Средства и формы организации обучения программированию в высшей школе будущих учителей информатики

ВВЕДЕНИЕ.

Программирование можно рассматривать как искусство, науку, ремесло. Программирование - это искусство получения ответов от компьютера. Для этого в узком смысле нужно составить специальный код для технического устройства, а в широком - разработать программы на языках программирования, т. е. не просто составить код, а выполнить интеллектуальную работу по составлению высоко разумных программ для решения различных задач во всех сферах человеческой деятельности.

МЕТОДОЛОГИЯ.

Сами по себе языки программирования относятся к категории искусственных языков. Из-за своих внутренних, неизменяемых системных слов, они являются ограниченными [1,2].

К основным требованиям, применяемых для языков программирования, можно отнести:

Простота использования уже существующих символов, которые знакомы и понятны программистам.

Единства использования, действительно сейчас практический каждый язык программирования высокого уровня имеет свои схожести, не во всем конечно, но это так.

Гибкость языка программирования, заключается в том, что он может применяться для разных платформ и использоваться на разных ОС. Это позволяет подходить к гибкой разработке.

Модульность языка программирования. Обязательно необходимо разбивать большие и сложные программы на более маленькие, тем самым определяя разные модули и зависимости внутри программы.

Одним из основных разделов современных курсов информатики, преподаваемых в республиканских вузах, являются разделы, связанные с обучением программированию. А также, формирование у обучаемых алгоритмического стиля мышления, подготовке к оперированию с важнейшими инструментальными системами и средствами [1,2,3,4].

В опубликованных работах ведущих ученых неоднократно подчеркивалась необходимость совершенствования методических систем обучения программированию будущих учителей информатики в связи с потребностью подготовки специалистов, владеющих процедурными, объектно-ориентированными, логическими и функциональными подходами к разработке алгоритмов и программ [5,6,10].

Таким образом, становятся актуальными вопросы изучения существующих подходов к организации обучения программированию в вузе и развития курса информатики с целью подготовки специалистов, владеющих всеми парадигмами программирования [7,8,9].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ.

Программирование занимает одну из важнейших частей информатики, так как в нем концентрируются инженерные вопросы реализации алгоритма при заданных пространственно-временных ограничениях, средствами конкретного языка программирования с учетом всего жизненного цикла программного продукта. Введение нескольких языков, а, тем более, парадигм программирования позволяет адаптировать полученные знания к быстро меняющейся обстановке в сфере новых информационных технологий, что, в свою очередь, позволяет на новом качественном уровне использовать информационные технологии в учебном процессе, предоставляет возможность реализовать требуемую модель подготовки студентов.

Традиционная методика обучения программированию заключается прежде всего в том, что обучаемые знакомятся сначала с теоретическими основами программирования, затем им предлагается написать программу, используя полученные теоретические знания по конкретному языку программирования (как правило, это задачи вычислительного типа). Эта методика достаточно эффективна при обучении людей с солидной математической подготовкой либо ориентированных на то, чтобы стать профессиональными программистами.

Какие задачи необходимо решить, обучая будущих учителей информатики программированию? Еще совсем недавно все было предельно ясно — круг пользователей вычислительной машине практически на 100% состоял из программистов, а значит освоение «компьютерной грамотности» сводилось к изучению языка программирования. При этом наиболее характерным подходом было обучение по принципу «что знаем, то и преподаем», не заботясь о вопросе, «а зачем это нужно?». Результатом такого обучения является то, что большинство студентов забывает о программировании на следующий же день после сдачи рейтинги или тестов.

Сегодня очевидно, что программирование является в лучшем случае частью проблемы компьютерной грамоты, а методика его преподавания должна поменяться самым решительным образом. За последние несколько лет технология разработки программ претерпела настоящие инновационное изменения (визуальное программирование, событийная логика программы, компонентная технология, использование макросредств и пр.), что должно отразиться на методике обучения.

Существует два подхода к изучению языка программирования:

формальный и «программирование по образцу». Первый основан на формальном описании конструкций языка программирования (синтаксиса языка и его семантики) тем или иным способом (с помощью синтаксических диаграмм, метаязыка или формального словесного описания, в частности, семантики) и использовании при решении задач только изученных, понятных элементов языка.

