.), либо программа пре- ^ ' дусматривает изучение основ программирования в достаточно сжатый \ Л период времени, согласно объему часов школьного курса примерной —-._. программы среднего (полного) общего образования (Угринович Н. Д.). В этой связи у выпускников школ, выбирающих будущую профессию и специальность, связанные с изучением информатики, возникают пробелы в знаниях и трудности при изучении объектно-ориентированного программирования.
Вместе с тем, в настоящее время значительное внимание специалистами (Андросова Е. Г., Жужжалов Е. В., Иванова Д. С, Зайцева М. А.,
Калмыков Ю. В., Келлер Е. В., Коробков Н. В., Корнеева Т. Б., Кравцова Е. К., КраеваЛ. В., Купша Г. А., Пермякова А. П., Петухов А. Ю., Смирнова О. В., Сидоров В. А. и др.) уделяется обучению объектно-ориентированным языкам после получения базовых знаний структурного программирования. Такой подход требует больших временных затрат, поскольку значительное время уделяется структурному программированию, и только затем полученные знания применяются в рамках объектно-ориентированного программирования. При этом у школьников наблюдается снижение мотивации к обучению. Кроме того, возникает барьер на этапе перехода от сравнительно простого интерфейса оболочки языка структурного программирования к сложному виду среды объектно-ориентированного языка.
Как показывают исследования Герасименко С. А., Ермилиной Е. В., Занозиной Г. В., Щетинского Ю. А. и др., дополнительное образование детей по информатике дает возможность расширить знания по предмету, усилить мотивацию школьников к творческому процессу и развить интерес к самостоятельному поиску решения практических задач.
Отличительной особенностью формирования групп учащихся системы дополнительного образования является обеспечение эффективного процесса обучения школьников с разным уровнем знаниевой подготовки, мотивации и возрастной специфики. Кроме того, основными социальными функциями дополнительного образования детей являются: обеспечение занятости школьников в свободное от основных занятий в школе время, их интеллектуальное развитие, профессиональное самоопределение и профилактика детской преступности.
Анализ учебных программ по информатике в учреждениях общего среднего образования и системы дополнительного образования детей подтверждает факт их тесного переплетения. Программы по информатике в учреждениях дополнительного образования детей основаны, как правило, на содержании, которое либо перестало быть обязательным в школьном курсе, но остается важным на этапе социального и профессионального развития личности школьника, либо включено в школьный стандарт в объеме, недостаточном для решения проблемы профессиональной ориентации школьников (в частности, при обучении объектно-ориентированному программированию).
По мнению Герасименко С. А., Купша Г. А., Петухова А. Ю. и ряда других исследователей, в настоящее время востребованными являются дополнительные занятия по обучению объектно-ориентированному программированию школьников. Изучение возможностей объектно-ориентированного программирования показывает, что с его помощью можно реализовать моделирование интересующих школьников объектов и процессов, визуализировать интерфейс среды языка программирования, осуществлять экспериментально-исследовательскую и информационно-поисковую деятельность, что, несомненно, повышает мотивацию обучения в условиях дополнительного образования. Кроме того, проду-
цирование информационных ресурсов и работа в группах обучающихся в условиях дополнительного образования являются аналогом современных подходов к разработке информационного продукта распределенными коллективами разработчиков.
Таким образом, возникает необходимость совершенствования существующих методических подходов к изучению объектно-ориентированного программирования в системе дополнительного образования детей по следующим направлениям: визуализация изучаемого учебного материала; актуализация экспериментально-исследовательской, информационно-поисковой деятельности; реализация возможности моделирования интересующих школьников процессов и явлений, продуцирования информационного ресурса за счет изучения основ структурной парадигмы непосредственно в рамках объектно-ориентированного подхода.
