Исследование готовности учителей информатики к изучению визуального программирования в рамках дополнительного образования

Введение. Развитие профессиональных навыков педагога в современных условиях обеспечивается использованием на практике возможностей инновационных IT-технологий. С одной стороны, цифровые технологии позволяют вывести учебный процесс на более высокий качественный уровень, с другой стороны, они предлагают новые эффективные решения педагогических задач. Использование текстовых редакторов и электронных таблиц в настоящее время является повседневной практикой педагога, однако, большинство учителей не используют, а иногда даже не знают о наличии дополнительного функционала этих программных продуктов. Текстовые редакторы и электронные таблицы имеют встроенные средства визуального программирования (например, Visual Basic of Applications – VBA), применение которых должно составлять неотъемлемую часть профессиональной работы учителя информатики. Навыки визуального программирования позволяют создавать собственные программные системы демонстрирующего, обучающего, тестирующего и контролирующего характера. Знание технологии визуального программирования позволяет модифицировать имеющиеся программные системы, адаптировать их под собственные нужды. Эта возможность визуального программирования предлагает педагогу реализовать свой творческий потенциал, разрабатывать наборы авторских материалов. Кроме того, реализация принципа непрерывного образования предполагает конструирование дистанционных ресурсов, разработка которых возможна на основе визуального программирования. В этом случае учитель информатики выступает как организатор применения IT-технологий в образовании. Однако обращение учителя информатики к технологии визуального программирования чаще всего происходит на уровне работы со школьниками старших классов в рамках профильного обучения, что, безусловно, не отражает все направления использования этого инструмента.

Простота формирования оконных форм и элементов интерфейса, использование стандартных конструкций языка программирования, известных учителю информатики, раскрывающиеся возможности применения допускают включение средств визуального программирования в систему повышения квалификации пе- дагогических работников, в частности учителей информатики. Наличие средств визуального программирования в текстовых редакторах и электронных таблицах определяют возникающее противоречие между имеющимися дидактическими возможностями средств визуального программирования и недостаточностью методического обеспечения использования этих возможностей в профессиональной практике педагога. Указанное противоречие определяет проблему исследования: как расширить профессиональные умения и навыки учителя информатики за счет применения средств визуального программирования в педагогической деятельности.

Актуальность определяется необходимостью разработки технологии применения визуального программирования в профессиональной деятельности учителей информатики, направленной на достижение поставленных педагогических целей и расширяющей систему повышения квалификации учителей.

Цель исследования состоит в определении готовности учителей информатики к изучению методики применения визуального программирования в профессиональной деятельности учителей информатики.

Обзор литературы

Проблеме цифровизации образования посвящено достаточно много исследований российских ученых. Так, И. В. Воинова [1], Л. А. Сафонова [1], С. И. Проценко [2] выделяют концепцию формирования цифровой компетенции будущего учителя математики и информатики, позволяющую не только использовать, но и создавать собственные цифровые ресурсы. Сформулирована компетенция учителя, которая обеспечивает формирование навыков использования различных цифровых ресурсов и технологий с целью активизации учебнопознавательной деятельности учащихся. А. И. Архипова [3; 4] и Е. А. Пичкуренко [5] разработали элементы компьютерной дидактики, предполагающей использование авторских цифровых продуктов на уроках. Модели компьютерной дидактики, являясь интеграцией инновационных педагогических технологий и современных IT-технологий, а также лежащие в основе технологического учебника нового поколения, призваны решать задачи информатизации образования. Перечисленные иссле- дования акцентируют внимание на необходимость овладения новыми информационными технологиями учителем, повсеместное использование возможностей этих технологий в педагогической деятельности.

В работах Т. А. Бороненко [6], Т. Г. Везиро-ва [7; 8], А. А. Вербицкого [9], И. В. Роберт [10; 11] подчеркивается значимость формирования цифровых навыков современного учителя, указывается направления их использования в профессиональной деятельности, выявляются составляющие цифровой компетенции учителя, определяется недостаточность подготовки учителя к сознательному использованию компьютерных технологий на практике. Авторы отмечают противоречие между востребованностью педагогов, обладающих цифровой компетентностью и их недостаточной подготовкой в сфере применения цифровых технологий в педагогической практике. Формирование цифровой компетентности предлагается выполнять, в том числе в рамках программ повышения квалификации и профессиональной подготовки учителей, поддерживающих непрерывное образование. Определяются средства формирования цифровой компетентности учителей, выражающиеся в совершенствовании методической подготовки, трансформации образования в цифровую среду. Анализ исследований раскрывает непрерывную необходимость в модернизации системы повышения квалификации учителей, включения в ее содержание новых цифровых технологий.

