Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. ВОПРОСЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЯ В ПЕДВУЗАХ И СРЕДНИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЯХ КУБЫ 12
1.1. Состояние преподавания програіширования в педвузах и школах Кубы .2
І.І.І. Состояние и структура народного образования Кубы 12
1.1.2. Принципы и цели введения вычислительной техники в образование 19
1.1.3. Анализ эволюции информатики как научной дисциплины и современное состояние её внедрения в образование 22
1,2 Учебные планы по программированию в высших и средних учебных заведениях промышленно-развитых западных стран и СССР 29
1.3. Основные задачи по совершенствованию курсов
программирования в педагогических вузах Кубы
ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА ОСНОВНЫХ аСПЕКТОВ СОДЕРЖАНИЯ И МЕТОДИКИ ПРЕПОДАВАНИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЯ В ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ВУЗАХ КУБЫ 49
2.1» Теоретический курс программирования 50
2.2. Практический курс программирования 62
2.3. Система семинарских занятий и лабораторных работ 73
2*4. Организация практики на вычислительном центре 84
2.5. Техническое обеспечение курсов программирования 93
2.5.1. Краткая характеристика системы мини ЭВМ CID-300 93
2.5.2. Программное обеспечение 95
2.5.3. Организация работы студентов 101
2.6. Система спецкурсов и спецсеминаров по программированию. Тематика курсовых и дипломных работ 102
2.7. Специфика заочного обучения 109
2.8. Эксперимент П5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 139
- Состояние преподавания програіширования в педвузах и школах Кубы
- Теоретический курс программирования
- Практический курс программирования
Введение к работе
Коммунистическая партия и правительство Кубы, опираясь на опыт СССР и других стран социалистического содружества, на всех этапах развития социалистического общества уделяют большое внимание всеобщему образованию, так как общеобразовательная школа призвана сыграть важную роль в формировании нового всесторонне развитого человека, в котором гармонически сочетаются духовное богатство с физической красотой человека, беспредельно преданного социалистической Родине и своему народу, активного участника коммунистического строительства.
Задача повышения качества обучения учащихся и эффективности педагогического труда, оптимизации организации и методов обучения в системе народного образования является актуальной задачей как для каждой социалистической страны, так и для содружества социалистических государств в целом»
В настоящее время, в условиях научно-технического прогресса, общество требует от школы подготовки активных строителей коммунизма, способных ориентироваться в быстро меняющейся операционной обстановке, требующей от каждого участника общественного производства не просто усвоения определенной суммы знаний, но и умения совершенствоваться в процессе их приобретения, чтобы постоянно быть на уровне соответствующего этапа развития научно-технической революции. Это было со всей ясностью высказано еще на ХХУ съезде советских коммунистов: "В современных условиях, когда объем необходимых человеку знаний резко и быстро возрастает, уже невозможно делать главную ставку на усвоение определенной суммы фактов. Важно прививать умение самостоятельно пополнять свои знания, ориентироваться в стремительном потоке научной и политической инфор-
нации" tI.I Л . А в отчетном докладе Центрального Комитета КПСС ХХУІ съезду Коммунистической партии Советского Союза отмечено: "Главное сегодня в том, чтобы повысить качество обучения, трудового и нравственного воспитания в школе, изжить формализм в оценке результатов труда учителей и учащихся, на деле укрепить связь обучения с жизнью, улучшить подготовку школьников к общественно полезному труду. Решающая роль здесь, конечно, принадлежит учителю. Не следует скупиться на внимание к его труду, быту, повышению квалификации. Но и требования к его работе возрастают" t1*21
Задача совершенствования учебного процесса для Республики Куба является столь же актуальной. В материалах 1-го съезда Коммунистической партии Кубы эта задача была сформулирована следующим образом: "Государственные организации, занимающиеся вопросами образования, вместе с общественными и массовыми организациями, ... будут вести напряженную работу, направленную на то, чтобы учащиеся наилучшим образом усваивали все, что дают школы и другие учебные заведения, а также чтобы выпускники имели высокий уровень подготовки ... Постепенно повысятся научно-технические требования в наших учебных заведениях различного уровня с одновременным расширением и совершенствованием технической оснащенности учебного процесса и материальной базы" Li.81 Кроме того, в резолюции "О политике в области образования", принятой на том же съезде, отмечается: "... необходимо повышать технический и научный уровень преподавания во всех учебных заведениях, расширять и улучшать учебно-техническое оснащение и всю материальную базу обучения, а также добиваться рационального использования имеющегося оборудования" [1.6] . Важность этих установок и на современном этапе строительства социализма в нашей стране была подтверждена II съездом Коммунистической партии Кубы, состоявшимся в декабре 1980 г. [1.7] .