В связи с вышеизложенным, проблема исследования обусловлена противоречием между существующими подходами к обучению объектно-ориентированному программированию, требующему значительных временных затрат на освоение базовых знаний структурного программирования, не реализующими современные технологии разработки программных продуктов, и необходимостью реализации возможностей объектно-ориентированного программирования (без предварительного рассмотрения алгоритмических конструкций структурного языка) в условиях дополнительного образования детей с разным уровнем знаниевой подготовки, мотивации и возрастной специфики, обеспечивающих формирование навыков информационно-поисковой, экспериментально-исследовательской деятельности, визуализацию разрабатываемых проектных заданий, реализацию личностных предпочтений при проектировании своей образовательной деятельности.
Актуальность исследования определяется необходимостью теоретического обоснования содержания и разработки методических подходов к обучению школьников объектно-ориентированному программированию без предварительного рассмотрения алгоритмических конструкций структурного языка в условиях дополнительного образования.
Объект исследования - процесс обучения объектно-ориентированному программированию без предварительного рассмотрения алгоритмических конструкций структурного языка в условиях дополнительного образования детей с разным уровнем мотивированности и знаниевой подготовки.
Предмет исследования - теоретические и методические подходы к обучению объектно-ориентированному программированию школьников с разным уровнем знаниевой подготовки, мотивации и возрастной специфики в условиях дополнительного образования детей.
Цель исследования: теоретически обосновать и разработать структуру и содержание обучения объектно-ориентированному программированию без предварительного рассмотрения алгоритмических конструк-
ций структурного языка, а также методические рекомендации, ориентированные на обучение в условиях дополнительного образования.
Гипотеза исследования: если методические подходы к обучению объектно-ориентированному программированию без предварительных знаний алгоритмических конструкций структурного языка реализуют принципы обучения объектно-ориентированному программированию в условиях дополнительного образования, организационно-методические условия реализации учебного процесса и формирования групп школьников с разным уровнем знаниевои подготовки, мотивации и возрастной специфики, то они будут способствовать достижению творческого уровня обученносги школьников объектно-ориентированному программированию.
Для достижения цели и подтверждения сформулированной гипотезы определены следующие задачи исследования:
-
Провести анализ научно-педагогической и учебно-методической литературы в аспекте структуры и содержания курсов, ориентированных на преподавание объектно-ориентированного программирования в условиях дополнительного образования детей.
-
Обосновать и сформулировать принципы обучения объектно-ориентированному программированию без предварительных знаний алгоритмических конструкций структурного языка с учетом особенностей дополнительного образования.
-
Обосновать и сформулировать организационно-методические условия реализации учебного процесса и формирования групп школьников с разным уровнем знаниевои подготовки, мотивации и возрастной специфики для реализации преподавания объектно-ориентированного программирования в учреждении дополнительного образования детей.
-
Разработать структуру и содержание курса по изучению объектно-ориентированного программирования без предварительного изучения структурного программирования в условиях дополнительного образования детей.
-
Разработать методические рекомендации по обучению объектно-ориентированному программированию и провести педагогический эксперимент по выявлению уровня обученносги школьников в условиях дополнительного образования детей.
Методологическую основу исследования составляют работы в области педагогики и психологии (Бабанский Ю. К., Беспалько В. П., Гальперин П. Я., Давыдов В. В., Леонтьев А. Н., Сластёнин В. А., Талызина Н. Ф., Фельдштейн Д. И., Эльконин Д. Б.); вопросы структуры и содержания школьного курса информатики и ИКТ (Бешенков С. А., Кузнецов А. А., Лапчик М. П., Семакин И. Г., Роберт И. В., Угрино-вич Н. Д., Хеннер Е. К. и др.); работы в области системы дополнительного образования детей (Асмолов А. Г., Герасименко С. А., Ермили-на Е. В., Занозина Г. В., Каргина 3. А., Петухов А. Ю., Щетинский Ю. А. и др.); работы в области технологий объектно-ориентированного про-
граммирования (Архангельский А. Я., Бадд Т., Бобровский С. И., Буч Г., Орлов С. А., Угринович Н. Д., Фаронов В. В. и др.).
Для решения поставленных задач использованы следующие методы исследования: анализ работ в области теоретической информатики и педагогики, ресурсов сети Интернет по проблемам объектно-ориентированного программирования; наблюдение, анкетирование, тестирование школьников в системе дополнительного образования детей; выявление проблем анализа результатов обучения объектно-ориентированному программированию в системе дополнительного образования детей; педагогический эксперимент.