Вопросам обновления содержания, форм и методов обучения программированию, необходимости включения в курс информатики визуального программирования посвящены исследования В. В. Лаптева [12], М. В. Швецкого [12], В. А. Касторновой [13‒14]. Авторы раскрывают различные аспекты методики преподавания визуального программирования, выделяют направления применения визуального программирования в школьном образовании и деятельности педагога. Указанные исследования рассматривают широкое поле средств и сред визуального программирования. Однако знакомство с технологией визуального программирования для учителей можно упростить, используя соответствующие конструкции в рамках текстовых и табличных процессоров, предложить к ознакомлению наборы готовых макросов, модификация которых поможет сформировать навыки визуального программирования. Необходимо структурировать набор отдельных задач применения визуального программирования и показать способы их решения, раскрыть возможность использования макросов при выполнении не только учебных задач, но и задач профессиональной деятельности педагога. Под макросом визуального программирования в соответствии с общепринятым определением мы понимаем набор записанных инструкций языка программирования, которые сообщают программе (текстовому редактору или электронным таблицам) о выполнение некоторой последовательности действий.

Методология (материалы и методы)

Цифровизация образования предполагает, с одной стороны, умение современного педагога адаптировать цифровые технологии к решению педагогических задач, с другой стороны, на уроках информатики учащиеся должны получать информацию об инновационных компьютерных технологиях и способах их применения на практике. Одной из подобных цифровых технологий является визуальное программирование. Обладая навыками традиционного программирования, и учитель информатики, и учащийся могут расширить свои знания в области программирования в направлении разработки качественных интерфейсов. Современные проекты основаны на множествах международных стандартов и регламентов, использование конструкций визуального программирования позволяет соответствовать этим стандартам в области конструирования интерфейсов. Следовательно, знакомство школьников с визуальными механизмами помогает закладывать навыки качественной разработки программных проектов. Средства визуального программирования, при минимальных затратах со стороны разработчика, позволяют реализовать удобный и понятный интерфейс приложения. Такая возможность приводит к необходимости расширения содержания обучения, включения в него изучение средств визуального программирования.

Однако конструкции визуального программирования можно использовать не только в форме учебных заданий. В педагогической деятельности педагога, как творческой развивающейся личности, возникает необходимость в разработки собственных учебных материалов. Реализация этого процесса на современном качественном уровне невозможна без привлечения цифровых технологий, а для учителя информатики круг инструментов значительно расширяется. Ему можно предложить наборы готовых макросов решения типичных педагогических задач, которые можно легко модифицировать под собственные нужды.

Средства визуального программирования наряду с традиционными процедурными языками программирования обладают рядом преимуществ. Конструкции визуального программирования позволяют наглядно, образно представлять алгоритмические структуры, включают набор встроенных инструментов, реализующих различные объекты интерфейса и алгоритмические блоки, что позволяет больше внимания уделять структуре программы, а не элементам синтаксиса. Готовый макрос или программа обладает интерфейсом международного стандарта.

Дидактические особенности визуального программирования, выделенные в процессе исследования, могут быть заложены в основу формирования ключевых профессиональных компетенций учителя информатики. Используются такие особенности, как активизация деятельностной составляющей обучения за счет использования элементов интерфейса, диалоговых окон, макросов; визуализация результатов деятельности, реализация продуктивного обучения; формирование конструкторских навыков за счет использования блочного подхода в конструировании алгоритмов и интерфейса; соответствие содержанию ядра курса информатики и ИКТ; адаптация к возрастным особенностям обучающихся.

Одним из путей внедрения приобретенных знаний о визуальном программировании в практику обучения является формирование умения применять средства визуального программирования, определенное как профессиональная деятельность учителя информатики, трансформирующая методические навыки и умения в педагогическое средство, способствующее конструированию новых программных продуктов различного назначения.