При втором подходе обучаемым сначала выдаются готовые программы, рассказывается, что именно они делают, и предлагается написать похожую программу или изменить имеющуюся, не объясняя до конца ряд «технических» или несущественных, для решения задачи деталей. При этом говорится, что точный смысл соответствующих конструкций вы узнаете позднее, а пока поступайте аналогичным образом. Второй подход дает возможность так называемого «быстрого старта», но создает опасность получить полуграмотных пользователей среды программирования, т.е. людей, которые используют в своей практике достаточно сложные конструкции, но не могут четко объяснить, почему в том или ином случае нужно применять именно их, и как они работают. В результате рано или поздно такие «программисты» сталкиваются с ошибками, исправить которые они просто не в состоянии - им не хватает знаний.

Основу методической системы обучения программированию составляет теоретический и практический материал курса «Программирование», обеспечивающий профессиональные знания в области информатики и компьютерной техники, которые необходимы студентам в их будущей деятельности. Существенных изменений требует методика обучения различным парадигмам программирования.

Под методом обучения мы понимаем упорядоченные способы взаимосвязанной деятельности преподавателя и студента, направленные на достижение поставленных целей обучения конкретной научной дисциплине. По способу передачи информации от преподавателя к студенту различают вербальные, наглядные и практические методы обучения.

При обучении программированию, мы используем вербальные (при изложении лекционного материала) и практические (выполнение лабораторных работ, практикумов, решение задач) методы, причем основной акцент делаем на практические методы, в процессе применения которых студенты не только, получают новые знания, но и приобретают практические навыки.

Преподаватель при этом инструктирует, указывает цели работы, направляет и проверяет ход ее исполнения. В деятельности студентов преобладает практическая работа, в ходе которой особую роль играет самостоятельный мыслительный процесс, позволяющий осуществить поиск данных и парадигмы решения задачи.

По основным видам дидактических проблем, решаемых на занятии, можно выделить методы приобретения знаний, формирования умений, применения знаний, методы творческой деятельности и методы проверки знаний, умений и навыков. Отметим, что все перечисленные методы приемлемы для использования при обучении программированию.

Часто учебная деятельность представляет собой итерационный поступательный процесс (речь идет об итерационном методе обучения).

Рассматривая итерацию как пошаговое приближение к определенной цели, можно применить этот метод, как при изложении лекционного материала, так и в процессе выполнения лабораторных работ по программированию.

Специфика заданий, предназначенных для выполнения на лабораторном практикуме, вполне соответствует поступательному итерационному процессу, который выражается в построении ряда алгоритмов и программ решения задачи, причем каждый следующий алгоритм является уточнением или расширением предыдущего. Каждая лабораторная работа содержит следующие разделы:

краткий теоретический материал (основные сведения);

эксперименты с программами (в готовые программы нужно внести некоторые изменения и проанализировать полученный результат); задания для самостоятельной работы.

Таким образом, построение итоговой программы представляет собой итерационный процесс, на каждом шаге которого происходят некоторые изменения, что и позволяет нам применить итерационный метод обучения.

Последовательность изложения лекционного материала зависит от порядка практических и лабораторных работ, поэтому лекционный курс целесообразно строить на основе итерационного метода. В случае практического применения подобной методики обучение реализуется не на основе постепенного изучения новых структур и операторов одной из возможных парадигм программирования, а с помощью поступательного итерационного процесса уточнения и расширения возможностей программной реализации моделируемой системы. Причем введение новых структур данных и возможностей языка программирования обосновывается с точки зрения их необходимости для решения новой задачи.

Используя итерационный метод обучения программированию при работе со студентами, мы используем в основном формальный подход. При этом некоторыми неформальными умениями студенты чаще всего уже обладают. Но и без хороших примеров (образцов) при обучении программированию не обойтись. Чем больше в группе студентов с несформированными неформальными умениями, тем больше примеров необходимо приводить при описании языка (иногда даже заменяя ими строгое определение). Необходимо добиваться того, чтобы в результате обсуждения примера все его детали оказались понятны студентам (обязательно нужно объяснить, как и почему это работает, в том числе опираясь на уже изученный формальный материал). В этом случае сильные студенты получат возможность понять все досконально и смогут использовать полученные знания в дальнейшем, а средние — приобретут конкретные навыки и оставят для себя возможность вернуться при необходимости к формальным определениям позже.

ВЫВОД.

Таким образом, делая выводы из реального опыта можно сказать, что исследование в плане организации процесса обучения программированию в условиях проектной деятельности показали положительный результат и тем самым приобретает перспективу исследования в данном направлении в плане фундаментализации методики обучения.