Научная новизна и теоретическая значимость состоят в: содержательной адаптации принципов обучения объектно-ориентированному программированию без предварительных знаний алгоритмических конструкций структурного языка с учетом особенностей дополнительного образования детей при формировании групп школьников с разным уровнем знаниевой подготовки, мотивации и возрастной специфики; обосновании и формулировании организационно-методических условий реализации учебного процесса и формирования групп школьников с разным уровнем знаниевой подготовки, мотивации и возрастной специфики для реализации преподавания объектно-ориентированного программирования в учреждении дополнительного образования; выявлении методических подходов к преподаванию объектно-ориентированных языков программирования; формулировании методических подходов к обучению объектно-ориентированному программированию без предварительных знаний алгоритмических конструкций структурного языка и обосновании характерных особенностей реализации учебного процесса в системе дополнительного образования.
Практическая значимость исследования состоит в разработке: структуры и содержания программы курса «Объектно-ориентированное программирование на языке Delphi» без предварительных знаний алгоритмических конструкций структурного языка программирования, ориентированного на обучение в системе дополнительного образования детей; методических рекомендаций по обучению основам структурной парадигмы непосредственно в рамках объектно-ориентированного подхода для усиления визуализации, актуализации экспериментально-исследовательской, информационно-поисковой деятельности, возможности моделирования интересующих школьников процессов и явлений, продуцирования информационного ресурса; учебно-методического пособия по обучению объектно-ориентированному программированию.
Этапы исследования:
Первый этап (2004-2005 гг.): проведен анализ потребностей абитуриентов и студентов младших курсов специальностей «Информатика», «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем» кафедры информатики и методики преподавания информатики Оренбургского государственного педагогического университета по по-
вышению базового уровня подготовки в области объектно-ориентированного программирования; осуществлен теоретический анализ состояния проблемы исследования; определены цель, основные задачи; сформирована гипотеза исследования.
Второй этап (2005-2008 гг.): разработана учебная программа по обучению объектно-ориентированному программированию без предварительного изучения процедурной парадигмы, проведено опытно-экспериментальное обучение по учебному курсу «Объектнс-ориентированное программирование на языке Delphi» в учреждении дополнительного образования детей и на курсах профессиональной переподготовки и повышения квалификации учителей информатики.
Третий этап (2008-2011 гг.): сбор и обработка экспериментальных данных, анализ и обобщение теоретических и практических материалов исследования.
Апробация результатов исследования. Ход и результаты исследования обсуждались на заседаниях кафедры информатики и методики преподавания информатики в Оренбургском государственном педагогическом университете (2007-2011 гг.) и на заседаниях Ученого совета Учреждения РАО «Институт информатизации образования» (2007-2011 гг.), а также выступлений и публикаций материалов на всероссийских научно-практических конференциях («Информационные технологии в образовании» - г. Москва, г. Томск, г. Саратов, г. Ростов-на-Дону (2005-2010 гг.); «Открытый урок» - г. Москва (2005-2007 гг.); «Современное образование: опыт, проблемы и перспективы» - г. Оренбург (2005-2006 гг.); «Информатизация общего, профессионального и дополнительного образования» - г. Оренбург (2004 г.)). Обсуждение методической составляющей образовательных ресурсов обучения школьников, разработанных в ходе исследования, было проведено в рамках курсов повышения квалификации учителей информатики Оренбургской области на сайте государственного учреждения «Региональный центр развития образования» ().
Внедрение результатов исследования в практику: разработаны методические подходы к обучению объектно-ориентированному программированию и внедрены в учебный процесс Областного Дворца творчества детей и молодежи им. В. П. Поляничко г. Оренбурга, МОУ «Александровская средняя общеобразовательная школэ)) Александровского рзионз. Оренбургской области, Ресурсного центра дистанционного обучения г. Гая Оренбургской области, «Учебного центра информационных технологий» Новосибирской области.