«» 6 —
В своем докладе на I съезде Коммунистической партии Кубы первый секретарь Центрального Комитета КП Кубы товарищ Фидель Кастро подчеркивал достигнутые успехи в развитии системы образования в период после революции и поставил задачи на следующие годы* Эти задачи обусловлены быстрым развитием науки и техники, характерным для нашего века, постоянным увеличением сложности научных и инженерных задач, для решения которых нужно овладевать знаниями, объем которых постоянно увеличивается.
Однако, увеличение времени на обучение с целью овладеть этими знаниями не рекомендуется и не может считаться выходом из такой ситуации, поэтому один из путей достижения этой цели - повышение эффективности учебно-воспитательного процесса и управления обучением с использованием как научных методов, так и мощных средств автоматизации обработки информации (ЭВМ)* Особу важность имеют эти вопросы на новом этапе развития образования на Кубе,
В своем выступлении на церемонии, посвященной XXXI годовщине нападения на казарму Монкада, первый секретарь ЦК КП Кубы товарищ Фидель Кастро отметил, что качество университетского образования и образования всех уровней улучшается, но этим нельзя довольствоваться, так как еще многое предстоит сделать. Очень важно уделять большое внимание использованию вычислительной техники, для чего нужно подготовить учителей, так как в будущем невозможно будет управлять чем-либо без использования ЭВМ. Индустриальное и социальное развитие требует развития производства вычислительной техники, которая имеет очень важное значение во всех отношениях [І.І0]
В общем, насчитывается четыре основные сферы, которые охватывают проблематику введения ЭВМ в образование:
ЭВМ как объект изучения;
ЭВМ как средство обучения и контроля знаний;
.» 7 -
ЭВМ как инструмент исследования;
ЭВМ как средство обеспечения задач управления и планирования образования на различных уровнях 11.121
Каждая из этих 4-х сфер применения ЭВМ в образовании решает свои конкретные задачи, которые преследуют только одну цель: обучение согласно с современными потребностями науки и техники. Все перечисленные сферы применения ЭВМ направлены на решение задачи повышения эффективности обучения на каждом уровне управления образованием (начиная от управления обучением одного ученика до уровня управления всей системой образования, взятой в своей совокупности) .
В нашей работе мы имеем дело с первыми двумя сферами, именно, ЭВМ как объект изучения и ЭВМ как средство обучения и контроля знаний*
На современном этапе развития науки и техники, каждый, кто занят в различных сферах народного хозяйства, нуждается в применении вычислительной техники в своей профессиональной деятельности. Поэтому каждый специалист должен овладеть, в той или другой мере, современными методами алгоритмизации и программирования* Только в этом случае будет возможно широкое и массовое внедрение вычислительной техники во все отрасли национальной экономики*
Чтобы решить задачу подготовки массового пользователя ЭВМ, сотрудники системы образования должны решать сложные организационные и научные проблемы, касающиеся обеспечения последовательного и поэтапного освоения методов и навыков использования ЭВМ в своей жизни и работе со стороны нового поколения.