Результаты и их описание

В рамках курсов повышения квалификации учителей информатики (на базе Института развития образования Краснодарского края) осуществлялась деятельность по формированию умения применять средства визуального программирования. Структура умения представлена следующими компонентами (рис. 1): теоретическим, учебным, задачным и контролирующим. Теоретический компонент определяет направленность использования визуального программирования в деятельности учителя информатики, сводится к исследованию и анализу возможностей средств визуального программирования, определению областей применения. Здесь необходимо раскрыть знания о технологии визуального программирования, методах и приемах конструирования программных средств, методике использования возможностей визуального программирования в процессе обучения. Учебный компонент включает умение определения места визуального программирования в образователь- ной программе, формирования учебнометодического сопровождения факультативных занятий и работы над индивидуальными проектами, раскрывает трансформацию теоретических конструкций в конкретные, связанные с решением определенного типа учебных задач. Правильность последовательности конструкторской деятельности определена в за-дачном компоненте.

В этом блоке выделяются умения генерации наборов текстовых и числовых задач с помощью макросов в текстовом редакторе и электронных таблицах, конструирования ответов к задачам на основе формул. Контролирующий компонент включает умения конструировать тестовые наборы заданий в соответствии с отобранным содержанием, организации элементов интерфейса для тестовых систем, построения диаграмм для анализа результатов тестирования.

' Умение 1 применять средства визуального программирования	Теоретический компонент: актуализация знаний о принципах визуального программирования, возможностях визуального программирования, целях применения, определение областей применения средств визуального программирования
	Г Учебный компонент: формирование учебно-методического Л сопровождения факультативных занятий индивидуальных проектов, трансформация теоретических конструкты в конкретные, связанные с решением определенного типа учебных задач, использование возможностей визуального программирования для решения учебных задач, конструирование совместно с учащимися новых конструкций на уроках                       у
	Заданный компонент: генерация наборов текстовых и числовых задач с помощью макросов, конструирование ответов к задачам на основе формул, модификация макросов визуального программирования для конструирования задач
	Контролирующий компонент: конструирование тестовых наборов заданий в соответствии с отобранным содержанием, организация интерфейса для тестовых систем, построения диаграмм для анализа результатов тестирования, модификация макросов для систем тестирования

Рис. 1. Структура умения применять средства визуального программирования

Рис. 2. Окно шаблона учебной задачи

Задание 7 (09-02-2022 18:17)

• 1)    Для хранения произвольного растрового изображения размером 526 х 250 пикселей отведено 40 Кбайт памяти без учёта размера заголовка файла.

Для кодирования цвета каждого пикселя используется одинаковое количество бит. коды пикселей записываются в файл один за другим без промежутков.

Какое максимальное количество цветов можно использовать в изображении?

• 2)    Для хранения произвольного растрового изображения размером 813 х 317 пикселей отведено 29 Кбайт памяти без учёта размера заголовка файла.

Для кодирования цвета каждого пикселя используется одинаковое количество бит, коды пикселей записываются в файл один за другим без промежутков.

Какое максимальное количество цветов можно использовать в изображении?

• Рис. 3. Результат генерации учебных задач

Два последних компонента включают умения модифицировать макросы конструкций визуального программирования в соответствии с новыми целями, умения разрабатывать собственные системы тестирования и системы генерации наборов задач.

Средства визуального программирования позволяют учителю информатики использовать его в двух направлениях: сопровождение учебного процесса и обеспечение учебнопознавательной деятельности учащихся. Для реализации перечисленных направлений следует осваивать технологию применения визуального программирования, включающую целевой, содержательный, процессуальный и результативно-оценочный компоненты.

Выделим типологию педагогических задач, эффективное решение которых возможно с использованием данного умения.

Тип 1. Генерация новых учебных задач.

Использование макросов VBA позволяет создавать формы, отражающие шаблон учебной задачи. В шаблоне выделяются поля, значения которых могут заполняться вручную или генерироваться случайно. Макрос позволяет указать необходимое число генерируемых однотипных задач, сформированные условия которых помещаются в текстовый файл. Сформиро- ванное условие задачи представляет собой интеграцию шаблона и конкретных значений полей. Для конструирования ответа в шаблоне присутствует формула, вычисляющая на основе значений полей результат задачи. Все ответы к сгенерированным задачам помещаются в отдельный текстовый файл.