Обоснованность и достоверность проведенного исследования, его результатов и выводов обусловлены всесторонним анализом проблемы в ходе разработки ее теоретических положений и методических подходов; опорой на теоретические разработки в области психологии, педагогики, методики преподавания информатики, использования информационных и коммуникационных технологий в обучении; согла-
сованностью полученных выводов с основными положениями современной концепции информатизации образования, а также результатами педагогического эксперимента.
Положения, выносимые на защиту:
-
Теоретические положения, составляющие основу обучения объектно-ориентированному программированию без предварительных знаний алгоритмических конструкций структурного языка, включают: содержательные аспекты структурной парадигмы непосредственно в рамках объектно-ориентированного подхода; принципы обучения; организационно-методические условия реализации учебного процесса и формирования групп школьников с разным уровнем знаниевой подготовки, мотивации и возрастной специфики с учетом характерных особенностей реализации учебного процесса в учреждениях дополнительного образования детей.
-
Реализация методических подходов к преподаванию объектно-ориентированного программирования без предварительного изучения алгоритмических конструкций структурного языка, представленных в виде структуры и содержания обучения, методических рекомендаций, обоснованного сочетания организационных форм и методов обучения, ориентированных на осуществление информационно-поисковой, экспериментально-исследовательской деятельности, обеспечивает формирование знаний и умений в области объектно-ориентированного программирования.
Структура диссертации состоит из введения, двух глав, заключения, списка используемой литературы и приложений.
Принципы обучения объектно-ориентированному программированию в условиях дополнительного образования детей
Под объектно-ориентированным программированием будем понимать методологию программирования, основанную на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определенного класса, а классы образуют иерархию наследования [1.21].
Карделли и Вегнер определяют «язык программирования объектно-ориентированным тогда и только тогда, когда выполняются следующие условия: поддерживаются объекты, то есть абстракции данных, имеющие интерфейс в виде именованных операций и собственные данные, с ограничением доступа к ним; объекты относятся к соответствующим типам (классам); типы (классы) могут наследовать атрибуты супертипов (суперклассов)» [1.192].
Основа на философское понятие «парадигмы» как совокупности теоретических и методологических предпосылок, определяющих конкретное научное исследование, которая воплощается в научной практике на определенном этапе [1.170], позволяет нам понимать под парадигмой объектно-ориентированного программирования направление, акцентированное на работу с объектами по принципам инкапсуляции, наследования и полиморфизма. Учитывая мнение А. Пантейлемонова, считаем объектно-ориентированный подход новой философией программирования, способствующей развитию структурного подхода, но в большей степени соответствующей мышлению человека [1.105]. Согласно позиции ряда исследователей, отмечающих развитие в нашей стране информатики, как науки, в рамках которой осуществляется переход от традиционного структурного метода программирования к объектно-ориентированному (Абрамова 3. В., Зайцева М. А., Калинина Т. Б., Миндоров Н. И. и др.), в настоящее время замечена тенденция все большего изучения объектно-ориентированных языков программирования как в общеобразовательном образовании, так и в дополнительном образовании школьников [1.2, 1.46, 1.62, 1.88]. Переход к объектно-ориентированной парадигме можно считать кардинальным изменением, повлекшим за собой одно из основных направлений - развитие технологии объектно-ориентированного программирования (Л. Ю. Ханипова) [1.177]. Согласимся с мнением О. В. Смирновой в том, что определение объектно-ориентированного языка программирования должно состоять из трех частей: 1) объектно-ориентированное программирование использует в качестве базовых элементов объекты, а не алгоритмы; 2) каждый объект является экземпляром какого-либо определенного класса; 3) классы организованы иерархически [1.149]. В своих исследованиях Петрова Ю. А. отмечает, что объектно-ориентированное программирование занимает центральное место среди парадигм программирования, поскольку большинство современных программных продуктов создано на объектных языках, и что особо важно, данная парадигма более естественна для человека за счет работы с объектами [1.118]. Оптимальность использования объектно-ориентированного программирования обусловлена, по мнению А. Ю. Петухова, организацией исследовательской и самостоятельной