Кроме того, нужно иметь в виду следующее: если сейчас между пользователем и ЭВМ находятся операторы и программисты, то в недалеком будущем будет иметь место прямая связь: пользователь-ЭВМ,
- 8 -а также одновременная работа многих пользователей на этих машинах* Развитие вычислительной техники предвидит эти тенденции, которые, в совокупности с расширением использования современной вычислительной техники во всех отраслях национальной экономики и администрации, заставляют сотрудников образования беспокоиться о массовой подготовке людей со знаниями в этой сфере*
Использование ЭВМ в качестве средства обучения является второй формой применения» Решение этой проблемы позволит использовать более полно факторы эффективности обучения, а также его индивидуальный характер в условиях коллективной аудитории, самостоятельность учащихся, интенсивность учебного процесса, оперативность обработки и использования информации в процессе обучения. Такое применение ЭВМ дает возможность повысить продуктивность работы преподавателя в организации и планировании учебно-воспитательного процесса*
Внедрение ЭВМ в образование (компьютеризация образования)« а также решение задачи подготовки массового пользователя ЭВМ (обеспечение всеобщей компьютерной грамотности ) потребует от учителей, прежде всего, учителей-математиков серьезных и глубоких знаний и умений по использованию современной вычислительной техники в учебном процессе школы. Из этого вытекает, что перед педвузами Кубы стоит ответственная задача по подготовке учителей, владеющих такими знаниями.
Вышесказанное определило актуальность проблемы настоящего исследования - совершенствование содержания и методики преподавания программирования в педвузах Кубы с целью усиления профессиональной подготовки будущих учителей математики к пониманию возможностей ЭВМ и использованию их в учебном процессе.
Актуальность проблемы исследования становится особенно ясной
- 9 -в связи с реформой общеобразовательной средней и профессиональной школы, которая проводится в Советском Союзе и в которой самое серьезное внимание уделено вопросам внедрения вычислительной техники в учебный процесс школы. Аналогичные вопросы весьма важны на сов» ременном этапе и для Кубы.
В связи с исследованием указанной проблемы была поставлена цель разработать для педвузов Кубы содержание двух новых синхронных курсов программирования - теоретического и практического, систему лабораторных работ и семинарских занятий по этим курсам, а также предложения по организации системы спецкурсов и спецсеминаров, тематику курсовых и дипломных работ по программированию и соответствующие методические рекомендации.
При этом было необходимо остаться в рамках того лимита времени, которое сейчас отводится учебными планами педвузов Кубы на действующий курс "Вычислительная математика и программирование".
В процессе исследования проблемы совершенствования преподавания программирования в педвузах Кубы решались следующие задачи;
I» Определялось состояние исследуемой проблемы на Кубе, в Советском Союзе и в промытленно-развитых западных странах.
Изучалась возможность применения идей и методов структурного программирования для конструирования алгоритмов с целью повышения общеобразовательной значимости курсов программирования в педвузах Кубы.
Разрабатывалась теоретическая концепция двух синхронных курсов программирования - теоретического и практического, а также соответствующей им системы семинарских занятий и лабораторных работ.
4» Разрабатывались методические материалы и рекомендации по преподаванию курсов программирования (программы курсов, схемы син-
- 10 -хронности, система задач для лабораторных работ п семинарских занятий, система спецкурсов-спецсеминаров, тематика курсовых и дипломных работ, предложения по организации практики студентов на вычислительном центре).
При решении этих задач использовались следующие методы;
изучение кубинских и советских партийных и правительственных документов по вопросам образования и применения вычислительной техники;
анализ и обобщение научно-методических исследований, связанных с преподаванием программирования в педвузе и школе ;
изучение и использование опыта преподавания программирования в педвузах Советского Союза?
беседы с преподавателями> ведущими курс "Вычислительная математика и программирование" в различных педвузах Кубы;
использование личного опыта автора по проведению курса "Вычислительная математика и программирование" в Высшем педагогическом институте г.Пинар дель Рио в период с 1977 г* по настоящее время; -
педагогический эксперимент.