На рисунке 2 представлен пример использования макроса, генерация соответствующих задач приведена на рисунке 3. Использование визуального программирования для генерации однотипных задач позволяет реализовать индивидуализированный подход к обучению, формировать большие наборы однотипных задач для текущего и итогового контроля. Шаблоны учебных задач легко варьируемы, текст задачи, количество полей изменяемы без модификации основного тела макроса.

Тип 2. Формирование отчетов и построение диаграмм.

Использование макросов VBA в электронных таблицах позволяет составлять различные отчеты, например о текущей успеваемости ученика, вычислять средний балл, отмечать просроченные задания, выполнять графический анализ данных за счет построения диаграмм и графиков. В этом случае средства визуального программирования способствуют реализации функции мониторинга и анализа качества результатов обучения.

Тип 3. Разработка систем тестирования.

Для реализации текущего контроля удобно использовать различные тесты, однако материал тестирования желательно подбирать педагогу самостоятельно, опираясь на уровень восприятия учащихся. В связи с этим появляется необходимость разработки собственных автоматизированных тестов. Наряду с имеющимися самостоятельными сервисами конструирования тестов можно использовать визуальное программирование для проведения собственного тестирования и анализа результатов.

Тип 4. Конструирование учебных задач по визуальному программированию.

Конструкции визуального программирования соответствуют типовым конструкциям процедурных языков, включенных в курс информатики 9–11-х классов. Дополнительное знакомство с визуальным программированием позволит развить положительную мотивацию школьников к изучению информатики, обеспе- чить программы учащихся интерфейсом, сформировать у обучающихся навыки объектно ориентированного подхода к разработке программ.

На основе выделенных типов педагогических задач, решение которых возможно с использованием визуального программирования, нами проведено исследование готовности учителей информатики к изучению визуального программирования в рамках дополнительного образования. Исследование отношения учителей информатики к использованию в профессиональной деятельности средств визуального программирования проводилось на базе Института развития образования Краснодарского края, в опросе участвовало 45 учителей. На первом этапе исследования были предложены учебнометодические материалы, включающие инструкцию по использованию макроса VBA в текстовом редакторе Microsoft Word и, собственно, примеры макросов, позволяющие генерировать наборы текстовых заданий в соответствии с контрольно-измерительными материалами по информатике и ИКТ для 11-го класса. На втором этапе исследования проведено анкетирование учителей, отражающее степень необходимости в дополнительном обучении визуальному программированию.

Первый блок вопросов анкеты предполагал выявление общего уровня цифровой компетенции учителя информатики. Учителя отмечали наборы цифровых технологий и сервисов, применяемых в педагогической деятельности: облачные сервисы, электронная почта, мессенджеры, текстовые редакторы, электронные таблицы, программы презентаций, поисковые системы, специализированные сайты. 85% респондентов определили свой уровень владения перечисленными цифровыми технологиями как удовлетворительный, 15% отметили продвинутый уровень владения. Большинство учителей (80%) указали, что осваивают дополнительные новые IT-технологии по собственной инициативе, а не только в соответствии с учебным планом. 85% считает необходимым знакомить школьников на уроках информатики с новейшими информационными технологиями, выходящими за рамки школьной программы. Такие данные характеризуют положительное отношение учителей информатики к познанию нового, осознанию своей роли учителя цифрового об- разования. Несмотря на то, что в своей широкой педагогической деятельности (на уроках, факультативах, дополнительных занятиях, в индивидуальной проектной деятельности) учителя применяют в основном от трех до четырех языков программирования, среды визуального программирования они используют достаточно редко, не более 17% опрошенных. Тем не менее 69% учителей знакомы с визуальным программированием на разных уровнях.

Следующий блок вопросов направлен на отношение учителей к непрерывному образованию. Все учителя согласились с тезисом, что учитель постоянно должен совершенствовать свои профессиональные навыки. В качестве источников приобретения новых цифровых знаний указаны курсы повышения квалификации (46%), электронные ресурсы сети Интернет (54%), опыт коллег (86%). Результаты анкетирования показали стремление педагогов к совершенствованию собственных цифровых навыков, открытость к получению новых знаний.