деятельности учащихся в процессе обучения [1.119]. Анализ материалов научно-педагогической направленности позволяет выделить подходы к построению структуры и содержания курсов, ориентированных на методические приемы к преподаванию объектно-ориентированного программирования. Анализ сборников нормативных документов на профильном уровне среднего (полного) общего образования по информатике и информационным и коммуникационным технологиям относительно рассмотрения понятий алгоритмизации и программирования, позволяет сделать следующие выводы [1.39,1.162]: 1. Изучение понятий алгоритмизации и программирования направлено на достижение таких целей, как овладение умениями построения логических формул и программ на формальном языке, удовлетворяющих заданному условию; создание программы на языке программирования; развитие алгоритмического мышления, способностей к формализации; приобретение опыта проектной деятельности. 2. Обязательный минимум содержания основных образовательных программ содержит такие базовые понятия информатики и информационных и коммуникационных технологий, как элементы теории алгоритмов; формализация понятия алгоритма; вычислимость; эквивалентность алгоритмических моделей; построение алгоритмов и практические вычисления; язык программирования; типы данных; основные конструкции языка программирования; система программирования; основные этапы разработки программ; разбиение задачи на подзадачи. 3. В требованиях к уровню подготовки выпускников определены знания основных конструкций языка программирования, а также знания свойств алгоритмов и основных алгоритмических конструкций. Совокупность базовых и профильных общеобразовательных учебных предметов определяют состав федерального компонента базисного учебного плана. Элективные учебные предметы являются обязательными учебными предметами по выбору обучающихся из компонента образовательного учреждения. Элективные учебные предметы ориентированы на: - развитие содержания одного из базовых учебных предметов, что позволяет поддерживать изучение смежных учебных предметов на профильном уровне и получать дополнительную подготовку для тех учащихся, которые выбирают этот предмет для сдачи единого государственного экзамена; - «надстройку» профильного учебного предмета, до уровня углубленного изучения; - применение познавательных предметных интересов обучающихся в различных сферах человеческой деятельности. Рассмотрим три поколения базисных учебных планов образовательных учреждений Российской Федерации в аспекте изучения информатики для того, чтобы проследить эволюцию преподавания программирования.
Теоретические условия реализации учебного процесса и формирования групп учащихся объектно-ориентированного программирования в условиях дополнительного образования детей
Личностно-ориентированные технологии обучения и воспитания ставят личность учащегося в центр образовательной системы. Систему функционирования всех компонентов педагогического процесса, построенную на научной основе, запрограммированную во времени и пространстве и приводящую к намеченным результатам называют педагогической (образовательной) технологией [1.142].
При изучении объектно-ориентированного языка программирования каждый ученик преследует определенные цели: интерес к предмету, возможность развития в будущем предпрофессиональной подготовки и пр. Выделим следующие технологии, на наш взгляд, наиболее четко отражающие мотивацию учащихся, представленные в работах таких ученых как В. А. Рыжов, А. В. Корниенко, Д. В. Демидович [1.138]: - информационно-развивающие (когнитивные), ориентированные на овладение большим запасом информации, формирование стройной системы знаний, владение и свободное оперирование знаниями; - ориентированные на развитие мыслительной активности (развивающее, проблемное обучение); - ориентированные на овладение способами профессиональной и учебной деятельности; - личностно-ориентированные, направленные на развитие личности, в частности на формирование активности личности в учебном процессе. Главным успехом личностно-ориентированного подхода считаем обеспечение комфортных, бесконфликтных условий обучения. Углубление и расширение знаний и умений по предмету происходит благодаря проектной деятельности. В качестве одной из инновационных технологий обучения выступает организация метода проектов [1.11, 1.22, 1.50, 1.64, 1.72, 1.74, 1.108, 1.110, 1.152, 1.166, 1.174, 1.182].
В проектной методике в качестве одного из основных результатов считаем развитие познавательных навыков учащихся;, умение ориентироваться в информационном пространстве, развитие критического и творческого мышления, умение увидеть, сформулировать и самостоятельно решить проблему. Эти навыки играют важную роль при обучении объектно-ориентированному языку в дополнительном образовании.