Научная новизна исследования. Вопросам преподавания программирования в педвузах и школах в Советском Союзе посвящен целый ряд диссертационных исследований: В.М.Монахова (1963, 1973), И.Н.Антипова (1970,1988), С.СМинаевой (1971), М.ПЛапчика (1974), В.П.Кацевой (1976), Н.Б.Бальцюк (1973), М.К.Саградяна (1981), А,А.Абдукадырова (1983) и др. По соответствующей тематике на Кубе имеется диссертационная работа Круаньяс Соспедра Хайме (1982), посвященная вопросам применения автоматизированных обучающих, систем, построенных на базе мини-ЭВМ типа СІВ , в школах по призванию. Диссертационные работы, посвященные методике преподавания
«II -
программирования в педвузах Кубы, автору не известны.
Таким образом настоящее диссертационное исследование является первой работой, призванной заполнить пробел в вопросах методики преподавания программирования в педвузах Кубы. В нем впервые предложена концепция двух параллельных курсов программирования (теоретического и практического) для педвузов Кубы и разработана схема синхронности проведения этих курсов и соответствующих семинарских занятий и лабораторных работ*
Практическая значимость исследования состоит в том, что разработанные курсы программирования вместе с системой семинарских занятий и лабораторных работ имеют общеобразовательную направленность и способствуют совершенствованию профессиональной подготовки студентов педвузов к пониманию возможностей современной вычислительной техники и использованию ее в учебном процессе школ Кубы.
Апробация работы. Основное содержание диссертационной работы доложено на заседаниях кафедры алгебры-геометрии-методики преподавания математики Высшего педагогического института г.Пинар дель Рио (Пинар дель Рио, 1982-1983 гг.), на кафедрах вычислительной математики и программирования и методики преподавания математики МГПИ им.В.И.Ленина (Москва, 1983-1984 гг.).
Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в двух печатных работах.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, двух глав, заключения, списка использованной литературы и двух приложений.
Состояние преподавания програіширования в педвузах и школах Кубы
К началу 70-х годов на Кубе завершился второй этап становления системы народного образования. На протяжении десятилетия с начала 60-х годов Коммунистическая партия и Революционное правительство Кубы прилагали огромные усилия для преодоления отсталости в этой области. Происходила коренная перестройка, интенсивный рост и расширение национальной системы образования, сопровождавшиеся активными поисками новых форм и методов. К концу периода сформировались все элементы, характерные для нынешней системы образования [2.17] .
Система современного школьного образования выглядит так: дошкольное обучение; начальная школа - 1-6 й классы; неполная средняя школа - 7-9-й классы; полная средняя школа - 10-12-й классы.
Начальное образование (I ступень) продолжается б лет и делится на два цикла: первый - с 1-го по 4-й класс, второй - с 5-го по 6-й класс. Целью первого цикла является дать начальную подготовку для последующего систематического получения знаний. В классах второго цикла начинается более глубокое и систематическое изучение основ наук, продолжающееся до окончания обучения. Общее среднее образование длится 6 лет и разделяется также на два цикла, охватывающие соответственно среднюю школу П ступени (7-9-й классы), которая дает неполное среднее образование, и среднюю школу Ш ступени (10-12-й классы), которая дает полное среднее образование. Дневная общеобразовательная политехническая трудовая школа является основным типом учебного заведения.
В последние годы созданы профессиональные средние школы, получившие название школ по призванию. Перед этими школами ставятся задачи: максимально развивать призвание, интересы учащихся к тем отраслям науки и техники, которые особенно необходимы для народного хозяйства Кубы; способствовать гармоническому развитию молодежи, привлекая ее к участию в мероприятиях учебного, производственного и политехнического, культурного, спортивного характера и во всех других, помогающих формированию личности социалистического общества } развивать склонность к исследовательской деятельности; воспитывать у молодежи сознательное отношение к технике; формировать чувство ответственности перед обществом.
В школы по призванию общего профиля принимаются выпускники начальных школ и учащиеся 7-11-х классов обычных школ по направлениям муниципальных управлений образования при условии, что они имеют не менее 85 баллов успеваемости (что приблизительно приравнивается к 4,5 балла по 5-балльной системе).