Предложенные учебно-методические материалы познакомили учителей с возможностями визуального программирования. Учителя указали на полезность рассмотренных материалов в работе со школьниками (62%), определили, что добавление интерфейса в программу повысит положительную мотивацию школьников к разработке программ (68%), отметили возможность расширения учебной программы разделами программирования на Visual Basic (62%) и разработкой соответствующих индивидуальных проектов (85%).

Ответы респондентов позволяют сделать вывод о возможности расширения круга учебных задач за счет заданий по визуальному программированию, особенно в рамках проектной деятельности для профессионально ориентированных школьников. Примеры макросов, входящие в состав учебно-методических материалов, продемонстрировали учителям возможности визуального программирования для решения следующих педагогических задач: генерирование множества однотипных задач и тестирование знаний.

Педагоги отметили полезность предоставленных макросов, удобство их применения на практике, несложную адаптацию к собственным задачам. Заключительный блок вопросов анкеты определял отношение учителей к включению разделов визуального программирования в систему повышения квалификации педагогов. Большинство учителей информатики указали на необходимость расширения программы курсов подобными разделами (69%), часть учителей готова ознакомиться с технологией применения визуального программирования обзорно (54%), другая часть опрошенных –

□ 1. Необходимо ли знакомить школьников на уроках информатики с инновационными технологиями, выходящими за рамки общеобразовательной программы?

□ 2. Используете ли Вы на уроках или в рамках индивидуальной проектной деятельности визуальное программирование?

• □    3. Полезно ли использование учебных материалов по темам визуального программирования?

• □    4. Возможно ли расширение учебной программы включением разделов программирования на VBA?

• □    5. Необходимо ли включение изучение V8A в систему повышения квалификации учителей информатики?

Рис. 4. Результаты анкетирования

более подробно (46%). 76% отметило необходимость отдельного курса, длительностью 24 часа (16%), 36 часов (23%) или 72 часа (38%).

Результаты по наиболее значимым вопросам анкетирования приведены на рисунке 4.

Таким образом, только 31% учителей отметили сложность предлагаемого материала и невозможность самостоятельного освоения, остальные респонденты выразили желание ознакомиться с макросами подробнее и расширить свои знания о возможностях визуального программирования.

Обсуждение

Результаты теоретической работы и анализ данных анкетирования показали, что включение технологии применения визуального программирования в систему повышения квалификации учителей информатики востребовано, так как позволяет создать условия реализации творческого потенциала педагогов по совершенствованию учебного материала, расширяет круг учебных задач и проектов по информатике для школьников, обеспечивает автоматизацию контроля знаний и анализа результатов. Ознакомление с предложенной технологией делает возможным развитие профессиональных навыков учителя, снабжает его новыми инструментами как цифровизации учебного процесса, так и расширения поля учебной деятельности.

Практическая значимость исследования заключается в выявлении новых направлений программ дополнительного образования учителей информатики, связанных с формированием навыка использования визуального программирования: обеспечение индивидуального похода к обучаемому за счет генерации однотипных задач средствами VBA; реализация задач мониторинга и тестирования знаний учащихся средствами визуального программирования; включение в проектную деятельность учащихся технологии визуального программирования.

Проведенное исследование позволяет расширить программы курсов повышения квалификации учителей информатики, сформировать основу учебно-методических материалов применения средств визуального программирования. Перспективы дальнейшего развития исследования связаны с расширением и уточнением программы курса дополнительного образования учителей визуальному программированию, конструированию технологии тестирова- ния знаний с использованием визуального программирования.

Заключение

По итогам анкетирования можно отметить, что желание педагогов развивать имеющиеся навыки, расширять круг учебных задач отвечает принципу непрерывного обучения и необходимости в методическом обеспечении способов применения новых цифровых технологий, в частности визуального программирования, в учебном процессе. Выявленная в результате анкетирования готовность учителей информатики к использованию в своей профессиональной деятельности визуального программирования позволяет говорить о возможности включения предложенной технологии в содержание системы повышения квалификации педагогов. Средства визуального программирования могут выступать эффективным инструментом реализации педагогических задач.