Под проектом будем понимать специально организованный учителем и выполняемый учащимися комплекс действий, направленный на развитие умений учащихся самостоятельно принимать решения и нести ответственность за выбор алгоритма работы. Результатом проектной деятельности будет совместно созданный творческий продукт. Таким образом, метод проектов - педагогическая технология, ориентированная не на интеграцию фактических знаний, а на их применение и приобретение новых, зачастую путем самообразования (Т. Н. Качкина, А. Т. Мустафина, Н. В. Попова). Особо отметим, что метод проектов основывается на постановке социально значимой цели и ее практическом достижении [1.64].
В основу метода проектов вложена идея, составляющая суть понятия «проект», его прагматическую направленность на результат, который получается при решении той или иной практически или теоретически значимой деятельности. Чтобы добиться определенного результата, важно создать педагогические условия, мотивирующие детей «самостоятельно мыслить, находить и решать проблемы, привлекая для этой цели знания из разных областей, способность прогнозировать результаты и возможные последствия разных вариантов решения, умения устанавливать причинно-следственные связи» [1.96].
Метод проектов позволяет решить одну из весьма трудно реализуемых возможностей учебного процесса - развитие интеллекта учащихся в ходе самостоятельной творческой деятельности. Кроме того, он позволяет отойти от авторитарности в обучении, к самостоятельной работе в сочетании с групповой организацией деятельности, что способствует приобретению коммуникативных навыков и умений работы в коллективе. Приобретенный опыт является особенно значимым при обучении объектно-ориентированному языку программирования, так как позволяет будущим программистам оценить работу в команде, воспитывает навыки взаимопомощи.
Также считаем важным компонентом преподавания теорию внешнего и внутреннего результата проектной деятельности, которую выдвигает И. С. Сергеев. Под внешним результатом понимаем способность субъекта обучения увидеть, осмыслить, применить приобретенные навыки в практической деятельности. В нашем случае внешним результатом может быть портфолио учащегося с разработанными им проектными работами. Под портфотю будем понимать коллекцию работ учащегося, всесторонне демонстрирующую не только его учебные результаты, но и усилия, приложенные к их достижению, а также очевидный прогресс в знаниях и умениях учащегося по сравнению с его предыдущими результатами. Внутренний результат становится достоянием учащегося, «соединяя в себе знания и умения, компетенции и ценности» [1.146].
Считаем целесообразным выделение двух основных этапов работы над проектным заданием: создание программного продукта, этап презентации полученных результатов работы над проектом, например, защита проекта (Т. Н. Качкина, А. Т. Мустафина, Н. В. Попова). При создании программного продукта выделим следующие фазы: - постановка задачи (сбор требований и создание прототипа программы); - проектирование (разработка проектной документации); - реализация (создание интерфейсной части программы и написание программного кода); - тестирование (отладка кода и проверка соответствия реализации поставленной задаче) [1.37]. На этапе планирования работы над проектом учащееся и учитель совместно вырабатывают критерии оценивания проекта. Считаем ценным, что во время защиты проектного задания имеется возможность проводить комплексную оценку работы непосредственно самим исполнителем (самим учеником), выполнившим данный проект, а также учащимися группы и педагогом. Критериями оценки могут выступать актуальность и реализация программного продукта, а также сопровождающая документация и умение защитить свою работу перед товарищами.
Методические рекомендации к преподаванию в объектно-ориентированного языка программирования без предварительного обучения структурному языку
Рассмотренные в предыдущей главе организационно-методические условия формирования групп школьников в системе дополнительного образования детей позволяют показать структуру и содержание учебного курса ориентированного на обучение объектно-ориентированному языку программирования. В разделе дано обоснование выбора языка программирования Delphi; представлена структура учебного курса, направленного на обучение основам объектно-ориентированного программирования на языке Delphi без предварительных знаний структурного языка программирования; показана динамика выбора стиля педагогического общения.