Существуют семь школ по призванию, имеющих в своем составе 7-12-е классы, которые располагаются в новых типовых школьных комплексах, количество учащихся в них - от 3 тыс. до 4,6 тыс. Эти школы находятся в столицах провинций (по старому административному распределению) страны. имена школы место нахождения (город)
1« Фридрих Энгельс —— Пинар дель Рио
2. В.И.Ленин — Гавана
З» Карл-іМаркс ————— Матанзас
4. Эрнесто Че Гевара — Вия Клара
5« Максимо Гомес ?— Камагуей
6. Хосе Марій — Ольгин
7. Аніонно Масео Сантьяго де Куба
Образцовой школой такого типа является школа-интернат им.В.И.
Ленина, торжественное открытие которой состоялось в январе 1974 г. В школьном городке площадью 70 га расположены 24 здания, в которых размещены 68 аудиторий, 14 физических, 10 химических, 13 биологических, 8 лингафонных кабинетов, 3 мастерские производственного обучения, 2 лекционных зала, актовый зал, телестудия, вычислительный центр, 7 залов для собраний. При школе имеются два олимпийских бассейна, 10 площадок для волейбола и баскетбола, стадион с футбольным полем и т.д.
Школа имеет учебно-производственную базу: производственный цех по сборке транзисторных приемников типа ВЭ, фабрику по сборке портативных счетных машинок, мастерскую по производству батареек для транзисторных приемников, производственный участок по сборке телевизионных антенн, лабораторию электроники по сборке и наладке цифровых вычислительных машин типа CID 201-В, мастерские по изготовлению спортивного инвентаря В 1970/71 учебном году в сельских районах ряда провинций были открыты первые учебные заведения нового типа - "школы в поле".
"Школы в поле" - принципиально новый тип общеобразовательных школ, созданный кубинской революцией. Каждая такая школа представляет собой среднее учебное заведение, в основном П и Ш ступени, где школьники одновременно учатся и выполняют сельскохозяйственные работы.
В последние годы происходили и качественные изменения в высшем -образовании. Они характеризовались созданием новых факультетов и расширением числа специальностей, необходимых для различных областей народного хозяйства страны, совершенствованием учебных планов и программ, учебного процесса, укреплением и постоянным расширением связи университетов с промышленными и сельскохозяйственными предприятиями, созданием системы подготовки и повышения квалификации учительских кадров, преподавательского состава для высших учебных заведений, организацией научно-исследовательских центров в университетах и, наконец, совершенствованием планирования в деле подготовки специалистов с высшим образованием.
Теоретический курс программирования
В настоящее время во всем мире отмечается тенденция к более эффективному использованию вычислительной техники в учебном процессе общеобразовательной школы и вуза, В этой связи необходимо отметить, что как в СССР, так и на Кубе единый курс "Вычислительная математика и программирование" в педагогических вузах уже не соответствует этой тенденции. Поэтому он заменяется двумя самостоятельными курсами - в одном изучается собственно вычислительная математика, а в другом - вычислительная техника и программирование [бЛ1] , Такое разделение должно спосо сотвовать более эффективному изучению не только программирования, но и современной вычислительной техники, В этой связи предлагаемое в настоящей работе разделение курса программирования на теоретический и практический также направлено на достижение этой цели. Такое разделение позволит в каждом курсе сосредоточить внимание на наиболее важных теоретических или практических вопросах и разгрузить каждый курс от излишних технических деталей Кроме того предлагаемое разделение курсов позволит каждому педвузу более свободно определять собственные рабочие планы каждого курса в зависимости от технического, методического и кадрового обеспечения, имеющегося в его распоряжении. При этом важно отметить, что материал обоих курсов удается уложить в рамки того времени, которое сейчас отводится на изучение раздела "Программирование" существующего курса "Вычислительная математика и программирование" для педвузов.
Эффективное изучение материала обоих курсов программирования во многом будет определяться тем, насколько согласованно будут проводиться эти курсы. Поэтому очень важно разработать схему сихрон - 50 -ности проведения этих курсов, которая бы учитывала не только согласованное чтение лекций, но и синхронное с лекциями проведение семинарских занятий и лабораторных работ по соответствующим разделам курсов. Одна из возможных схем синхронности разработана и предложена в настоящей работе.