Поскольку объектно-ориентированные языки программирования опираются на традиции российского образования при изучении Pascal-ориентированных языков, логически обоснована остановка на языке программирования Object Pascal (Delphi). Основополагающим фактором на этапе выбора, языка программирования является переход к изучению объектно-ориентированного программирования, предполагающего не столько изучение какого-либо конкретного языка, сколько лежащих в его основе концепций и механизмов как таковых. Также весомым значением на этапе выбора языка программирования Delphi является особенность среды объектно-ориентированного программирования, позволяющая с одной стороны, создание достаточно сложных программных продуктов средствами визуального программирования, а с другой - оперативное оценивание ситуации, что активизирует школьников к пониманию и более эффективному усваиванию принципов работы с объектно-ориентированным языком. Одним из главных факторов выбора объектно-ориентированного языка программирования является его наглядный пользовательский интерфейс. Поскольку учебный курс ориентирован на школьников, был выбран программный продукт с интерфейсом создающим комфортные условия для пользователей [1.36]. Благодаря объектно-ориентированному подходу произошел переход на более качественный уровень разработки графического интерфейса пользователя [1.117].
Опыт показывает, что парадигма объектно-ориентированного программирования для решения технических задач не вызывает особых трудностей у обучающихся, потому что алгоритм их действий приближен к бытовому уровню общения. Обучение данной парадигме проявляет эффект «ситуации успеха» у каждого из учеников. Практика показывает, что новички в информатике (начинающие в освоении принципов построения программ) способны воспринимать основные идеи объектно-ориентированного программирования более адекватно, по сравнению с теми, кто был знаком с основами и принципами построения алгоритмов решения задач в школьном курсе информатики. Предварительная осведомленность мешает их четкой ориентации на структурную парадигму программирования. Данной точки зрения придерживаются ряд зарубежных исследователей (М. Коллинг, Б. Строуструп), утверждая, что у учащихся не возникает проблем в логике мышления, если начинать обучение программированию с объектно-ориентированного подхода, а после этого переходить к изучению более сложных алгоритмов структурного программирования. В противном случае, часто применяемом в отечественной школе, переход от структурного программирования к мышлению в объектно-ориентированном ключе требует значительных временных затрат [1.195, 1.197].
Разработанный в рамках нашего исследования учебный курс основывается на методике обучения объектно-ориентированному программированию без предварительных знаний алгоритмических конструкций структурного языка. В этом случае, стандартные алгоритмические конструкции (ветвление, цикл) педагог дополнительного образования объясняет с помощью примеров работы с объектами, что способствует усилению визуализации. Структура учебного курса должна быть основана на трех ключевых модулях: 1) лекционные материалы; 2) лабораторные практикумы; 3) методические рекомендации. Каждой теме теоретического раздела должна соответствовать лабораторная работа, предназначенная для закрепления полученных теоретических сведений на практике. Практические задания должны содержать базовые задания и предложение с методическими рекомендациями по разработке индивидуального мини-проекта на интересующую ученика тему с целью закрепления полученных знаний, являющихся обязательным минимумом для выполнения каждым школьником. Кроме того, неотъемлемой частью учебного курса является раздел с заданиями повышенной сложности.
Опыт ведущих исследователей, посвященный объектно-ориентированному программированию (А. Я. Архангельский, Т. Бадд, Г. Буч, С. И. Бобровский, В. В. Фаронов, Н. Д. Угринович и др.) позволяет взять за основу построения учебной программы направления, формирующие у школьников учебной группы: - представления об основных принципах работы в среде Delphi; - практические навыки работы со свойствами, событиями и методами объектов; - навыки разработки программных проектов и оформление основной документации к ним; - способность к самостоятельной разработке новых компонентов и изучению возможностей работы с новыми классами объектов. Принципиальной необходимостью становится определение структуры и содержания учебной программы курса по обучению основам объектно-ориентированного программирования на языке Delphi.