В соответствии с вышесказанным во второй главе рассматривается содержание теоретического и практического курсов и методические вопросы их изучения. Кроме того в этой главе рассматриваются вопросы технического обеспечения курсов, система спецкурсов и спецсеминаров, организация практики на вычислительном центре, специфика заочного обучения, а также обсуждаются результаты экспериментальной работы,
Теоретический курс программирования. В этом параграфе рассматривается программа теоретического курса программирования с разбивкой по темам с указанием часов, а также дается краткое содержание каждой темы этого курса и их описание. Программа теоретического курса программирования.
Тема I. Введение. Понятие об ЭВМ и принципах ее функционирования. Тема 2. Алгоритмы, Способы записи алгоритмов. Основные принципы конструирования. Структуры. Блок-схемы. Тема 3. Основы архитектуры ЭВМ и их программного обеспечения. Тема 4. ЭВМ и общество. Краткое содержание тем теоретического курса.
Практический курс программирования
На аналогичных примерах студентам показываются преимущества записи структурированных алгоритмов, а псевдокод выступает в качестве удобного средства записи таких алгоритмов, особенно при формулировании алгоритма по принципу "сверху-вниз".
Третья тема является как бы расширением первой. В ней изучается не просто ЭВМ как отдельное средство вычисления, а все крупномасштабные компоненты компьютерной системы, их функции и взаимодействие. При этом рассматривается последовательность выборки команд, передача данных, управление основной памятью и устройствами ввода/ вывода. Также рассматриваются основные компоненты программного обес печения, включая супервизор, монитор, загрузчик, компиляторы, ассемблеры и т.д. Объясняется взаимосвязь операционных систем с аппаратурой ЭВМ. Заканчивается эта тема изучением понятия виртуальной машины.
Цели этой темы следующие:
а) изучить организацию и структуру главных элементов компьютерной аппаратуры,
б) понять механику передачи информации и управления в рамках цифровых вычислительных систем,
в) ввести студентов в организацию программного обеспечения ЭВМ и взаимодействия его с аппаратурой При изучении материала этой темы главное внимание уделяется изучению теоретических понятий, а не отдельных случаев. Следует четко охарактеризовать взаимосвязь между операционными системами и архитектурой ЭВМ. Объединение этих моментов на ранней стадии обучения особенно важно, так как влияние архитектуры компьютера на программное (математическое) обеспечение давно признано. Кроме того, современные вычислительные системы представляют "сплав" операционных систем и аппаратуры ЭВМ.
Важно показать студентам различные типы ЭВМ и особенности их архитектуры В частности в связи с широким распространением мини-ЭВМ и персональных компьютеров необходимо отметить основные особенности этих типов ЭВМ, отнеся технические детали их изучения на практический курс.
Материал теоретического курса заканчивается изучением темы "ЭВМ и общество".
В данной теме рассматриваются различные типы ЭВМ и их при 62 -менение. Здесь надо показать студентам, что ЭВМ появились для решения сложных научных, инженерных, экономических, исследовательских задач и т.д., а также как ЭВМ пришли на помощь человеку в решении таких задач, которые неразрешимы без ЭВМ.
Материал этой темы может иметь общий характер и охватывать ряд проблем, связанных с компьютерами или более глубоко рассматривать одну определенную проблему, например, вопросы образования, с применением компьютеров.
Также целесообразно познакомить студентов с некоторыми важными областями применения ЭВМ, такими как наука, экономика, медицина, военное дело и т.п.
Основной целью этой темы является знакомство студентов с той ролью, которую играет ЭВМ в развитии всех отраслей науки и техники и как это влияет на улучшение жизни самого человека, создавшего и управляющего ЭВМ.
Изучение всего материала теоретического курса дает студентам, будущим учителям математики, общие теоретические сведения об ЭВМ, о достоинствах ее применения в науке и технике, а также о методах составления и описания алгоритмов для решения своих учебных задач, развивая при этом их навыки и умения при решении задач на практических занятиях.
Кроме того изучение этого материала создает у студентов определенную компьютерную культуру, которая необходима им для их профессии в современных условиях НТР.