Организация и условия проведения экспериментального исследования по реализации учебного курса «Объектно-ориентированное программирование на языке Delphi»
Особое внимание уделяем рассмотрению массивов, поскольку в основном школьном курсе математики не вводится понятие матрицы, учащиеся «безынициативной» и «социально-ориентированной» групп с трудом осваивают данную структуру. Для наглядности работы с массивами помогают компоненты классов TStringGrid, что позволяет визуально представить себе этот тип данных. А доведенные до автоматизма навыки работы с циклическими алгоритмами позволяют с легкостью освоить процедуры инициализации, вывода и работы с массивами. Трудности возникают у ряда учеников при выводе результатов решения задачи. В этом случае автором учебного курса предложена следующая методическая находка: предлагается разделить задачи работы с массивами на две основные группы - «заменить» и «найти». Задачи первого типа предполагают изменение всех или некоторых элементов матрицы, в результате решения необходимо вывести получившийся массив на экран. Задачи типа «найти» не требуют вывода всей матрицы в ответе.
Особо подчеркнем методику проведения проверочных и контрольных занятий. Как говорилось ранее, особенностью разработанного курса является оценивание выигрышных и не достаточно разработанных моментов программных проектов. Благодаря системе дополнительного образования, балльная система как таковая не используется. Это способствует благоприятной психологической атмосфере на занятиях, поскольку исключается боязнь неудовлетворительных оценок.
На втором году обучения важное значение уделено притртам разработки учебных проектов, основанных на технологиях разработки программных продуктов. Педагог акцентирует внимание школьников, с одной стороны, на дизайне и удобстве пользовательского интерфейса, с другой- - на процессе создания алгоритма действий для выполнения программистом. В условиях проектной деятельности алгоритм расширялся и уточнялся, но его методологическое предназначение оставалась неизменным. Построенный алгоритм является отправной точкой проектирования. Далее проходит обсуждение плана реализации интерфейсной части проекта. Публичное обсуждение предложенных алгоритмов и демонстрация интерфейсной части мотивирует школьников к развитию рефлексивных умений, умению обосновать собственный выбор. Затем учащиеся, анализируя предложения и пожелания педагога и товарищей по учебной группе, оценивают ситуацию, реагируют на конструктивные пожелания и самостоятельно принимают решения по совершенствованию индивидуальных проектов. При изучение палитры представленных объектов перед школьниками ставится выбор по использованию того или иного класса объектов, у них появляется возможность реализовывать собственные компоненты. Учащиеся при координации педагога выстраивают индивидуальные образовательные траектории. Педагог выступает в качестве консультанта-тьютора.
Таким образом, интеллектуальный прогресс в процессе освоения объектно-ориентированного программирования не вызывает сомнения. Ярко выраженным примером тому, служит использование простейших алгоритмов для создания проектной работы учащихся первого года обучения, и более продвинутые и практико-ориентированные — на втором году обучения. Например, типичными проектными задачами школьников первого года обучения являются справочники по различным областям знаний (программированию, математике, истории и т.д.), тестирующие программы для проверки знаний по школьным дисциплинам. Второй год обучения, характерен созданием прикладных программных продуктов, носящих развлекательный и практический характер. Школьники «безынициативной» микрогруппы, в основном, использовали готовые шаблоны для создания проектных заданий, рассмотренные педагогом. «Социально-ориентированная» микрогруппа проявляет больший интерес к усовершенствованию рассмотренных теоретических алгоритмов, и стараются найти практическую направленность для созданного программного продукта. «Творцы» подходят к выбору проектной работы с максимальным творческим подъемом и практико-ориентированностью. Их программные продукты, как правило, находят свое применение среди друзей (обмен программами-розыгрышами), родителей (программный продукт сведения отчетов продаж для индивидуального предпринимателя) и учителей школьных дисциплин (тестовые программы для контроля знаний разных уровней сложности).
В данном разделе диссертационного исследования нами были выделены принципиальные методические аспекты преподавания учебного курса на примере «Объектно-ориентированное программирование на языке Delphi» (введение основных понятий объектно-ориентированного программирования; общий алгоритм решения математической задачи, особенности; обучение основным алгоритмическим конструкциям в опоре на работу с конкретными объектами; обучение операторам цикла совместно с изучением строкового типа данных и др.).
